浅析绿色建筑项目中雨水回收系统规划方案——以苏州工业园区档案管理中心为例
2014-03-22陆铌
陆 铌
(苏州工业园区中新置地有限公司 江苏苏州 215021)
1 项目背景
苏州工业园区档案管理中心规划建设成为各类档案的汇集管理中心,以及展示工业园区建设以来的成果和工业园区今后的发展规划的展示中心。
工程总建筑面积约84000m2,其中地下室建筑面积约为18600m2,层高6.3m,主要用途为地下车库、设备用房、物业用房,另有两个区域分别为5类乙级专业队和6类丁级救护站,面积约4000m2;地上4~19层,建筑高度为地上91m,分别为档案管理中心(19层)、共享大厅(4层)、房产交易中心和会议用房(4层)、规划展示和建设成就展示馆(4层)。就其功能而言档案馆将成为保存城市建设历史的知识库,成就展示厅则是展示城建历史及成就的场所,规划展示厅显示了城建的力量和特征,可持续创意园则体现了园区对未来城市建设的高瞻远瞩。
2 设计方案
一般来讲,非传统水源利用主要是指包括中水、海水、雨水的利用。考虑项目建成后主要用于档案保存、展览展示、接待等,办公部分所占比例非常少,周围又无再生水厂,中水水源难以保证;对本项目来说,海水的提取及处理成本相对较高;而雨水作为水源,水质一般较好,经过一定处理后就可以直接回用,是最好的杂用水水源之一,同时,项目所处苏州地区雨水资源丰富,故本项目结合工程实际情况,通过技术经济分析,针对雨水进行了收集利用。本项目拟采用如下方案:
2.1 采用分质供水:屋面雨水回收处理后作冷却塔补水、道路冲洗、景观用水、绿化浇撒,水质达到回用标准。生活用水引自市政管网经水箱储水加压后供水,水箱设置水处理设备。
2.2 给水系统的引入管上设置总的计量水表。
2.3 建筑物内的每个独立经济核算单元分别设置计量水表。
2.4 景观用水、道路冲洗用水根据用水点分布情况单独设置计量水表。
2.5 冷却塔补水单独设置计量水表。
2.6 对屋面雨水进行收集处理,达到杂用水标准,调节池蓄水容积350m3。杂用水最高日用水量150m3。
2.7 卫生器具采用感应式水龙头和感应式冲洗阀4.26L冲洗箱。
2.8 用水定额依据《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003计算。
2.9 杂用水储水箱采用河水和城市自来水作为备用水源。
3 降雨量基础资料分析
本项目所在苏州地区最大年降雨量1545mm,最小604mm,历史最高水位2.49m,最低0.01m,多年平均水位0.88mm,多年平均降雨量:1076mm,4~9月为降雨集中期, 各月平均100mm~160mm,约占全年70%以上。
表1 苏州市常年各月降雨量统计
续表1 苏州市常年各月降雨量统计
本项目雨水收集基础条件:
本方案可收集雨水包括硬屋面、绿化屋面、绿地及部分场地,硬屋面径流系数为0.9,绿化屋面径流系数取0.35,绿地及部分场地综合径流系数取0.2;初期弃流系数为0.87;雨季,季节折减系数综合取0.95;非雨季,考虑到有时虽有降雨但达不到径流厚度,不会形成地面径流,故收集量按照降雨量的40%收取;其中,绿化屋面本身具有净化作用,故不考虑初期雨水弃流。具体参数见表2。
表2 项目雨水收集基础条件
水量平衡分析:
3.1 可收集雨水量Q
本方案可收集雨水包括硬屋面Q1、绿化屋面Q2及路面Q3,三个部分,按照可收集雨水量=年降雨量×汇水面积×径流系数×弃流系数×季节折减系数进行计算如下(其中降雨集中期季节折减系数取0.95,雨季降雨量占全年降雨量的70%计,雨水相对较少季节考虑到虽有降雨但不一定都形成径流,故非雨季收集雨水量按降雨量的40%取):
可收集雨水量
Q=Q1+Q2+Q3=8175.2+836.7+625.4=9637.3m3/a
3.2 项目杂用水量q
A.汽车库地面冲洗q1:
按照每月冲洗4次计算,q1=2×17000×4×12÷1000=1632m3/a道路冲洗用水定额为2~3L/m2.d。《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)
B.绿化用水q2:
3-10月每日需水量:q绿化1=2×14800÷1000=29.6m3/d
绿化用水定额为1~2L/m2.d。《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)
11-2月平均每日需水量:q绿化2=29.6×30%=8.9m3/a扣除全年雨天数:约45d
绿化总需水量q2=29.6×210+8.9×110=7195m3/a
C.空调补水量:
图1 苏州市全年温度统计图
从图1可以看出,需要用空调的时间为6、7、8、9、四个月,按照7、8月份分别使用30天、6月和9月份按部分天数计,共计使用100天,每日空调补水量约为88.8m3,则空调补水需水量共为:q3=8.8×0.8×100=7104m3/a(日均用水量按最高日的0.8取值)空调补水每月需水量:
Q空调补水=88.8×0.8×30=2131.2m3
3)非传统水源利用率
A每年用水量
用水量统计:本项目用水量分为生活用水量Q0、杂用水量q(空调循环补水量、绿化用水量、汽车库地面冲洗等)。
即Q用=Q0+q
1)生活用水量Q0=22.1×0.8×70%×365=4517.2m3/a(每日生活用水量最高为22.1m3)
其中,日均用水量按最高日的0.8取值,且采用节水器具后节水率取30%。
2)杂用水量q=1632+7195+7104=15931m3/a
3)总用水量Q用=Q0+q=4517.2+15931=20448.2m3/a
B非传统水源利用率
本案中非传统水源利用率主要是对雨水的收集利用。
可通过下列公式计算:
式中,Ru---非传统水源利用率,%;
Wu---雨水使用量,m3/a;
Wt---设计用水总量(规划设计阶段)或实际用水总量(运行阶段),m3/a。
4 方案选用
考虑到本项目非传统水源利用率要达到40%的目标,若只单独收集硬屋面、绿化屋面、场地雨水中的任何一项,则非传统水源利用率分别为:
Ru1=8175.2÷20448.2<40%
Ru2=836.7÷20448.2<40%
Ru3=625.4÷20448.2<40%
由于Ru1、Ru2、Ru3均达不到40%的目标要求,所以,雨水可收集范围必须是硬屋面+绿化屋面或者硬屋面+场地或者是硬屋面+绿化屋面+场地。
方案一:硬屋面+绿化屋面雨水收集利用
方案二:硬屋面+场地雨水收集利用
方案三:硬屋面+绿化屋面+场地雨水收集利用
表3 本项目全年各月收集雨水统计
续表3 本项目全年各月收集雨水统计
1)方案一、硬屋面+绿化屋面雨水收集
表4 本项目各项用水量综合结果统计
从表4可以看出,只有2、4、5、11月份雨水略有盈余,其余时间杂用水量还需用自来水进行补充;同时,由于在降雨量大的6、7、8、9月份,回用水量也最大,即降雨集中期与回用水量最大期正好吻合。
本案设计一个储水容积为350m3的调节池和一个150m3清水池,收集池有效容积为V=500m3。在夏季,由于空调补水量大(2131.2m3/月),多余雨水可完全用于空调补水,不会溢出,从而达到了雨水的充分利用。
A:设计参数(按照夏季计算)
a设计用水量
绿化用水量,按照每天工作4h计,为:29.6m3÷4=7.4m3/hr
汽车库地面冲洗,(以7.5d为循环周期),按每天工作2h计,
为:136÷7.5÷2=9.06m3/hr
b设计处理水量
Q处理=7.4+9.06=16.46m3/hr
c调节水量
调蓄池容积:350m3
清水池容积:150m3
总调节容积:500m3
B:非传统水源利用率
Ru=(8175.2+836.7)÷20448.2=44.1%
C:雨水处理系统工艺流程
雨水处理的工艺应满足雨水的出水水质符合相应用途的水质标准。(由于我国尚未制定民用建筑循环冷却水补水的水质标准,故参考工业循环冷却水水质标准),见表5。
表5 雨水出水水质标准
根据《建筑与小区雨水利用工程技术规范》GB50400-2006中3.2.6规定:当处理后的雨水同时用于多种用途时,其水质应按最高水质标准要求。所以本项目中以循环冷却水水质要求为标准。具体工艺流程如下:
图2 雨水收集处理工艺流程图
D技术经济分析
从增量成本和产出效益两个方面进行技术经济分析。增量成本是指为增加一定的产出量而增加的成本。苏州工业园区档案馆项目三星级绿色建筑节水部分工程增量成本即为在综合考虑同期同类型工程成本的基础上,为达到绿色建筑三星级要求而额外增加的成本。
a固定资产投资I
①土建工程费I1
包括350m3调节沉淀池、150m3清水池的土建费用。
②设备及其安装工程费I2具体见表6。
表6 固定资产投资预算表
b年均运营成本C
①电费C1
主要包括水泵、处理装置电费。本案中其他照明费用,因所占比例较小,忽略不计。
②药剂费C2
③维护管理费及其他
主要包括日常养护、管理费、污泥处置、水质分析等。
运营成本按雨水0.2元/t计,则约为2000元。
c年均效益B
每年可利用雨水量约9012(8175.2+836.7)m3,按照苏州当地商业用水价格标准4元/m3,则年均效益B为:
B=9012×4=36048元/a
d投资回收期:
投资回收期是指以项目的净收益抵偿全部投资需要的时间,可作为判定方案是否可行和方案选择的重要指标。投资回收期有静态和动态之分。考虑到本项目投资额度相对较小,且现是在设计阶段对项目进行评价,故用选用静态投资回收期。计算公式如下:
Pt=I/B-C
式中 Pt—静态投资回收期,a
I—固定资产投资
B—年均效益,元/a
C'—年均运营成本,元/a本项目Pt=61/(3.6-0.2)=17.9整体回收期约18年。同理,对方案二和方案三进行以上分析(略),得出如下结论:
表7 三种方案比较
同时,由于绿化屋面本身对雨水具有净化作用,水质相对较好,且绿化屋面进行收集后能提高项目的非传统水源利用率,故本项目采取的是方案一,即综合收集硬屋面与绿化屋面雨水。
5 结语
5.1 城市水资源短缺和生态环境恶化,已经成为制约现代城市发展的重要因素。充分利用雨水资源,可以大大减轻城市的需水压力,缓解水资源紧张状况。城市雨水利用,是通过雨水入渗调控和地表(包括屋面)径流调控,实现雨水的资源化,使水文循环向着有利于城市生活的方向发展,既可节省有限的水资源,又是保护环境、防治水污染、建设和谐社会的重要技术保障措施。雨水利用将会产生巨大的社会、环境及经济效益。
5.2 针对本项目通过收集屋面雨水进行绿化、冷却塔补水等杂用,具有如下作用:
*节省自来水用量,节约水资源;
*缓解城市排水系统压力,减小城市洪灾发生的机率;
*减轻城市地下水资源紧张的状况,改善城市生态环境,具有重要的生态和环境效益;
*符合苏州节水型城市的形象要求,具有良好的社会效益;
*提高非传统水源利用率。
5.3 技术经济合理
本项目初投资约为61万元,运营成本为0.2元/t,静态回收期约为18a,技术经济合理。
[1]绿色建筑评价标准GB50378-2006[S].
[2]绿色建筑评价技术细则(建科[2007]205号)[S].
[3]建筑给水排水设计规范GB50015-2003[S].
[4]建筑与小区雨水利用工程技术规范GB50400-2006[S].
[5]城市杂用水水质标准GB/T18920-2002[S].