重庆地区某三星级绿色建筑雨水收集系统分析

戴辉自，刘军，秦砚瑶

（中煤科工集团重庆设计研究院有限公司绿色建筑技术中心，重庆400016）

重庆地区某三星级绿色建筑雨水收集系统分析

戴辉自，刘军，秦砚瑶

（中煤科工集团重庆设计研究院有限公司绿色建筑技术中心，重庆400016）

基于重庆市降雨特点，对重庆市某绿色建筑三星级项目的雨水收集系统进行了设计，根据项目实际使用情况，将雨水用于绿化灌溉、道路浇洒及试验用补水。该文详细计算了收集雨水量和雨水回用需求量，进行了用水量平衡分析；并从经济性角度出发分析了该雨水收集系统的投资回收期约为7.2年，为其他项目的雨水收集系统应用提供了借鉴。

绿色建筑；雨水收集；雨水回用；逐月降雨量；场地径流

0 引言

雨水作为一种资源在绿色建筑应用中具有重要意义。我国淡水资源丰富，但人均占有量仅为世界人均占有量的1/4左右，耕地占有量仅为设计占有量的3/4。雨水作为除中水、海水之外的另一类大量性非传统水资源，其自身的净化成本相对于中水和海水具有一定的经济优势。重庆地处我国西南地区，属亚热带季风性湿润气候，常年降水1000～1450mm，大部分降雨集中在夏季[1]。重庆市自2014年11月1日起实施新的《绿色建筑评价标准》DBJ50/T-066-2014[2]第6.2.10条对重庆市利用绿色建筑采用非传统水源进行了相应引导，根据相关绿色建筑项目运营实测，每平方米办公建筑年耗水量约1.2m3[3]。根据中国住房和城乡建设部公布的数据，截至2015年12月31日，我国累计评价的绿色建筑量达到3859个，总建筑面积为4.44亿m2[4]，倘若非传统水源利用率8%，即可节水0.426亿m3，相当于4个西湖水量。目前，在重庆地区开展雨水利用的工程较多，但针对实际工程的雨水收集系统经济性分析（尤其是高星级绿色建筑）仍然较少。本文通过实际工程的分析总结，对雨水收集系统在绿色建筑中的应用进行分析，为重庆地区其他项目的雨水收集应用提供参考和借鉴。

1 雨水资源及雨水利用方式

1.1 重庆地区的雨水量简析

根据重庆市1961年至2000年的降水气象数据分析，重庆地区的年总降雨量为1101mm，在4-9月间，月平均降雨量超过100mm，以7月份为最大，达到173mm。重庆夏季炎热，蒸发量大，绿化灌溉、道路冲洗等需水量大，在一定程度上与雨水的供应相吻合。详见图1。

图1 重庆地区逐月降雨量

1.2 雨水收集利用分析

雨水利用的方式多种多样，主要可用于绿化灌溉、道路冲洗、抹车洗车、景观水体补水、实验用水补水、冷却塔补水、冲厕所用水等，但各类型的水质不尽相同，根据《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T18920-2002[5]的要求，冲厕、道路清扫、城市绿化、车辆冲洗的水质标准要求见表1所示。除冲厕外，各种水质在PH要求上基本无异，在浊度、溶解性总固体、五日生化需氧量（BOD5）等指标上存在部分差异。相对于冲厕水质和景观水补水、冷却塔补水的水质而言，相应的处理费用较低。因此，在目前在一些小区、博物馆建筑、绿色建筑中得到了较为广泛的应用，主要应用于道路冲洗、绿化灌溉等[6-8]。

2 案例分析

2.1 项目概况

该项目为重庆某高校水力实验楼，拟评绿色三星级建筑设计标识，主要开展国内各主要水利航道的水力实验研究，目前土建施工图设计已完成。项目场地周边开阔，包含4个试验厅，其中1#试验厅地上一层，局部夹层，总建筑面积4184.48m2；2#试验厅为单层结构，局部有夹层，总建筑面积3301.25m2，钢管桁架、钢框架结构，夹层为混凝土框架结构；3#试验厅为单层结构，局部夹层，总建筑面积3116.55m2；4#试验厅为单层结构，局部夹层，总建筑面积31043.58m2。项目总用地面积15.4万m2，场地内绿地面积21359m2，建筑屋面面积41562m2，另有约8310m2的室外水力航道模型水面，室外硬质铺装面积约82769m2。项目在设计建造过程中以三星级绿色建筑为设计目标，综合采用各项技术措施实现“四节一环保”，重视低影响开发（LID），考虑实验用水量大，充分利用场地内雨水最大限度地降低市政用水量。项目开展水力实验过程中，由于蒸发、管网漏损等因素需要大量补水，且根据建设方对实验用水的水质要求，基本同绿化灌溉用水，因此，将雨水收集回用一部分用于实验补水。该项目室外硬质铺装由于甲方后期的实验需求，水力模型变动较大，占用硬质铺装场地位置不确定，因此雨水收集系统中优先收集屋面雨水、绿地雨水，仅收集部分的硬质铺装雨水，雨水收集综合管网设计时综合考虑该因素。详见图2。

2.2 雨水收集系统利用设计计算

由于雨水的利用方式和水质要求各不相同，该项目收集的雨水应优先保证绿化灌溉和道路冲洗，多余的雨水用于实验用水的补水。项目场地内下垫面不同，场地径流不同，场地径流系数亦不同。根据相关标准，硬屋面、未铺石子的平屋面和沥青屋面径流系数为0.8～0.9；铺石子的平屋面径流系数为0.6～0.7；混凝土和沥青路面径流系数为0.8～0.9；块石等铺砌路面径流系数为0.5～0.6；干砌砖、石及碎石路面径流系数为0.4；绿地径流系数为0.15；水面径流系数为1。根据前文所述的项目下垫面状况，取项目场地硬质路面的综合径流系数为0.8，计算得硬质路面的面积为7.72hm2。

地面径流量按2年重现期最大24h降雨径流量计算。重庆市两年一遇最大日降雨量为79.7mm。日雨水径流量计算：

式中：Q-硬化面雨水设计径流总量（m3）；Φc-综合径流系数，取0.8；Hd-2年重现期日最大降雨量（mm）；F-硬化面汇水面积（hm2）；

计算得Q=10×0.8×79.7×7.72=4922.27m3。

对于年可收集雨水量的计算，根据近20年的气象数据统计，项目所在地年降雨量按照1101mm取值。根据《建筑与小区雨水利用工程技术规范》GB50400-2006中第4.2.1条规定，雨水设计径流总量公式：

式中：W为雨水设计径流总量（m3）；Φa为雨水径流系数；K为雨水收集系数（0.6-0.7）；ha为设计降雨厚度（mm），取1101mm；F为汇水面积（hm2）；

计算得W=10×0.7×0.8×1101×7.72=47598.43m3。

2.3 回用雨水量计算

绿化浇洒用水计算：按照《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003（以下简称“给水排水规范”）中第3.1.4规定，绿化浇洒用水定额可按浇洒面积1～3 L/（m2·d）设计。该项目室外绿化面积为21359.8m2，用水定额取2L/（m2·d），浇洒月份取5-9月每两天浇洒一天，1-4月以及10-12月每五天浇洒一天，全年需浇洒日数约为117天。绿化日用水量Q天=2×21359.8÷1000= 42.72m3/d，绿化年用水量Q年=42.72×117=4998.19m3/a。

道路冲洗用水计算：根据“给水排水规范”中第3.1.5条规定，路面、地面冲洗的用水定额可按2～3 L/（m2·d）计算，该项目建筑室外硬质道路面积为14508.6m2，用水定额取2L/（m2·d），每年冲洗117天。道路、广场单次用水量Q次=14508.6×2÷1000= 29.02m3/d，道路、广场年用水量Q路=Q次×117=3395.01m3/a。

试验补水水量：地下水库补水参考“给水排水规范”中景观水补水相应规定，日补水量为水库总储水量的2%，每年补水取8个月。试验补水日用水量Q次=10705×2%=215m3/d，试验补水年用水量Q路=Q次×240=51600m3/a，广场水面面积8310m2。当环境温度为25℃、相对湿度80%及风速为1m/s时，根据道尔顿经验公式：

式中:E-水面蒸发量mm/（d·m2）；es-饱和蒸气压，25℃时为31.7hPa；e-空气中水蒸气分压，相对湿度80%时为25.36hPa；u-风速，m/s；

计算得E=0.2×（1+0.32×1）×（31.7-25.36）=1.67mm/d·m2

日总蒸发量：Q蒸日=8310×0.00167=13.87m3

年总蒸发量：Q蒸年=13.87×240=3328.8m3

根据建设方的要求，实验室日补水能力需达215m3，全年实验按240d计，每年实验室用水量为51600m3。

不可计用水量：不可计日用水量按用水量10%计，Q不可计=（42.47+29.02+215+13.87）×10%=330.3m3/a；不可计年用水量按用水量10%计，Q不可计年=（4998.19+3395.01+51600+3328.8）× 10%=69654.2m3/a；

项目年总用水量为Q总=69654.2m3/a。

2.4 水量平衡分析

经计算该项目收集区域内收集到的雨水总量为47598.43m3/年，而项目绿化浇灌、道路冲洗和试验补水总用水量为69654.2m3/年。即收集的雨水量小于绿化浇灌、道路冲洗和试验补水总用水量，不足的水量由市政水补充至实验补水。

2.5 系统流程说明

雨水经过安全分流后进入截污沉淀装置，该装置含有截污挂篮可拦截大型污染物；而后进入雨水弃流装置，通过雨水重力及浮力的作用完成对初期雨水的弃流；再进入雨水复合流过滤器，采用折流、重力流、旋流三重复合完成精细过滤功能；然后进入雨水收集水池前段的沉砂池，通过投加混凝剂达到沉砂目的；沉砂后的雨水进入蓄水池收集储存；最后通过雨水终端一体式净水机完成进一步过滤消毒，将雨水净化后达到城市杂用水水质标准储存于清水池中；最终通过变频恒压供水控制系统将雨水供至绿化、道路冲洗和试验补水等用水点。通过上述技术措施，可使得回用水水质达到表1中的绿化灌溉、道路冲洗和实验用水补水要求。当收集量远大于日用水量时，按能够满足3-7d雨水用水量的要求考虑3d用水量，日用水量为330.3m3/d，则蓄水池容积为330.3×3=990.9。故定1000m3作为雨水蓄水池容积，清水池容积100m3。

3 系统经济性分析

3.1 系统运行费用

雨水收集系统在运行过程中主要涉及费用为用电设备耗电、加药处理费用和设备维护费用。系统设备包含提升泵（功率7.5 kW）、变频供水泵（功率11kW）、水池排污泵功率（1.5kW）。水池排污泵为定期使用，使用时间短，用电量低，可不计入运行成本。雨水回用系统运行功率为：11kW+7.5kW= 18.5kW。电费以0.6元/kW·h计，吨水处理电费=18.5kW×10h/天平均×0.6元/kW·h÷330.42t/天=0.34元/t，药剂吨水成本见表2。

表2 雨水收集系统运行维护费用

该系统处理量为330.3m3/d时，吨水处理成本为0.66元/t，故每年雨水系统运行成本0.66元/t×47598.43t=3.1万元。项目年雨水可用水量为47598.43m3，即每年可节约47598.43m3自来水。目前自来水价格为4.5元/m3，即每年可节约自来水费21.4万元，每年节约费用=21.4-3.1=18.3万元。

3.2 投资回收期分析

经测算分析，整个雨水收集系统总投资约130万，其中土建成本约95万元（不含挖方费用），雨水处理工艺设备成本约35万元（不含用水点及用水末端费用），则雨水收集系统的投资回收期为130÷18.3=7.2年。与部分项目的雨水收集系统投资回收期相比，投资回收期仍存在一定优势[9-11]。

4 结论

项目通过对某三星级绿色建筑的雨水收集回用进行了设计分析，结合项目实际情况将雨水回用于绿化灌溉、道路冲洗以及实验用水补水，可取得良好的效果。在低运营成本的情况下对项目进行了经济性分析，该系统每年可节约运行费用18.3万元，雨水收集系统的投资回收期为7.2年，基本在可接受范围内，为其他项目雨水收集系统的运行提供了良好的借鉴。

[1]孙启豹，李颖，夏长春.重庆地区建筑中雨水处理设计研究[J].四川建材，2016（3）：272-274.

[2]重庆市建筑节能协会绿色建筑专业委员会.DBJ50/ T-066-2014重庆市绿色建筑评价标准[S].重庆：重庆市城乡建设委员会，2014.

[3]住房和城乡建设部科技与产业化发展中心.绿色与建筑运行评价标识项目案例集[M].北京：中国建筑工业出版社，2016：79-81.

[4]宋凌，张川，李弘军.2015年全国绿色建筑评价标识统计报告[J].建设科技，2016（5）：14-16.

[5]中国市政工程中南设计研究院.GB/T18920-2002城市污水再生利用城市杂用水水质[S].北京：国家质量监督检验检疫总局，2002.

[6]何慧婷.绿色建筑雨水处理与回用技术以河源博物馆雨水收集利用设计为例[J].中华建设，2016（6）：126-127.

[7]张文萍，黄用贤，肖卫华，等.长沙市小区绿色建筑雨水收集设施研究[J].湖南农业科学，2015（12）：75-77.

[8]周振天.绿色建筑住区雨水收集与处理工艺集成研究——以深圳为例[D].合肥：合肥工业大学，2013.

[9]施加男.丽水市某居住小区雨水收集利用方案设计分析[J].山西建筑，2014（4）：114-116.

[10]王俊岭，李俊奇.北京市某小学雨水利用案例分析[J].科技情报开发与经济，2004（2）：157-158.

[11]胡颖.绿色校园雨水综合利用的实践[J].节水灌溉，2015（11）：101-103.

责任编辑:孙苏,李红

万花筒

国外政策性住房面面观（2）

匈牙利

为保障年轻夫妇、中低收入者能够买得起房，匈牙利于2004年、2005年相继推出了“安居计划”、“预制板楼优惠贷款计划”。

2004年，匈牙利政府推出的“安居计划”主要服务于年轻人，政策措施主要是在贷款利率上给予支持。如年轻夫妇第一次购置旧房的商业贷款利率为9%～10%，政府可以垫付2%～3%，实际上是降低了贷款利率。如年轻夫妇有孩子，加上相关的财政补贴，年轻夫妇首付10%～20%的购房款，就可以购置一套小户型住房。

西班牙

西班牙人口不足4000万，却有3400多万人拥有产权住房。跟大多数西方国家一样，西班牙95%以上的房地产市场由私人开发商控制，但对解决中低收入居民的住房问题，却受到历届西班牙政府的高度重视，把它作为稳定西班牙政治、经济、社会的基本政策之一，采取了许多积极有效的措施。

政府推进“公民有适合自己住房”的政策。西班牙宪法规定，所有西班牙的公民都有权拥有适合自己的住房，政府的责任就是采取一切可能的手段和措施，推动这一目标的实现。经议会批准，西班牙政府制定了1998-2001年新的四年住房发展计划。根据该计划，4年内政府将通过财政贴息、减免税收、提供优惠价格土地和住房补贴等措施，共将提供50.5万套住房，满足中低收入者的住房需求，其中新建28.4万套住宅，翻建5万套旧住房，对7.8万套现住房的内部设施和外部环境进行改造和改善，资助私人自建住房9.375万套。

新加坡

在新加坡，组屋(相当于中国的经济适用房）已成为当地住房市场的主体，87%的人住在其中。这种住宅比私人房地产市场上的商品住房便宜许多。对于那些实在买不起组屋的居民，政府将其分为困难户和特困户。对困难户，政府将给予适当补贴，争取每户能够购买一套60～70平方米的旧房；而对特困户，则租给每套42平方米的廉租屋，每月只象征性收取房租。组屋售价如此优惠，购房者当然趋之若鹜。然而，购买了组屋，就必须要住，否则将面临高额罚款及牢狱之灾。新加坡政府表示，任何人在买卖组屋时，必须提供详实的资料，如果发现虚报，将面临高达5000新元的罚款或6个月的监禁，严重者两者兼施。(摘自：《生活日报》）

Analysis on Rainwater Collecting System for a Three-Star Green Building in Chongqing

Based on the rainfall characteristics in Chongqing,this paper designs the rainwater collecting system for a three-star green building in Chongqing.According to the actual use of the project,the rainwater is used for green irrigation,road pouring and test replenishment.After carefully calculating the rainwater amount collected and the rainwater amount needed for reuse,this paper analyzes the water balance and,based on the economic consideration,concludes that the investment recovery period of this system is about 7.2 years,providing a reference for the application of rainwater collecting system in other projects.

green building;rainwater collecting;rainwater reuse;monthly rainfall;field runoff

TU991.11+4

A

1671-9107（2017）09-0023-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.09.023

2016-11-26

戴辉自（1988-），男，重庆人，研究生，工程师，主要从事绿色建筑咨询及可再生能源建筑应用。