海绵建筑开发策略研究

2019-03-20，，

陕西开放大学学报 2019年1期

关键词：楼体蓄水海绵

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(陕西广播电视大学工程与建筑学院，陕西西安 710119)

海绵城市理念，作为一种新的城市建设指导思想，已经得到了广泛的实践和应用，许多城市通过海绵化规划及建设，已经在不同程度上取得了修复水生态、改善水环境、保障水安全、涵养水资源等多方面的成果。

而要充分实现海绵城市的多方面功能，必须瞄准作为城市细胞的建筑物本身。如何通过对建筑物的海绵化设计与建设，使其既满足本身节水、调水需求，又分担城市海绵化节水减排功能，已经成为必须要面对的新问题。本文打算在此方面做一些初步的探讨。

一、海绵建筑的概念及意义

1.海绵建筑的新定义。海绵建筑是指建筑物本身能够像海绵一样，在适应其微观环境变化和应对自然灾害等方面具有更强的弹性，使其本身具有一定的吸水、蓄水、净水能力，综合接受外来的雨水和建筑中的生活用水、其它微污染水，收集并经简单处理后作为杂用水(中水)循环使用的新型建筑。

需要强调的是，这里定义的海绵建筑，并不只是对外来雨水的单一处理再用，还应该包括对非雨期建筑物本身微污染水的简易处理与再用能力，也就是说城市建筑的海绵调节功能既要能调外水，又要会调内水。

2.海绵建筑的功能。海绵城市由海绵型道路与广场、海绵型绿地与公园、海绵型建筑与小区、海绵型庭院、海绵型城市水系等五大工程系统构成。这五大系统中，海绵型建筑与小区是其核心结点。建设海绵建筑不应当只是关注它的雨水“蓄、调、用”功能，应当形成一个综合性建筑物水处理循环系统，既要对雨水蓄水、调水，也要能对建筑本身的用水系统进行节水回用处理、增加循环用水，减少市政排污压力和给水供给水量。建筑体海绵化节水、调水，不只是节约水费的单一经济指标问题，也不光是有益于楼体外表的绿化、美化，而是影响整个城市抗旱、防涝、供水、排水布局和发展的战略问题。

3.海绵建筑的意义。节水节能、减排污水是未来社会永恒的主题，它涉及建筑建设的各个方面，不只是给排水工程的设计建造问题。落实习主席 “节水优先，空间均衡，系统治理，两手发力” 的城建指示，要从细微处入手、铸就节水大流。城市给水管道不可能无限的“加粗、加长”，污水管道也不能单纯走“加粗、加长”的老路，只有动员每栋建筑都来节水减排，打节水减污的“人民战争”，才能缓解各城市水资源高消耗和污水排放急增的被动局面。

二、海绵建筑的特征与构想

以住宅建筑为例，完整的海绵建筑应由收水措施、蓄水措施、输水用水措施三大系统构成。其水处理指导思想应当是：a.分流制排水，雨污分流、轻重污水分流，轻污用、重污排，轻污水简单低成本处理成中水后循环回用，重污水直接排入污水立管；b.分质供水：原水作为一次水直接供饮用、厨用和洗衣，雨水和轻污水处理后的杂用水形成二次供水水源，可用于冲厕、洗地、浇花、消防。

1.海绵建筑特征描述

a.多种水源接收、轻重污水分流排放，如图1所示。

图1 住宅家用水循环图

b.轻污水简易处理；

c.雨水补充、中水循环再用。

2.几种新的住宅建筑水循环方案

开发住宅建筑的海绵化功能,本质上是改变建筑的水循环机制(或者叫“楼体内外水生态系统”),这将对建筑内外结构、房间布置、各种管道设备，特别是家庭住户的厨房、卫生间构造，带来一次不小的变革。以下探讨几种新的水循环方案，限于篇幅，其所有的技术实现途径和细节，留待本人以后的相关文章里叙述。

a.重力上排下用型(互助式)见图2

b.城市/小区双供水双排水系统、建筑物整收整用型(统一管理式)见图3

图2 “上水下用型”住宅内水循环系统示意图图3 住宅建筑/居住小区整体内水循环系统(统一管理型)

3.各种方案之比较

住宅建筑上水下用重力水循环系统 (互助型) (图2):

原理及特点: 顶层住户使用楼体屋面所蓄雨水作为中水水源,下层住户顺次用上层住户的回用处理水,上层出水超过下层水处理储存容量,则溢流下泄至再下一层，以此类推，直到最下层。所有各层回用水靠重力垂直流动、不用泵提升、不耗电。微污水处理仅需气浮/混凝沉淀/细沙过滤-炭过滤/去害除味/除色的简易处理工艺, 达到《杂用水水质标准》即可。每户都需要储水净水输水设施；各户卫生间内设两套进水、每户内两套排水管道，实现各户共享的分质供水、分流排放、循环用水；使每户内的厨卫闲置空间得到最充分利用；仅需一次性投资,后期运行费用低。

住宅建筑/居住小区整体内水循环系统 (统一管理型) (图3)

原理及特点: 此种方案要求住宅楼体本身在屋顶面配雨水收集处理储存及楼体中水池,楼下地下室或楼体外地下建中水处理储存设施, 整体建筑双排水双进水；楼内整体雨水/中水自处理、自提升；每楼自备中水储存、净化、提升增压设施。楼体每单元立管依次并列为原水给水管中水泵升水立管中水分户送水立管道轻污水收集立管重污水排放立管；每户不再需要独立的储水净水设施；各户卫生间内两套进水、两套排水管道，统一进行全楼分质供水、分流排污。

此方案前期需要较大投资, 设备需要安装调护,后期需要专人定期维护, 整体运行易于做自动化设计。已经有很多水处理企业开发成功多种型号的楼体中水/杂用水整体处理成套设备出售。

三、海绵建筑的建设困难与应对之道

1.观念上的束缚与变革

传统上，楼体的设计建造者，一直关注的是如何使本楼最大限度从环境获得优势，很少有人想过对建筑的更科学、更有效设计，贡献于城市整体水环境利益；再加上原水水费并未贵到足以让人们自觉大幅度节水，而且建筑排水也未对住户做过于严刻的限制。所以，少用原水、少排污水还未被人们接受为一种高度文明的新理念。

建筑设计主导思想要向节水——海绵化的新理念转化,在给排水设计主导思想上，应从过去单一的注重可用性、可靠性、舒适性，提升到节水型、减排性、复用型。大家要形成新的共识：用大量的清洁水去稀释少量的排泄物，是对水资源的严重浪费，未来的建筑水技术发展思路，要从“污染物排除”转化到“资源化再利用”。建筑设计和建设要向以下三方面努力：对洁净原水的使用量最小化、对中水的复用最大化、对重污水的排放最小化。

也应当让建筑设计的“海绵化”新理念，成为政府审核建筑项目规划的新标准，成为建筑与房地产开发商的新买点，成为消费者选购新房的新追求。提高水资源的循环利用率，在经济快速增长的同时实现水资源消耗和污水排放的负增长。

2.投资成本与运营效益的矛盾

考虑到经济效益、建筑结构、给排水管道布置安装特点，住宅建筑的内部水处理应坚持自然、简单、低成本，并且要降低维护使用难度和成本。家庭用水可分为二级用水，对复用水(杂用水、中水)水质只要求达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)即可。

增加建筑的蓄水、节水、处理水能力，必然会带来建筑楼体成本的增加、空间利用率的再协调，但每栋建筑的这种小改变一定会带来整个城市给排水系统乃至城市建设水环境规划布局的大变化，这样的效益是不可估量的。

3.建筑海绵化施工、维护工艺的制约

建设海绵城市就要有“海绵体”，具体到某栋建筑物，也应当有自己的“海绵体”，参照2008年北京奥运会的水立方游泳池建筑体的思路，绿化兼蓄水屋顶、外墙加厚蓄水、隔离墙蓄水化构造、吊顶内蓄水分割舱蓄水、窗蓄水、柱蓄水体，都可以成为设计建设建筑海绵的起点，而水墙、水顶、水外围包装等新概念产品预计将得到广泛开发与应用。以后，随着建筑材料的进一步发展，蓄水部件尺寸及形状可以标准化、系列化，水系统设施装配可以模块化、集成化。