浅谈绿色建筑中的设备节能要点

殷宇航

（潍坊市建筑设计研究院有限责任公司，山东潍坊 261205）

1 研究背景

1.1 绿色建筑

在我国，建筑业能耗约为全国总能耗的1/3[1]。随着人们环境保护意识及可持续发展意识的增强，绿色建筑的概念引起了广泛关注。绿色建筑技术，旨在建筑全寿命周期内、提高资源（能耗、土地、水、建筑材料）利用效率，进而在提供高品质建筑体验的同时，减少对环境的负面影响[1-2]。

1.2 建筑给排水系统

建筑给排水系统是建筑工程中的重要环节，它贯穿建筑项目的施工阶段和使用阶段。建筑给排水系统主要包括建筑给水系统、建筑排水系统（含雨水以及污水、废水）、消火栓给水系统、自动喷淋灭火系统、景观系统、热水系统、中水系统等[3]。建筑给排水系统的主要作用是实现建筑内部的给水及排水，其基本目标是保证建筑使用者的正常使用。

1.3 绿色给排水系统

绿色给排水系统是指节能节水的给排水系统，它是实现绿色建筑的关键分支[4]，其重要意义主要有以下2 个方面：

（1）绿色建筑倡导对建筑能耗的高效利用，而建筑给排水系统所需要的能耗在建筑所用总能耗中的比重呈逐年上升的趋势。因此，实现节能给排水系统是实现绿色建筑的基础。例如，建筑使用者的生活热水一项所带来的给水能耗，就占到建筑能耗的1/3 左右。

（2）资源高效利用是绿色建筑的另一个目标，而建筑给排水系统是影响建筑水资源利用的主要系统[5]。因此，实现节水的给排水系统是绿色建筑最重要的组成部分。

节能节水的给排水系统在实现绿色建筑中具有至关重要的作用。然而，国内给排水系统节能节水技术仍处于起步阶段，这使得研究探讨给排水系统节能节水相关技术具有重要意义。

2 传统建筑给排水存在的问题

2.1 决策不当造成水资源和能耗浪费

决策不当是指针对现有的给排水系统，由于采取了不适当的给水或排水系统而导致的水资源浪费。例如，市政基础供水系统一般是3～5 层，现有的建筑楼层一般都很高，如果在某个时间段，市政基础供水系统能够实现5 层楼的供水，而建筑管理方由于信息共享不当，认为市政供水水压很低，此时，建筑管理方增加不必要的水压来实现高层供水。在压力非常大的时候，低楼层（主要指市政基础供水楼层）设施有时会出现超额流水的状况，造成水资源的浪费。此外，加大不必要的水泵压力同时会带来额外的能耗[6]。

2.2 传统设备造成水资源和能耗浪费

传统给排水设备没有加入节能节水因素，因此住户在正常使用这些设备时，会不自觉地造成水资源的浪费。生活中常见的水资源浪费例子即热水系统干管循环。当住户使用热水时，需要打开水龙头放掉部分冷水后才能使用到热水[5]。常见的给水设备带来的能耗例子是使用电热水器。冬季保持电热水器全天处于打开状态下，当热水器的水降温后，需要不停耗能以保持预定的温度，带来不必要的给水设备能耗。

另外，现有建筑给排水系统无法完全实现建筑室内用水重复利用，造成水资源的浪费。水资源的重复利用，虽然与居民的节能意识有关，但更主要的应依靠建筑硬性加装排水系统的节能节水技术[3]。

2.3 设备故障造成水资源和能耗浪费

设备故障包括设备老化和设备损坏。设备老化主要包括水管道内部生锈，这会带来两个问题。首先，管道生锈后，当住户搁置一段时间（例如放假出游）再使用后，需要放出大量锈水，从而产生水量浪费现象。其次，管道接头处生锈会使得接口不紧，导致漏水现象的发生。特别是埋在地下的给水管道出现破损很难被发现，会造成极大的水资源浪费[3]。

设备故障问题主要指给排水设备发生损坏，诸如建筑群周边常常出现人行道给水管道爆炸而导致大量漏水的现象。由于缺乏对给排水设备的实时监控，建筑给排水系统因故障导致的水资源浪费现象无法被及时响应，进而导致大量的水资源浪费[4]。

3 节能给排水系统研究现状

近年来，我国绿色建筑领域飞速发展，也使得建筑给排水节能节水技术引起了广泛的关注。目前，建筑给排水节能节水技术主要有以下两个方面的解决方案[4]。

3.1 太阳能的利用

采用太阳能代替煤炭烧水、电能烧水等热水器，可极大缓解给水系统的能耗开销。太阳能是可持续发展能源，且具有无污染、可持续、干净等优势。绿色建筑的目标是提高对不可再生资源的使用率，因此，使用太阳能不仅能满足人们日常对热水的需求，也实现了绿色建筑的目标[4]。

3.2 中水回收技术

中水回收技术能够缓解建筑给排水系统的水资源浪费，实现水资源的可持续利用。中水回收技术的核心是通过对废水或自然雨水进行科学无害处理，使其被净化为与水资源标准一致的中水，进而可以使这些水资源被再利用为建筑工程或建筑绿植的用水。研究表明，大部分需要达到高标准的生活用水，如饮用水、烹调用水、洗涤用水等，只占到总生活用水量的40%，而其他部分用水无需达到与人体接触的用水标准。因此，提高中水的使用效率，是未来建筑给排水节能的重要途径。目前，大部分城市开始推行和利用中水回收工艺，以降低建筑水资源的浪费[4]。

4 绿色给排水系统的发展方向

随着绿色建筑概念的不断深化，给排水节能节水技术不断成熟。但是，现有建筑给排水节能节水技术仍无法充分实现节能节水的目标[3]。一个完善的绿色给排水系统应能在满足人们生活需求之外，尽可能大地减少水资源的浪费以及降低能耗[5]。现阶段实现绿色给排水系统，仍需要技术与管理的创新。

4.1 科学加压

高层建筑水泵加压系统对建筑低区（低层）水管系统的压力会带来水资源的浪费。为了缓解这个现象，可以首先采取建筑分区供水的方式。建筑内置加压系统仅对高区（高层）建筑供水，而低区建筑则直接通过市政管网完成。

此外，在分区供水的基础上，可以利用变频调速水泵技术，通过感知当前水量的需求，自主调节水泵电机转速，即在水量需求较大时，自适应增加电机的转速；而在水量需求较小时，自适应降低电机的转速，以此避免给排水系统带来的能耗浪费。理论研究显示，如果运用变频调速水泵实施供水，给排水系统将能减少30%～50%的能耗开销[6]。

4.2 开发推广节能节水设备和技术

借助先进科技向导，开发智能节能节水设备，是未来绿色给排水系统的发展方向。其中智能节能节水设备主要可从以下方面进行开展。

4.2.1 推广使用智能给排水设备

（1）大部分建筑（尤其部分出租用建筑）仍然未全面覆盖或未使用太阳能热水设备。加大推广太阳能设备将会大大降低能耗。

（2）鼓励住户选择节水器具，如脚踏开关淋浴器、真空式坐便器、节水龙头等[5]。例如，使用陶瓷片等密封良好耐用的水嘴，在水压相同的条件下，比普通水龙头有着更好的节水效果，节水量可达30%～50%[3]。

（3）设计绿色的给排水公用系统。如大多数热水器在开启热水装置后，仍需要放掉冷水后才能使用热水，这会导致大量冷水资源的浪费。可以通过采用循环系统，通过立管及直管循环的方法，保障立管以及干管热水循环，有助于水资源的节约。

4.2.2 使用BIM 技术

BIM 技术在推动绿色建筑的发展中具有巨大的潜力[1]，在绿色给排水系统的实现中也同样发挥着重要作用：

（1）设计阶段，利用BIM 技术对建筑日光与遮阳进行可视化分析，帮助确定建筑物的最佳朝向[7-8]，以使建筑在冬天获得最充足的日照，减少建筑使用阶段的热水能耗。

（2）建筑施工过程中用水量较大，反复施工或者施工规划不科学将导致大量非必要水资源浪费[9]。

（3）使用阶段，采用BIM 技术采集建筑的全部信息，包括给排水系统信息。通过对给排水系统的监控，及时发现并定位老化和损坏的给排水设备，避免出现更大的水资源浪费和能耗开销。

4.2.3 物联网技术

可以借鉴物联网技术实现对热水设备的远程开关，降低不必要的给排水设备能耗。例如，对于仍使用电加热水的住户，可以用物联网技术在下班后开启热水器，而不必全天开启，节省时间、降低能耗。

4.3 建立完善的绿色给排水系统

建筑物节省水资源的规章制度还缺乏一致性，有关工艺的成效也没有获得全面的开展，特别是相对于落后的农村地区，建设项目给排水节能技术的利用还处于一片空白的初始阶段。因此，应由政府主导鼓励绿色给排水系统的建设和使用。

5 结束语

本文针对绿色给排水系统，即节水节能的给排水系统开展分析和探讨，阐述传统给排水系统在水资源利用和能耗利用方面存在的问题，分析当下给排水系统节水节能技术现状，指出给排水系统实现节水节能仍需发展完善的技术与措施，包括科学加压节能节水、开发推广节能节水设备和技术以及建立完善的绿色给排水系统制度。