探讨建筑给排水设计节能减排策略

2022-02-26张睿智

工程建设与设计 2022年22期

张睿智

（中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013）

1 引言

近些年，我国城镇化建设脚步不断加速，城市人口数量呈现出不断增长的趋势，城市居民生产生活用水量明显增加。但事实上，我国各地城市环境并不乐观，水源污染问题十分严重，这不仅显著增加了城市污水处理压力，也降低了水资源的利用效率。各级政府高度重视环境污染问题，认识到改善环境的必要性与迫切性，高度重视建筑节能减排设计及建设情况。从某种程度上讲，节能减排是一项难度系数很大的工程项目，不仅要做好日常宣传管理、相关法律与规定的完善工作，还要运用先进技术加强节水控制，以使我国建筑节水工程获得更好的发展。

2 建筑给排水设计中实现节能减排的必要性

将节能减排理念融合至建筑给排水设计实践中，有益于改善当前我国人口基数庞大、水资源地域分布不均衡的用水现状。具体而言，给排水节能减排设计的重要性主要体现在如下几个方面：

1）推广及运用节能减排理念对社会健康长久发展能起到一定的促进作用。水资源是社会经济发展的必要条件之一，但是现实生活及生产中水资源过度浪费的问题比比皆是，长此以往会对社会经济发展形成制约。故而，建筑领域应主动强化节能环保意识，完善给排水设计方案，减少不必要的水资源浪费问题。

2）节能减排理念有益于提高人们生活水平。人们生活质量的提高不仅体现在满足物质生活需求方面，也体现在精神需求方面。在倡导全面环保的社会背景下，人们自觉强化环保意识，落实节能减排理念，可以更好地改善环境质量，保证人们的身心健康。

3）节能减排理念有益于保护社会环境。在建筑给排水施工实践中合理运用节能减排技术可以节省水资源，还能有效处理部分排放物，进而使城市生态环境质量得到更有力的保障。

3 建筑给排水设计现状以及存在的问题

由于管道接口施工工艺不符合标准要求引起的渗漏问题是当前建筑给排水设计中最常见的情况，还存在由于水龙头自身存在质量缺陷而时常出现关水不严的现象。如果以上状况长时间不被解除，势必会导致大量的水资源浪费，增加排水系统后期运维管理费用。引起以上现象的原因主要有[1]：

1）没有按照设计要求合理选用管材；

2）参建方为缩短工期，尽早交工，省略了部分施工流程；

3）没有重视废水的回收利用，特别是居民生活废水、雨水的再循环回收利用效率低，直接造成一些可循环利用的水资源流失。排水系统设计不够合理直接影响建筑内废水利用效率，一方面增加了市政污水管网的运行压力，另一方面也不利于环保型社会的建设与发展。

4 基于节能减排的建筑给排水设计策略

4.1 优化设计管道布置

渗漏被公认为是造成给排水系统内水资源浪费的“罪魁祸首”，可以采用科学选择管材、管件的方式解决以上问题，有针对性地优化管道布置方案，从根本上提升整个给排水系统施工的科学性。在具体设计前，要指派技术人员深入调查给排水施工现场的实际情况，明确项目所在地的水文与土质情况，掌握建筑项目的实际建设情况，确保管道、管件布设的合理性，配合适宜的方法延长管材、管件的使用寿命。具体可以尝试采用如下办法[2]：

1）严格筛选管材、管件的质量与型号，确保其符合给排水系统设计压力及水量要求，只有这样管道才能取得良好的使用效果；

2）根据本地自然环境特征，为给排水管道增设保温、防腐等有关措施，借此方式确保管道使用安全，延长使用寿命；

3）认真研究分析管道接口的处理工艺，结合给排水系统功能要求等做出改进，有缠绕防水胶带或需涂装密封材料需求的位置要重点标注，防止其后期使用时出现渗漏问题。

4.2 选用节水型卫生器具

为了节省更多的水资源，并提升水资源利用率，需要合理选用卫生器。实践表明，传统卫生器具应用过程中会产生严重的水资源浪费问题，故而急需对卫生器具进行更新换代，在经济条件允许时尽量选择节水效果较好的卫生器具，利用其减少水资源的损耗量。选用节水型水龙头。当前水龙头是各家各户的必备生活用品，但是目前节水龙头生产存在着质量把关不严、档次有待提高等实际问题。研发节水型水龙头设计方案，提升产品质量是节能节水的重要举措之一。设计者及相关部门要积极向各建设单位推荐应用高档、质量优良的水龙头产品。

针对公共场所的卫生间，不建议应用无控式花管长流水的小便槽，建议运用感应式水嘴、自闭式冲水阀。这种非接触式设计不仅干净卫生，还能取得良好的节能节水效果。

4.3 科学选用二次供水设备

在科学技术日新月异的时代背景下，我国变频高速供水已发展至变频恒压及变压变量供水模式，在科学分析设备运转性能及节约特征的基础上，结合建筑使用功能要求，选用适宜的二次供水装置，通常会取得令人满意的节能成效。变频高速供水设备的工作原理相对简单，主要采用变频器调整电机的供电频率，通过调整用水量的大小便能顺利实现水泵的循环软启动与无级调速。变频恒压供水系统用在市政水量不够的情况下能取得较好效果，用户需自设水箱时运用，该系统最大的特点是能储备一些水源，当市政停水时短期能正常供水，较好地应对市政管网水压水量改变带来的影响[3]。变压变量供水模式多用在市政水量充足时，准许用户直接由市政管网上吸水运用，有效叠加市政水压和泵组水压的叠加，进而取得更加理想的节能效果，但若出现市政管网停水的情况，整个建筑便会立即没有水源供应，应对市政管网冲击力相对较薄弱。

4.4 优化热水循环系统方案

为规避传统热水循环系统运行过程中的“死水区”现象，设计人员要按照水力学有关理论计算出给水系统各个位置的运行参数，技术条件允许时还可以尝试运用三维建模技术直观地呈现热水循环系统。利用建筑信息模型（BIM）技术不仅能快速、精准地构建建筑给排水系统模型，还能仿真模拟现场施工过程。故而，设计人员可以运用BIM技术完善热水循环系统的设计方案，模拟系统工作状态，由此掌握“死水区”的具体位置。此外，为确保建筑热水长时间处于良好的循环状态，技术人员要认真执行循环水泵的选型工作，确保水泵的流量以及扬程均符合给排水系统的现实设计需求。

4.5 完善水资源循环利用设计

具体设计实践中，要适度提升水资源循环利用装置的安装比例，借此方式提升整个给排水系统的节水效果，实现对水资源的有效保护。可以尝试在建筑内部开展污水废水分流设计工作，收集水质好、水量大的淋浴等洗浴废水，并将其统一排放到废水回用系统内，经过处理后的水资源可以被用在冲厕、绿化、道路浇洒等领域，能明显减少自来水的耗用量。也要积极做好雨水回收系统的设计工作，进而提升屋顶、地面等雨水资源的收集利用效率，比如，屋顶绿化或局部地面运用透水铺装等方法能够就地回收利用雨水，处理后的雨水资源也可以作为景观用水。

4.6 科学设计消防给水系统

众所周知，生活给水与消防给水系统对水压的要求存在着明显差异，生活给水系统静水压力通常是300～400 kPa，消防给水压力约为800 kPa[4]。鉴于以上情况，建筑给排水设计人员应单独布设消防给水系统，合理设定给水系统纵向分区压力值，进而减少水电资源的浪费，并且要单独设置消防贮水池，管理人员要定时更换贮水池内的存水。

4.7 科学布置减压阀

优选高质量产品。减压阀是给水系统内的核心元件，若其使用过程中突发故障问题，会给整个建筑的供水带来不良影响，一方面会增加水能、电能的耗损量，另一方面也会生成较大的噪声，缩短配水器具的使用寿命。针对分区减压阀，应严禁串联配置，否则会失去节能意义。结合既有规范的要求，要在一定范畴内调整减压比，比例式减压阀的减压比不可高于4。若减压比过大，则提示阀前压力偏高，能耗大，可能会显著增加部分元器件的发热量。面对以上情况，可以增设供水泵组，适度减小单个泵组的供水面积。按照规范选用性价比适宜的减压阀，配套设施周边不可以安装旁通阀。

4.8 积极防控二次供水污染问题

新时期下，国内很多建筑企业为确保整个建筑物的供水水压符合相关规范标准，在给排水设计实践中尝试添加了二次供水设计方案，具体是在给排水系统内布设储水及供水设备，但事实上这些设备运行过程中很容易带来水资源污染问题。那么在设计建筑给排水系统施工方案时，相关人员要全面分析各种影响因素，在不影响系统运行效率的基础上，尽可能减少系统的储水环节[5]。因为自来水水质很容易腐蚀给排水系统的金属管道，导致自来水内氯离子、溶解性固体和矿物质元素不断减少，细菌数量不断增加。故而，在给排水系统设计实践中，应选用不锈钢管、铝塑管、聚丙烯管等新型合成材质管道，不可使用镀锌钢管，尽可能减轻给排水管道对水资源造成的污染。现代建筑工程内配置的水箱基本是用混凝土材料浇筑而成的，混凝土表层易滋生青苔、微生物以及细菌等，且钢筋混凝土材料长期使用后易锈蚀，严重污染水资源。为规避以上情况，给排水系统设计工作中，可以尝试运用玻璃钢或不锈钢材质的钢板水箱，并在水箱内布置单层内衬，严格按照规范做好水箱的密封工作。也要结合建筑实体的用水量及相关标准确定水箱的规格，定期清洗、消毒水箱，使建筑供水水质更符合相关要求。