基于节水理念的建筑给排水设计分析

董家念

（六盘水市规划设计研究院有限责任公司，贵州 贵阳 553000）

0 引言

水资源是我国最紧缺的资源之一，社会生产的各个环节都需要消耗大量的水资源，为了进一步提升能源利用效率，社会各界都极其重视节能减排问题[1]。为提高水资源利用率，建筑行业应贯彻落实节水理念，在保证居住舒适性的同时，减少水资源浪费，从而促进建筑行业的可持续发展。

1 节水理念应用的必要性

现代建筑行业的飞速发展，在创造巨大经济利益、为人们提供舒适生活生产环境的同时，其建设、运行期间造成的环境污染、能源过度消耗问题也十分突出。近些年，随着国民环保意识的提升，节能与绿色理念逐渐普及，对建筑设计节能化、绿色化提出了跟高的要求，如何提高能源利用效率、节约资源使用量成为建筑设计的重要研究方向[2]。

建筑工程设计中，给排水设计是关键内容之一，直接关系建筑物的实际使用功能，以及环境效益的呈现，因此如何节约水资源、高效利用水资源成为给排水设计的一大重点。基于节能环保的发展要求下，贯彻节水理念对于建筑给排水设计至关重要，要求在给排水设计中有效避免水资源及其他能源的浪费，实现资源的循环利用，促使整个系统的运行效率和负荷能力显著提升[3]。此外，通过设计单位节水理念的贯彻与引导，有利于强化施工过程中节能措施的推广应用，在节约建设成本的同时，有效提高整体经济、环境效益，真正实现建筑行业的健康可持续发展。

2 基于节水理念的建筑给排水设计要点

2.1 充分利用市政管网压力

不同地区对供水压力有不同的要求，我国市政供水管网的压力标准在0.2~0.4MPa，能够为4 层及以下的楼层进行正常供水。随着我国经济的不断发展，建筑的高度逐步增加，高层建筑越来越多，原本的压力已经无法为高层建筑提供正常用水，这就需要使用到二次加压技术。因此，在实际供水中，二次加压供水只在市政供水管网无法满足的供水需求的地区使用，实现分区供水。这种方式能够有效减少不必要的能源消耗，同时也可以避免低层建筑因二次加压而出现超压出流现象。

2.2 优化二次加压设计、合理减压避免超压

为了满足高层住户的用水需求，较高楼层会采用二次增压的方式进行供水。但这种供水方式存在一定问题，如低层用户在用水时出现超压出流现象，导致水龙头出水量过大，部分流量没有产生应有的使用效益，造成隐性的水资源浪费。同时，超压出流现象会对给水系统中的配件造成较大压力，长此以往，会减少配件的使用寿命。

为了避免超压流水现象的发生，减少水资源的浪费，在进行给排水系统设计时，需合理设置给水系统中的限定配水点的水压。在《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2019）中明确规定：应控制住宅入户管的工作压力在0.15~0.20MPa，并保证静水压力要小于0.35MPa，利用合理分区以及安装相应的减压装置将水压控制在合理范围内，避免因流量过大而导致的水资源浪费[4]。目前常用的装置有减压孔板、减压阀、节流塞等，其中减压阀的效果最好，能够满足不同情况下的减压要求，使用范围较广。

2.3 优化热水系统

目前，虽然热水系统在现代建筑中的应用越来越广泛，但是许多建筑项目仍存在热水供应不足的问题，这不仅影响了使用舒适性，还造成了水资源浪费。因此，在设计建筑内部循环热水供应系统时，设计人员需要保证热水温度达到设计标准，避免出现无效冷水的情况，从而减少给排水系统运行过程中水资源的浪费。此外，设计人员还应做好阻力平衡设计以及热水管网布置设计，完善循环热水供应系统，并且根据相关建筑设计标准要求，综合考虑成本与工期，保证循环热水供应系统的科学性和合理性，从而避免水资源浪费[5]。

2.4 使用节能型设备

根据测试可知，直径为15mm 的普通水龙头，如果供水压力大于0.2MPa，那么滴漏量为3.6L/h，线漏量为17L/h，全流量为670L/h。与普通的水龙头相比，节水型水龙头的节水功能十分明显，在《节水型生活用水器具》（CJ/T 164—2014）中对节水型水龙头的水流量作出了明确规定：以管径为15mm 的水龙头为例，如果水压为0.1MPa，那么水龙头的全流量应小于0.15L/s；感应式水龙头的自动止水时间要控制在2s 之内，而且能够在供电电压不稳定时自动断水。建筑的给排水系统在设计过程中也要充分考虑使用节水便器，以压力流防臭节水便器为例，在使用过程中不存在s 管与水箱并且使用直排式，不仅安装方便，同时密封性良好，不会存在漏水问题，而且还拥有自动分档冲水功能，可以更好地控制冲水量。

2.5 构建水资源回用系统

雨水再利用是当前解决水资源短缺问题的有效方式之一。因此，建筑给排水系统设计中。设计人员应充分利用雨水资源，提高水资源利用率，最大化地节约水资源，实现节能减排目标。处理后的雨水可应用于绿化、厕所冲洗等，从而有效减少水资源的浪费[6]。雨水再利用的整个流程为：工作人员先将雨水引入雨水沉砂池，经过初步净化后，使其流入蓄水池，并且对其进行氯消毒，最终将其排入中水管道系统，如图1 所示。雨水再利用能够减少水资源污染，从而在保证居民正常生活质量的同时，有效减轻当地的用水负担。

图1 雨水回收利用工艺流程

中水循环系统的主要作用是实现水资源循环利用，提高水资源的利用率。在设计中水循环系统时，设计人员应控制好水压，这将直接关系到建筑的节水效果，水管压力过大还会造成安全问题。因此，设计人员应根据建筑顶层供水需求来选择合适的给排水管道，从而在保证给排水系统运行的稳定性和安全性的同时，减少水资源的浪费。

2.6 优化消防贮水池设计

在建筑给排水系统设计时，消防用水量巨大，消防贮水池不仅需要满足灭火需求，还需要满足火灾延续期间的用水需求。火灾事故具有突发性和不确定性，当水不流动并且长时间储存在贮水池中时，水质会发生变化，甚至出现二次污染的情况。为满足生活用水水质要求，工作人员需要经常更换消防贮水池内的水，而这又造成了水资源的严重浪费。因此，为避免水资源浪费，在开展建筑给排水系统设计工作时，设计人员应优化消防贮水池设计，将消防贮水池和生活贮水池分开建设，从而保证消防贮水池的独立性，在延长消防贮水池的换水周期的同时，避免影响建筑生活用水质量。此外，设计人员还可以将消防贮水池与园林水景或游泳池相结合，进一步提高水资源的利用率。在设计高层建筑时，设计人员可以让一个消防贮水池同时供应多个建筑。当水压较低时，工作人员可以利用加压水泵来满足建筑用水量。

3 案例分析

3.1 工程概况

本项目为酒店工程，项目用地面积5770.51m2，总建筑面积64372.43m2，其中地上有23 层，地下有2 层，建筑高度为99.99m。该项目给排水设计包括生活给水系统、生活热水系统、冷却塔循环水系统、生活排水系统、雨水系统、消火栓系统、自动喷水灭火系统、气体灭火系统等。

3.2 基于节水理念的建筑给排水设计情况

此建筑工程给排水设计中，充分尊重建筑整体设计思路，从满足建筑的基本功能、经济性、实用性原则3个方面入手进行节水设计。

（1）给水系统。此建筑为较高标准的豪华商务酒店，对品质有一定的要求，在给水系统的设计过程中，对冷热水同源、水质、水压稳定等方面有相应较高的标准要求。结合该酒店相关设计标准的要求，在水质满足要求的前提下，冷却塔、后勤卫生间、车库用水、园林绿化等可采用市政压力直供，其余用水均需经过水处理方可使用。此外，为提高供水可靠性，经协商，该项目的生活用水需要储存以平均日生活用水量计，比规范要求要高，因此生活水箱容积需增，相应设备房也要增大。

为避免因水压过高造成用水浪费，在酒店的给水系统进行竖向合理分区和采取有效的减压限流节水措施，同时结合《公共建筑节能设计标准》（GB50189—2005）要求，通过合理布置二次加压泵站实现节能优化。为了保证酒店供水分区的供水压力和裙房供水分区的供水压力，结合实际需求设置4 个给水分区，具体情况如表1 所示。

表1 给水分区设计情况

此项目生活用水需要储存以平均日生活用水量计，供水系统中设置了地上2 组生活储水箱，如何合理进行地下、地上2 组生活储水箱容积的分配直接关系酒店供水安全和节能效果。如果地下生活储水池容积设计过大，同时地上生活储水箱容积设计过小，会导致地下水泵房的加压设备启停操作频繁，不仅会直接影响设备的使用寿命，还会造成能源的浪费。反之，若加大地上生活储水箱容积，也会相应加大水箱荷载，给建筑和结构专业设计带来不便。贮水池（箱）有效容积需结合进水量与用水量变化曲线经计算确定，而按最高日用水量20%～25%确定的出水量是存储水量的最低要求，但结合酒店性质，低位水池还应考虑事故水量，适当加大事故水量存储。此外，此酒店高位储水箱的补水依靠工频水泵补给，同时按照设计秒流量进行选型，可以有效避免大功率工频水泵由于少量补水而需要频繁操作启停的问题，不仅能大大减少运行时间，延长设备使用寿命，更能有效实现能耗的大幅度降低。

（2）生活热水系统。此项目原定采用常压热水锅炉提供生活热水，经过综合对比分析，进行以下几项优化设计工作：①蒸汽锅炉余量足够，故作为酒店的备用热源。②为了最大限度地节约能源，结合项目所在地气候特点，在空调机房增设水—水热泵作为生活热水第一热源，此机组只作为生活热水热源，空调制冷则保留现有主机不变。热水系统采用双热源，即蒸汽锅炉+水—水热泵设计，其关键在于对水—水热泵供热量的合理计算，通过计算进而确定合理的对热量，才能确保热源设备投资运营综合成本最低。

（3）排水系统。此项目采用污废分流排水体，排水对象为单体生活污水、地下室污废水、屋面与室外场地雨水，无特殊污染物排出。具体排水优化措施如下：①地上部分排水采用重力流，地下室生活污废水借助污水提升泵提升排出。②酒店水泵房等机房废水、消防水池等溢流排水、地下车库的地面废水及火灾时的灭火排水等，主要通过设集水坑，利用潜水泵提升实现排水。③酒店卫生间污水需要通过化粪池处理后再排放到市政污水管网。④锅炉房高温排水需要进入降温池进行处理后再通过加压提升排出。

此项目在进行排水设计优化时，除按不同单位及用途分别设计水表计量，卫生器具均采用节水型卫生器具，通过供水控制出水流速，实现用水节约外，其最大的亮点在于进行海绵城市的设计，通过设置下凹绿地、雨水花园、雨水收集池等设施，使雨水径流控制率达到80.5%。在地库内设雨水收集池，机房内配备雨水处理回用设备，雨水经处理后统一供给回用。

（4）消防系统。此建筑高度接近100m，属于高层公共建筑，人员较密集，火灾时疏散困难，灭火难度大。经与各方讨论和确认，决定在该项目室内采用湿式临时高压消防系统，系统采用2 个分区设计。酒店消防总用量（含室内消火栓系统、自动喷水灭火系统）为396m3，消防水池有效容积为396m3。自动喷水灭火系统的用水量为30L/s，火灾延续时间为1h，采用湿式自动喷淋系统，分3 个区供水。

4 结语

综上所述，为了实现可持续发展战略，响应国家政策，在建筑给排水设计中贯彻节水理念具有重要意义，切实减少水资源浪费情况，提高资源的利用率。基于节水理念开展建筑给排水设计，应合理设计供水系统和供水压力，在满足用水需求的前提下，减少不必要的水资源浪费；加强对新兴科技产品的研究，选择更加节水的设备，使用性能更好的设备和供水管材，来实现整个建筑的有效节水；做好排水设计，高效利用雨水，转废为宝，只有不断探索新的节水方法和技术，方可做到可持续发展，为生态环境保护做出贡献。