超高层绿色建筑给排水设计要点

2022-11-12陈维

建材发展导向 2022年13期

陈维

（同圆设计集团股份有限公司，山东济南 250101）

随着人类社会的发展，人们的思想观念不断变化越来越认识到节省资源对未来发展的重要性，超高层绿色建筑应运而生，所谓的超高层绿色建筑，就是在有限的建筑面积内，能够最大限度地发挥绿色建材的优势，将资源的浪费率降到最低，防止外界环境对其造成污染，能够在一定程度上促进人们今后的健康发展，给排水设计是超高层建筑中非常重要的一部分，做好给排水设计对节约水资源来说非常关键，进而提高整个绿色建筑的给排水质量。

1 绿色建筑的定义及项目具体情况

1.1 定义

基于环境压力、能量枯竭与环境污染扩大等问题，对绿色建筑的推行有着重要性，在建筑生命周期中，能够有效合理管理能量耗费和损失的现象，包括原材料资源、水资源和土壤资源利用等方面，以形成一个环境友好型、节能环保和绿色健康型的建筑使用环。在进行绿色建筑建设时，既必须保持绿色、低能耗，同时又必须提高建设质量和效益，从而避免水资源的浪费现象的发生。

1.2 具体项目

皖新文化科技创新中心一期位于滨湖新区，北临杭州路，南临云谷路，西临韶山路，东临庐州大道，市政给水管线基本完备。该项目为住宅及地下车库、相关配套等设施，总建筑面积10 万m，最高建筑高度为92m，水泵房及雨水回收站位于地下车库。该地块所处地区具备完善的城市基础设施，水源来自城市自来水网，供水可靠而且水质有保障，住宅设有集中供热水系统，系统热水由设于地下室热水机房的地源热泵机组提供，屋面雨水经雨水立管收集，地面雨水经小区室外雨水管网收集。

2 提高给排水系统设计水平的有效措施

目前排水工程成为城市改革建设实施的一个重点关注对象，对于人类的发展极其重要，因此排水工程的施工规划需要不断推进，加强对排水工程设计的改革，要积极的倡导排水系统设计人员工作的重要性，促进城市水利排水工样的实效性。

2.1 绿色建筑给排水设计

皖新文化科技创新中心一期住宅需要合理划分供水管网，并科学选择给水加压方式一般来讲，将市政水直接引入到生活贮水箱中，但是这样将会造成水资源的浪费，尤其是位于地下室的贮水箱会更浪费市政管网的可用水。通常水管网压力在0.2 ～0.4Mpa间，能够满足五层以下多层建筑物的供水压力，但是当前的建筑物层高基本上在五层以上，这种情况下在供水的时候就必须要进行二次加压，造成了能源资源的浪费，违背了绿色建筑设计的要求。基于此，在建筑给排水设计的过程中，必须要合理地利用市政管网的压力，可以采用分区供水的方式进行合理设计，并采用新型的供水设施，这样能够在一定程度上减少二次加压所带来的能源的浪费。同时需要注意，给水系统的竖向分区需要明确建筑物的用途、使用需求、层高和层数、能耗、维护管理及节水等因素。在绿色建筑给排水设计的过程中，要想更好的达到节水节能的效果，还需要科学的选择给水加压方式。一般情况下有变频给水方式和无负压给水方式两种。前者主要是利用自来水的用户，这一给水加压的方式能够确保供水压力的恒定，降低水质污染的程度，但是由于没有利用自来水管网的压力，具有较大的投资，在实际运行的过程中也存在着一定的问题。因此利用自来水温稳流补偿器进行给水加压的方式，能够避免因为水箱等的清洗而造成的水量浪费现象，达到节水的效果，从根本上促使给水系统的供水压力正常，在这种情况下水泵能够进入到休眠状态，这样利用自来水管网的压力就能够达到节能的效果。

2.2 优化供水系统设计

当配水装置不能有效地满足使用的热水要求时，则一部分水会被放掉，这部分没有得到有效地利用，增加了资源浪费情况，导致这种问题产生的主要原因还是来自于设计的不合理及施工没有严格把关。通常情况下，对于热水系统，供应方法，地下建筑物则采取直接供电；磨碎层建筑全部采用了变频器供电。设计者把皖新文化科技创新中心一期住宅的地面部分分为三个区域：高、中和低，在各个区域上均安装了一个变频器供电装置。泵的工作速率由恒压逆变器调节，每台泵上都装有单独的恒压逆变器，以保证超高层工程建筑的安全性。当管道网的用水量小于供给系统的设计用水量时，自动化变频器将启动多路水泵以增加用水量。否则，将关掉水泵以减少用水量。基于变频供水基本原理，该种供水方法能够直接按照建筑物用户的实际用水量，来调整供水系统的供水量，从而节省了投资。由于变频供水只需要变频的配套设备，而无需再加装高水箱以及冲洗装置，因此能够缩短供水施工流程，也可以避免了二次污染的产生，对环境效益的效应也更加明显。与此同时，在进行高温热水控制系统的有效温度调节中，设计师还选用了太阳光与室内空气能的结合供热方法，以达到对清洁能量的高效使用，从而降低了建筑物能耗。太阳光和室内空气都能够连通到热水系统，温度控制模式则设定为恒温进水控制，能够把温度在65℃内，以防止人由于温度过高而灼伤身体，从而降低外观规模化，并增长了整个系统的寿命。根据气候要求，按照超高层工程的区域要求，在高效集热的技术基础上，选用平板太阳能集热器用作超高层工程的楼顶设备，以补充建筑物的热不够。

3 排水系统设计要点

3.1 选择二次供水的设备

皖新文化科技创新中心一期住宅的传统供水方法易污染水体，所以从二次供水设备开始逐步由变频调速供水和气压罐供水来代替，变频调压设备也是目前比较普遍采用的供水方法，它可以运用变频器的功能来变化发电机供电的频段，示用水量的实际状况来对水泵实现无级的调压和循环系统的软启动。所以，要按照水系统工作的特性以及设备节能的特点来选用装置，才能获得最佳的节电效益。而作为节电装置的变频器调压给水控制系统，能够合理地节省水泵工作特性曲线中的多余功能。变频调速由于其的变频范围保证泵长时间地在高校区工作。而变频调速的覆盖范围要保证在25% ～100%间的水泵供水量。当泵的总供水量低于25%时，泵的效率将会最低，给水系统反而耗费了能量。所以变频调压给水控制系统在工程设计时，对设计流量的选择是十分关键的。而设计流量的选择又与工程设计对象的实际用水量变动的区域、最小和较大的流速比例、以及有无实现瞬间流速的调整或变化措施等因素相关。当前的变频电机调速给水控制系统大都是设定单一的变频器，并利用微机来操控多台泵的变频电机调节速度进行给排水。

3.2 选用节约型环卫用具和配水用具

配水用具和环卫用具成为皖新文化科技创新中心一期住宅水资源的最终利用单位，其节水特性影响到了建筑物内节约用水工作的效果，所以在实现其最大使用功效的前提下应尽可能选用省水节约型环卫用具，其措施一般包括使用小容量水桶来降低厕所冲洗量，根据统计资料表明使用六L以下的小容积水桶，在普通住宅内可节约用水12%，在办公楼内可节约生活用水百分之二十五～百分之二十八；至于公共卫生建筑物内的清洗系统，则取消了传统的定时清洗而代之以由光电公司数控操作及红外线作用的仪器等。

3.3 温水供给系统与太阳能利用

温水供给系统可采用的节电措施，一般有：下降应用环境温度（电热水器在管路和装置中的热损失与配水点需要的温度控制成正反比。下降应用环境温度可减小功耗）；下降专用温水消耗。在符合使用条件的前提下降最低流率；利用高效能保温材料，减小热能经济损失；增加换热器的传热效率；利用节能型产品；利用洁净燃料等。太阳光热成为一个取之无穷用之不竭的洁净安全的新动能，被越来越多地运用于城市热水供给系统。目前使用太阳光的直接取暖装置主要有真空管式和热管型，其集加热效果较高，且保温性能好。受气候影响小，全自动运转.操作简便。维修简单，可长年使用。

4 给排水设计中的节水措施

4.1 防止网络管理泄漏

有关研究结果显示，在皖新文化科技创新中心一期住宅小区，由于阀门质量达不到规范要求或因为长期损坏等因素，阀门使用问题，总损坏率达到了65%以上。另外，因为阀门故障而造成的水龙头渗漏，每天耗费了大约160L自来水。而避免水管渗漏的主要措施包括： ①保证自来水系统中的配件和管材质量达到标准的规定； ②选用密封性能良好，无泄漏问题的阀门和管材； ③以科学方法进行给排水工程设计，并选用最节能有效地给排水装置，通过泄压限流等措施，避免了给排水配件高压排放，从而节省了水资源。以电热水器系统为例。但在现实应用中，有些住户往往会在用热水器前先排干冷水。而温水排放后，又必须调整温度，从而导致了水资源的浪费。

4.2 中水回用系统设计

再生污水主要来自建筑的日常排放。但通过有效处理之后，水质超过规定的要求（非饮用水），仍可用作城市、环境和日常生活。据详细皖新文化科技创新中心小区统计结果表明，商用建筑物的生活污水大约占总排水量的80%，而办公建筑的日常污水约为总排水量的40%～50%。还可以进行卫生间冲洗、绿化浇灌、洗车等，降低空气污染物和垃圾的污染同时，能够有效改善建筑的节水效果。

5 寻求新水源替代

为了实现节水目标，必须拓宽更新皖新文化科技创新中心小区的供水途径，积极寻找城市自来水的替代水资源，以降低水源消耗，以减轻城市用水压力。降雨回收降雨再利用技术是指综合考虑了降雨径流速度污染物控制技术、城市防洪、生态环境改造等方面的关键技术，经过建设屋面降雨储蓄体系、地底降雨截污和渗漏体系、生态化城市小区等降雨利用体系，使地底降雨回收成为杂用水。由于屋面降雨中比较清洁，且污物、淤泥及其他污染物质较小，在经过气流和简单筛选之后，就可以直接进入地底雨蓄体系并加以处置后再利用。但地底的降雨中杂物较多，且污染物源比较复杂，在气流和粗筛选之后，就必须经过沉降、杀菌等处理过程方可再进入回蓄体系。回收再使用雨水系统是一项既经济又实用的新自然资源开发方式，无需经过深度管理即可从事耕地耕耘、地下水补给，还可作为风景绿化、洗车加水、路面清洗、冲厕等非生活用水功能。

6 绿色建筑给排水工程应用的意义

随着我国社会经济的进步，雾霾、温室效应等对生态环境造成了严重污染。为了防止这一问题的恶化，给排水专业越来越重视绿色建筑的使用，不仅可以减少资源的严重浪费，最大限度地提高资源利用率，同时也减少了对生态环境的污染。绿色建筑具有使用周期长、可回收性高、对人体危害小等特点，使其在建筑行业的应用越来越广泛，绿色建筑给排水建设领域的应用具有重要意义。

1）实现排水系统可持续发展。绿色建筑在生产过程中不会消耗太多的资源，因此在生产过程中会对环节进行调整，同时绿色建筑的生产需要先进的科学技术进行支持，绿色建筑的应用可以有效地降低给排水建设中的施工量，绿色建筑的性能良好，更环保。政府和建筑业都希望更快、更节能、更具成本效益、风险更低的建筑方式，受这些需求的驱动绿色建筑的概念逐渐被各行各业所理解和接收。

2）降低排水系统的建设成本。绿色节能建筑不仅可以保证建筑项目的生态效益，降低项目的建设成本使居民更加舒适，而且可以充分利用自然效应的特性可以减少使用各种合成材料和各种电气设备，更好地确保人们的健康。

3）推进国家经贸建设。目前，我国经济发展已进入转型期。因此，在国民经济转型的关键时期应积极响应国家战略，在给排水建设中加强环境保护，而不是以牺牲生态环境为代价。绿色建筑符合国家可持续发展理论。从根本上说要实现资源的合理利用和循环利用，建设节能型社会。因此在给排水建设中使用绿色建筑有利于推广国民经济发展，实现经济转型，增强综合国力。

7 绿色建筑在给排水建设中应用应注意的问题

1）温水供给循环方法的不当。设计温水供给循环方法，住宅建筑中大多都采用了二个环流方法，即干管布置循环和立管循环，这二个环流方法的好处是费用相对低廉和易于建造，但弊端是设计方法不合理，不利于节能节水，在实际应用过程中先排凉水几分钟后热工水力才会排放，并且出水量有时大有时小和水温时高时低，很不均匀，也没有很好地利用效益，容易导致水资源的浪费，如从节约环境方面考虑在绿色建设中应选择支管环流的温水循环系统，把动态平衡阀门设定在给热回水的支管和立管处。

2）卫生间器具和给水管理系统的给排水压力。工程设计不合理给排水过程中，仍然使用了过去传统的厕所器具和配水设备，把大量的生活污水装进水桶中一次性地全部排放，这将会耗费大量水资源，除此之外很多公司还使用了二十四h 流动水源管理系统，有一些公共建筑的厕所水压超压并长期工作，这不仅耗能还严重破坏了水管和闸门。

3）中水和雨水的回用系统总体使用率较低。目前，中水和雨水的回用系统有着普遍的资金利用与效率低下的问题，而这个现象的产生也和甲方在绿色施工中对节能环保的设计理念有着密不可分的联系，他觉得增设中水管理系统纯粹是对资金上的耗费，并毫无疑义，而关于中水管理系统的设置则纯粹是为了达到工程验收需要的目的，如果在检验合格后就对其加以拆除或压根不能利用。

4）施工监理问题。绿色建筑给排水中的应用，也需要严格的质量控制数量监督，以确保材料发挥应有的作用，确保质量和数量完成建筑工程。因此，施工单位应进行专项监督，通过专业人员监督绿色建筑在施工中的应用，担保材料可以在正确的建筑位置以正确的方式使用，以确保绿色建筑可根据设计实现材料的性能。同时，在给排水工程的施工过程中，经常会有员工谋利建筑中的私利和偷工减料不仅减少了绿色建筑的使用同时，也将在很大程度上降低整个项目的价值。因此，在给排水工程项目中项目建成后，必须全面验收，确保绿色建筑价格价值。