试论建筑给排水设计中的节水途径

2022-11-24曾伟凯

建筑与装饰 2022年19期

曾伟凯

福建省五建建设集团有限公司福建泉州 362000

引言

建筑的给水系统指的是将地下水经过专业设备引入到自来水管道，输送到房屋内，以满足人们的日常生活所需。给水系统所提供的水资源，除了基本的生活用水和饮用水之外，还包括消防用水。排水系统指的是对生活废水和污水进行集中处理后统一排放到室外。给水与排水系统尽管功能不同，但对水质的质量都有要求。特别是在建筑行业飞速发展的新时期下，给排水系统设计的合理性、规范性、环保性，将直接关系到人们的生活质量与居住体验[1]。给排水系统的设计中融入绿色环保理念，减少水资源的浪费与损耗，提高水资源的利用率，既是建筑设计的基本要求，也是现代化城市的建设目标。

1 建筑给排水系统设计存在的问题

如今，建筑施工中对节能、节水技术的应用越发重视。先进、科学的技术为建筑给排水系统带来的积极作用也是显而易见的。但在节水技术的应用方面，目前尚存在许多不足之处，施工人员应该客观、全面的分析节水技术的应用情况，在实践中不断积累经验，总结教训，提高技术应用的合理性与科学性。笔者总结了建筑给排水设计中节水技术应用的不足。

1.1 管道渗漏严重

一些老旧建筑的给排水管道存在严重的质量隐患，管道材料缺乏抗腐蚀性能，随着使用时间的延长，很容易出现管道氧化、管道锈蚀等问题，从而引起管道漏水和渗水，加重水资源的浪费。特别是管道锈蚀后，会严重降低供水质量，还可能造成生活用水污染，对居民的身体健康带来不良影响。

1.2 冷热水供应系统的资源浪费问题严重

调查显示：我国半数以上的建筑采用的是冷水与热水同时供应模式，冷热水的供应系统主要是燃气热水器。这种供水模式有一个显著特点：管道中的冷水排出后，管道才能排出热水。如果水温太高，要想用冷水降温，也需要一个温度调节过程，所以水资源的浪费是不可避免的。如果不从根本上优化给排水系统的设计模式，也就无法彻底解决水资源浪费问题。

1.3 排水管道、阀门等配件设计不合理

水管出现渗漏水问题，主要是管道腐蚀以及阀门质量差等因素造成的。部分建筑的排水管道只做了预埋，没有再做其他处理，金属材质的水管会随着时间而出现腐蚀问题，继而形成裂缝，导致渗漏。还有的管道接缝、接口阀门、法兰部位渗漏水，比如水池、抽水马桶、水箱的浮球阀损坏，水管中大量用水，造成水资源的严重浪费。如果管道和阀门在用水高峰期松动，还可能造成水管破裂。

1.4 热水系统引起的热能与水资源浪费

建筑中的热水系统由阀门、循环泵、附加管道等组成，管道出口与存储热水的部位相连的这段距离中管道内的水温并不高，无法很好地满足生活所需。因此在烧好热水后，通常需要先放掉一些冷水，热水和冷水才能相互混合，达到正常的使用温度。在放掉冷水的过程中，也会浪费一部分热能与水资源。冷热水的压力不均衡、循环回水管道的设计不合理，是集中供热系统的主要问题，因此不能形成有效的热循环，还会给居民的用水带来不便[2]。

1.5 水压过高导致浪费

建筑给排水系统的设计，首先要利用市政压力，在市政压力无法满足施工需求的情况下，则需要加压。加压方式有两种：一种是变频供水；另一种是利用高位水箱的重力供水。但无论哪一种加压方式，都需要采用减压阀分区措施。如果减压阀的选择不合理，或者分区不科学，特别是减压阀不节能、减压值或减压比过大，则很可能造成减压阀失灵，从而埋下用水安全隐患，而且生活水箱设置的位置太高，也很容易被污染。在建筑高度超过100m的情况，如果还采用并联供水模式，则会严重增加输水管道的承压，水管有爆裂风险。分区不合理还可能提高卫生器具配水点的水压，比如分区后，各个区的最底层配水点的静水压要高于卫生器具的额定流量出水水压，从而造成卫生器具的实际出水流量过大，漏水量和水击的震动噪音太大，严重情况下还可能导致管道或者阀门破裂。

1.6 卫生器具与配水器具造成的水资源浪费

在住宅建筑的生活用水中，卫生器具用水占有重要部分，比坐便器、浴缸、淋浴用水几乎超过生活用水的70%，其中仅仅是便器冲洗用水就达到了30%左右。传统的便池抽水器的给水配件，无论是密封性还是耐用性都比较差，经常存在“跑水、冒水、漏水”等问题，比如低位冲洗水箱通常使用的是直落上导向球型排水阀，由于密封性较差，所以很容易渗漏水。还有的卫生器具、配水器具的能耗过高，存在水资源浪费严重等问题。比如蹲式大便器的冲洗水箱位置过高，一次冲水量便达到了12L/s。

2 建筑给排水系统的设计技术

2.1 雨水渗透技术

回收并利用雨水，是建筑给排水设计的重要技术之一。雨水渗透技术的应用原理为：利用专业设备收集雨水，并把雨水汇入建筑排水系统中，以作为建筑供水的一部分，一方面可以节约水资源，另一方面还不会对地下水造成污染。雨水渗透技术主要有两种应用方式：一是渗透地面技术；另一种是渗沟管沟技术。渗透技术通常是根据建筑范围来对建筑环境进行改良，采用人工渗透技术铺设一层多沥青路面，并保证良好的透水性能。在不违反绿色建筑施工要求的情况下，尽量增加绿化面积，提高雨水的渗透能力，尽可能地过滤掉雨水中的污染物，提高生活用水质量[3]。渗透管沟技术主要是在地下铺设渗透管沟，采用的是透水性良好的穿透管与无砂混凝土，并且在管沟周围填充砾石。渗水管具的优势是渗透性好、占地面积小、蓄水性能优越，缺点是容易堵塞，不易清洗。所以，在雨水汇入给排水系统后，应该对雨水进行集中净化处理，如果只用来冲厕、洗车，则只需要简单处理即可。

2.2 空气热泵技术

空气热泵是一种热量提升装置。空气源热泵热水机组由以下几部分组成：膨胀阀、储水箱、压缩机、过滤器、蒸发器、储液罐、冷凝器等，其工作原理为：收集热能，利用热能加热水资源。当热能与水资源相互接触后，会产生气化作用，利用压缩机制热后会产生气体，在制冷剂的作用下，气体会持续循环，最终起到对水加热的效果。制冷剂是热泵产品的媒介，在-40℃的环境中，制冷剂会汽化，因此加热效果显著。空气热泵技术具有较高的应用价值，符合绿色建筑的环保要求。所以，为了提升建筑给排水系统的节能效果，应深入研究空气热泵技术。

2.3 供水压力的设计

建筑给排水系统供水压力是否合理，直接决定了建筑的节水效果。传统的给排水系统中，经常存在因水压设置不合理而造成的水资源浪费问题，比如日常用水过程中，水压太大就会增加出水量和用水量。针对这一问题，在设计给排水系统时，应该充分考虑水压与用水需求之间的关系，在不影响日常用水的情况下尽量降低供水压力，避免水流量大、水流速度太快而对水资源造成的浪费。供水压力的设计可以从两方面着手：一是限定配水点的实际水压，避免因水压标准问题而导致的水资源浪费。二是采用减压技术，在给水系统中安装减压孔板、减压阀、节流孔等减压装置，避免水压过高而引起超压出流现象。与减压阀相比，减压孔板的经济性更好，而且便于维护。但减压孔板只能降低动压，不能改变静压，所以稳定性略差，而且容易堵塞，所以只适用于水质良好、供水压力稳定的情况[4]。

2.4 开发第二水源

第二水源通常指的是生活排水和雨水，提高对第二水源的利用率能够节约大量水资源。建立蓄水池用来回收雨水，采用净化技术处理雨水，让雨水的水质达到用水标准。在各类建筑的排水量中，占比最高的是宾馆与饭店，约87%左右；其次便是住宅建筑，69%左右。根据污染程度，可将建筑排水分为两种：一种是生活污水，通常指的是对环境污染较为严重的生活排水，比如粪便污水；另一种是生活废水，比如洗衣、洗菜、沐浴产生的废水。生活排水中的洗菜、洗衣等废水都可以用来冲洗厕所。净化水质较好的生活排水后，使之满足《生活杂用水水质标准》，可以将水资源用于环境、市政、生活等方方面面，第二水源的充分利用，不仅可以减少建筑用水量，而且还能缓解城市用水压力。

2.5 太阳能的利用

太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，具有较高的热能转化效率，所以提高对太阳能的利用率也是建筑给排水系统节能的重要措施。把太阳光能转化为热能与电能，可以大幅度降低建筑能耗。近年来，随着科学技术的飞速发展，太阳能在热水供应系统中的应用越发广泛，设计太阳能热水系统时，需要充分考虑当地的气候、温度、水流平衡以及集热器本身的性能特点。但现阶段我国对太阳能的利用率还需要进一步提高，在技术层面上还有很大的进步空间。除此之外，还要深入研究集热器，力争获得技术上的突破，提高对太阳能资源的利用率。

3 建筑给排水系统的节水措施

3.1 合理设计给排水系统

建筑给排水系统的设计，需要合理规划、充分利用室外管网，并安装加压装置。为了避免因水压太大而造成的水资源浪费，施工时应综合了解建筑特点，合理规划各个区域的用水量，采用竖向分区方式。在排水管道中的静水压超过0.35MPa时，必须提高警惕，采取调节静水压以及减压措施。设计洗浴间的给排水系统时，管道的静水压力应低于0.45MPa。高层建筑的用水时间不够集中，用水量并不均匀，所以可采用水箱与水泵联合供水的方式来处理这些问题。科学使用变频泵组为建筑提供供水压力，如果是大型商业建筑，设计人员还需要为给排水系统配备辅助水泵、变频泵组、辅助气压罐等设备，并保证各类设备能够彼此配合，充分发挥其节水功能，保证建筑供水的稳定性、安全性与可靠性。

3.2 利用市政供水压力实现分区供水

城市建筑的给排水系统，其网管末端的压力为0.3～0.4MPa，在设计中应该充分利用这一压力，以实现低层、多层建筑供水系统的节能功效。对于建筑中较低的楼层，为了提高节水效果，应充分利用市政管网的余压进行供水。对供水系统进行科学分区，是建筑节水节能的重要措施。设计人员可以对给水压力设备分区，同一个分区设置同一套压力设备。尽管从理论上而言，分区越多，节水效果就越好，然而，实践中却很难在泵房内保持足够的供水压力，而且投入的管道、设备越多，维护与管理成本就会越高[5]。供水压力设备是建筑能耗最大的设备之一，应用最多的设备是水泵，如何选择水泵将直接决定节水效果。变频泵可以根据水量自动调节转速，从而很好地改变水流量、扬程以及功率。所以，在给水设备的选择中，应优先选择变频设备，尤其是可以充分利用市政水压的无负压变频给水设备。

3.3 合理利用自然能源

在建筑给排水系统的设计中，最常用到的自然能源有雨水、太阳能等。尤其是太阳能技术，在光照充足的地区应用已经十分广泛，利用太阳能，可直接对冷水加热。收集雨水后，需要用专业设备和化学药剂进行处理，使之可用于绿化灌溉中。雨水收集需要注意两点：①连接屋顶和地面的雨水引导导管，把雨水引入地面的沉砂池内，经沉淀后去除雨水中的杂质。②消毒雨水，保证雨水的安全性。