节水节能技术在高层建筑给排水设计中的应用

张蕊

（建设综合勘察研究设计院有限公司，北京100007）

1 引言

经过数十年的发展，虽然建筑工程行业为我国经济建设做出了突出的贡献，但是粗放式的管理模式严重影响了自然生态环境。现阶段，节能环保理念已经成为行业发展的主要方向之一，在建筑给排水设计过程中，必须积极引入先进经验、吸取相关教训，结合自然条件、建筑特点、气候环境、生态系统等多种因素，充分运用绿色建造技术，提高设计方案的科学性、合理性、可行性，力求实现经济效益、环保效益、社会效益的和谐统一。

2 工程简介

本项目位于北京市经济技术开发区，项目用地接近方形，南北向长度约为180 m，东西向最长处约为188 m，本项目规划总用地规模为35 768.73 m2，总建筑面积为117 459.86 m2，其中，地上建筑面积71 512.66 m2，地下建筑面积45 947.2m2，结构类型为钢筋混凝土框架结构，建筑群主要由研发测试楼、生产楼、生产实验楼、综合楼、地下用房及附属设施组成。5 栋地上建筑围合而建，形成中心庭院，地下车库含人防部分，人防设置在地下2 层，研发测试楼地上共13 层，建筑高度为60 m。本文将针对本项目高层建筑给排水设计中的节水节能技术应用展开探讨，为以后的项目建设积累经验、提供参考。

3 节水技术在高层建筑给排水设计中的应用

在高层建筑给排水设计中，节水技术应用的关键在于减少用水总量、增加供水来源。在日常生活中，人们的节水意识不强，经常会出现水资源浪费问题，所以，必须从设计方面着手，这样能够获得全面的节水效果。

3.1 解决超压出流问题

在相关给排水设计规范标准中，对最大使用水压做了明确的规定，只要不超过规范限值即可，所以，在实际设计中往往会出现超压出流的现象。用水时，由于水压太大，会造成水花四溅、严重浪费的问题。在水龙头开启和关闭时，会存在管道振动和水击现象，不利于管道、配件的正常使用，经常会出现管道损坏、配件磨损等问题，既造成了水资源的浪费，缩短了给水管网的使用寿命，又增加了后期的使用成本。面对超压出流问题，在给水系统设计中，需要合理限定配水点的水压，根据相关研究表明，住宅入户管适宜的工作压力应该控制在0.15～0.2 5 MPa 以内，根据GB/T 50378—2019《绿色建筑评价标准》中的相关规定，入户管表前压力不要超过0.2 MPa，如果水压较大，要注意采取一定的减压措施，比如，设置减压阀、减压孔板、节流塞等，另外，使用节水龙头也能够有效减少出水流量，达到控制超压出流、减少用水浪费的效果。本工程给水系统设计了3 个分区，低压区供水由市政给水管网直接提供，主要包括研发测试楼-2～1 层、生产楼-2～1 层、生产实验楼-2～1 层、综合楼-2～2 层、附属设施-2～1 层，中区及高区供水主要由水箱和二次供水设备提供，园区内各用水点供水压力值不超过0.2 MPa，且不小于用水器具要求的最低工作压力，如果超过0.2 MPa，则需要设置减压阀[1]。

3.2 应用中水利用系统

建筑中水主要指的是将生活杂排水经收集、处理达到使用标准后用于建筑工程的杂用水。水质比不上饮用水，但是优于城市污水，主要用于绿地灌溉、道路清洗、景观用水、冲洗厕所、消防用水等，不与人体直接接触。经过数十年的发展，建筑中水的应用已经成为建筑节水的重要手段。中水水源不能包括厕所排水和厨房排水。主要的处理方法有生物处理和膜分离工艺，生物处理工艺主要利用了生物的过滤、吸附、降解作用，能够实现自然净化的效果，而膜分离工艺则充分利用了膜处理作用，可以有效降低悬浮颗粒固体含量。如果回用水的用途不同，那么对水质的要求也不一样，必须保证用水安全，满足相关检测标准。本项目在给排水设计中同样采用了中水利用系统，中水水源为市政中水，其管道不得与生活饮用水给水管道连接。中水池内的自来水补水管需要做好防污染措施，自来水补水管应该从水池上部或顶部接入，补水管最低点应该高出溢流边缘空气间隙超过15 cm，不得采用淹没式浮球阀补水。为了避免误接、误饮、误用问题的出现，中水管网所有组件和附属设施都应该在显著位置设置中水标识。将中水管道涂成浅绿色；对于暗敷、埋地中水管道，应该设置连续耐久标志带；中水管道取水口处需要设置“中水禁止饮用”的标识；在公共场所及绿化、道路、喷洒等杂用中水用水口处，应该设置带锁装置。中水管道设计时，需要做好检查，防止出现错接问题，将中水系统作为绿地灌溉水源时，不得采用喷灌，而应该采用滴灌、微灌等方式，并且设置具有土壤湿度感应器和气象站的灌溉控制系统，室外道路冲洗应该采用节水高压水枪[2]。

3.3 应用雨水收集利用系统

雨水从天而降，水质相对较好，不需要经过太复杂的处理就可以使用。从节水的角度出发，高层建筑的给排水系统应该充分做好雨水收集利用系统的设计，主要从渗透系统和收集系统两个方面进行考虑。在不同的雨水收集面，水质也不同，如果对水质要求比较高，如用于饮用水，那么对收集面的要求也比较高，不能含有黏土、混凝土、金属等有害物质，而且需要通过各种系统净化处理后才能实现有效利用。本项目在雨水收集利用方面主要采用了储存利用和就地入渗等因地制宜的处理措施。屋面雨水既可以通过收集系统收集起来，也可以从屋面排至散水，引入就近绿地或可下渗地面下渗利用。在人行道、停车场、庭院等地方，采用透水路面或透水砖铺装，采用下凹式绿地滞留利用雨水，并且采用节水灌溉方式。根据相关规定，计算雨水调蓄设施需求量，本项目需设置的雨水调蓄容积应该不小于775 m3，通过下凹式绿地雨水调蓄和雨水调蓄池设计，雨水调蓄总容积为1 126.56 m3，雨水收集利用系统与主体工程同时设计、施工、投入使用[3]。

3.4 使用节水型用水器具

生活用水器具的节水性能直接影响着建筑整体的节水效果，在给排水设计中，节水型用水器具的应用也是非常重要的内容。本项目采用的用水器具和相关配件均满足相关节水型产品技术标准，用水效率等级达到相关标准一级。其中，作为数量最多、使用最频繁的用水器具，水龙头必须具备良好的节水性能，不管是手动控制还是自动控制，都要实现良好的节水效果。节水型水龙头主要是通过限制出水流量、缩短开关时间、减少滴漏问题来满足节水要求。常见的有陶瓷阀芯水龙头、感应式水龙头、铜质节水龙头、充气水龙头等，它们各自有不同的特点和适用环境，需要根据实际情况合理选用。相对而言，陶瓷阀芯水龙头价格比较便宜，更适合大范围推广应用；感应式水龙头环保卫生，能够满足高品质生活要求，在公共场所应用较多；节水型便器主要有直冲式和虹吸式，本项目建筑采用了虹吸式便器，充分利用冲洗水头和负压作用，使用较少水量就可以将污物冲洗干净。另外，节水型沐浴器、节水型洗衣机等设施的应用也可以获得良好的节水效果。本项目公用浴室采用带恒温控制和温度显示调节功能的淋浴器，洗衣机采用节水型专业洗衣机，集中空调加湿系统采用用水效率高的设备[4]。

4 节能技术在高层建筑给排水设计中的应用

4.1 改善二次供水技术

对于高层建筑而言，市政管网的压力不能满足高层部分的水压要求，需要通过二次加压的方式满足建筑用水需求。传统的恒压给水方式存在一定的缺陷，不能充分利用市政管网的水压，造成能量无效消耗，采用叠压给水技术，能够有效解决这个问题，具有不错的节能效果，且具有投资少、占地小、建设周期短、水质安全性高、运行成本低等优点。该二次供水系统主要由变频水泵机组、负压补偿装置、稳流罐等组成。给水管网水压不能小于设定压力值，叠压给水技术的应用是在变频恒压给水的基础上增加了稳流罐设备，水从市政管网进入稳流罐，在真空消除器的作用下，排除罐内空气，当罐内的水充满时，真空消除器自动关闭，如果压力传感器检测到市政管网水压能够满足给水要求，就可以直接利用自来水给水，反之，则需要设置加压泵补压供水，这样不但充分利用了市政管网的供水压力，而且可以避免管网内产生负压，具有良好的节能效果，能够节能50%以上[5]。

4.2 利用太阳能热水系统

太阳能热水系统是建筑给排水设计中清洁能源应用的典型代表，能够有效减少传统常规能源的消耗，增加清洁能源的使用比重。本项目综合楼及食堂生活热水采用了太阳能热水系统，并且设置了燃气壁挂炉作为热水辅助热源。太阳能集热器设置于综合楼屋顶上，设有挑檐，入口处有雨棚，建筑周围有绿化，防止集热器损坏坠落伤人。热水系统水箱及设备设置在热水机房或水箱间内，系统设计了储热水箱、即热系统循环泵等设备设施，当太阳能热水温度不能达到要求时，可以采用电辅助加热。太阳能热水系统应该具备较高的安全系数，内置加热系统必须带有保证使用安全的装置，能够获得良好的防过热、防冻、防电击、抗风、防雷等防护效果[6]。

5 结语

综上所述，节水节能技术在高层建筑给排水设计中的应用十分重要，是环保节能理念的具体体现，能够从源头上缓解水资源浪费的问题。根据建筑特点和实际条件，采用先进技术手段，引入成熟的节水节能系统，优先选用节水型用水器具，在保证高层建筑用水需求的同时，提高水资源的综合利用效率，减少传统常规能源的消耗，增加清洁能源的使用比重，从而实现更好的经济效益和环保效益，推动建筑工程行业的健康可持续发展。