基于绿色建筑给排水设计的节水探索

2023-01-11孟祥伟东营筑城建筑设计有限公司山东东营257092

中国房地产业 2022年10期

文／孟祥伟东营筑城建筑设计有限公司山东东营 257092

引言：

我国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，我国社会各界都极其重视节能减排问题，为提高水资源利用率，实现水资源的合理配置，设计人员应根据高层建筑的特点，科学开展给排水设计工作，并且在给排水设计中融入节能减排理念，在提高居住舒适性的同时，减少水资源浪费，从而促进建筑行业的可持续发展。

1、建筑给排水节水设计的意义

现今工程建设业的工程量越来越多，用水量也在增加。对于一般的建筑项目来说，建筑建设的相关工作人员通常欠缺环境保护意识，在建筑给排水工程的施工过程中，容易出现一些对环境不友好的举措，造成了环境污染。如果在设计给排水系统时，过于盲目地追求带来的经济效益，而不结合实际的工程环境进行科学合理的方案制定，并选择合适的施工材料，将会大大增加给排水工程的成本，甚至会产生重大的危害。使用节能环保的建筑材料进行施工，可以使这种污染情况的风险降到最低，并且实现对水资源合理的保护利用。现在很多企业盲目追求利益，选用对环境有害的建筑材料，做出危害环境的行为。有些企业甚至将一些工业污水排进到河水中，严重污染水资源，情况严重的话甚至还会影响到人们的饮用水，对人的身体造成伤害。现如今人们的生活理念发生了转变，不再仅仅局限于美观上面，对环保健康的要求也越来越高。节水设计的实施可以满足人们日益增长的对美好生活的需求，能有效地降低成本，实现资源的节约利用，能够实现经济效益与环境保护双方共赢，最终实现可持续发展。工程建设的给排水系统中，采用节水的设计，不仅可以降低一些经济成本，而且可以提高资源利用率，进一步减少过多的能源消耗，从而改善环境提高经济发展水平。因此，应该在工程建设的给排水系统中使用节水设计。

2、绿色建筑给排水设计现状

2.1 给水系统问题

给水系统中存在的问题大部分是给水系统超压出流所引发的浪费问题。调查结果显示，当前大部分地区的市政给排水系统中都出现了超压出流问题，从而引发大量水资源浪费。与此同时，由于这种形式的水资源浪费存在隐蔽性，因此可能会被排水工程人员忽略，最终产生更多的资源浪费。

2.2 热水系统存在水资源浪费

目前，我国高层建筑中使用的热水供应系统具有较大缺陷，具体表现为：在开启配水装置后，为了能够满足业主的用水需求，需要将已经加热的水进行静置，在这段时间内，大量冷水因温度较低而被排放。这种运行模式虽然保证了热水设施的正常使用，但被排放的冷水却并没有进行二次利用，造成了严重的水资源浪费。

2.3 超压出流问题

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[1]。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。

超压出流的防治措施主要包括以下几种:

（1）合理设置给水系统中的限定配水点的水压。在GB/T50378-2019《绿色建筑评价标准》中明确规定：应控制住宅入户管的工作压力在0.15 ～0.20MPa 之间，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。

（2）采取一定的减压措施。但现代建筑的给排水施工过程中，通常会在水压较高处配置减压装置来进行必要的降压处理，主要方法有：设置减压阀、减压孔板或者节流塞等。

（3）利用节水龙头。在超标水压的供水点配备节水龙头，可以有效地控制超出压力，进而保证水流平缓，因此可起到很好的节水效果。

2.4 卫生设备和给水配件设计不合理导致浪费

部分管道和阀门的给水配件设计不合理，有些企业为了短期利益降低成本而采用了低质量的排水阀门和给水管道，水管管道极易发生漏水、生锈腐化的情况，阀门出现松动，其他配件也会出现大大小小的问题，影响了管道的长期使用寿命，造成大量水资源的浪费。比如，有的工程采用了冷镀锌管材，这种极易生锈的管材长期使用会给居民的身体健康带来不良影响。有些工程阀门质量差，连接处长期出现漏水情况，维修不及时会造成水资源浪费。一些室内的给排水设计采用高能耗的卫生器具和配水器，都会对水资源造成大量浪费。

2.5 排水系统问题

排水系统中存在的问题大部分为系统的管路以及配件等位置发生的渗漏。许多排水系统的管路都存在着设计不科学或材料质量存在缺陷等问题，这使得管路渗水的问题频繁出现，在对其进行维修的过程中不但会造成大量的水资源浪费，还会导致居民的正常用水受到影响。此外，在进行水资源的输送时，管道节点与阀门的使用时间过长，也可能会发生漏水问题，同时由于大部分排水管道都设置在地下，以至于许多漏水问题在发生后无法被及时发现，最终引发了大量的水资源浪费。

3、绿色建筑给排水设计节水措施

3.1 节水方法

节约水资源是一个自成体系的系统，也是一个非常重要的理念，重复利用和避免浪费是节约水资源的两种重要举措。在实际生活中，我们可以根据不同的情况，采取不同的方法来节约用水。最主要的方法如下：（1）尽量减少输水管的漏损而造成的浪费。给排水系统中，在运输过程中经常出现渗漏的现象，造成水资源的浪费，所以想要建设节水系统，就要引进一批质量优良的设备及管材，确保水资源在运输过程中的可靠性。避免使用一些极易被腐蚀的材料，例如镀锌钢管，这种管材被腐蚀后，不仅会造成水资源的浪费，还会出现水资源污染的问题。我们可以用不锈钢管、PP-R 管、PE 管、钢塑复合管、PVC-U 管等代替易腐蚀的管材，从而确保整个供水系统的安全和顺畅。在实际的给排水系统设计工程中，相关的工作人员首先要考虑建设科学合理的输水管网，优质达标的输水管网和正确的安装方式，可以为水资源的传输带来更高的质量保证;（2）在日常的使用中，多使用节水器具。水资源被浪费的绝大部分原因是使用了不合理的用水器具，在设计时提倡多使用节水器具，可以有效降低水资源的浪费。节水器具包括自动感应水龙头、自动感应坐便器、节水沐浴器等。

3.2 对管道布置进行设计优化

渗漏是引发水资源浪费的主要因素，为了解决这一问题，可通过选择高质量的管材以及管件预防渗漏现象发生，同时还可以对管道布置进行改良。在进行管道设计之前，技术工作者应当对该项目的具体状况进行细致的实地调查，从而了解施工场地周边的自然环境，理解项目设计的具体需求，进一步提升管道布置以及管件安装的科学性。在实际操作的过程中，能从以下几点着手改良建筑给排水系统的管道布置。首先要对管材与管件的品质与型号进行严格的筛查，确保其能满足系统设计压力要求，确保在施工过程中可以使用品质达标的材料。其次，依据周边地区的自然条件来对管道增设保温与防腐措施，以此来提升管道的使用寿命。最后要对管道接口的处理工艺进行细致的探究，并针对其中需要缠绕防水胶带以及涂装密封材料的位置进行标注，从而防止发生渗漏现象，一些需要得到特殊处理的材料进行标注。

3.3 充分利用再生水资源

再生水是指雨水或废水经过处理，满足我国相关规定中的水质标准后，被二次利用的水资源，多用于室外绿化的浇灌。在传统的给排水设计中，一般不会对雨水进行再利用，而是通过管道将雨水直接渗入地下或排放到附近的河流中。随着生态环境保护的落实，节能节水、循环利用等理念都融入到了高层建筑给排水设计中，雨水的利用也在其中。但在实际操作中，雨水存在较大的不确定性，降水量和质量都存在波动，无法进行有效地回收再利用。因此，再生水的主要来源依旧是废水。再生水的投入使用，极大节约了水资源，并实现了对水资源的循环利用，是生态环境保护的一大步。

因为地理环境、气候条件等因素存在差异，各个地区的降水量也有所不同，因此，在设计雨水收集系统之前，需要对当地的降水量进行实地考察。例如，某项目施工地点日降水量为53.4mm，弃流量为1.9mm，每次降水能够收集的雨水总量约为124m3。通过对上述数据的计算，最终决定在高层建筑附近的绿化带中安装一个容积为100m3的混凝土装置，其总收集面积在3000m2以上，确保其收集雨水的效率。

现代建筑的雨水回收利用大多通过道路、屋面与绿化带完成。绿地中的雨水通常会快速渗入地下不利于收集，而且在下雨的初始阶段，雨水的污染程度较大，以路面为例，通过对道路初期雨水进行分析可知，此时雨水的COD 值接近4000mg/L，而且雨水的水质也受诸多因素影响，例如空气质量、降雨间隔与强度、温度等，所以技术人员在设计建筑给排水系统时，一定要充分考虑到雨水系统在运行过程中存在的一系列影响因素。

3.4 建筑排水系统设计要点

高层建筑排水系统的排水方式有两种：分流与合流。随着国家对环境保护重视程度的日益提高，合流方式的使用越来越少，因为这种排水方式极易出现水体污染且浪费水资源，而分流已经成为当前建筑排水系统的主要方式。高层建筑的整体高度较高，其排水管线也较长。在这种情况下，排水管内的污水流量较大且流速较快，若在排水立管底部连接排水支管，则极易出现溢水、漏水等现象。因此，在设计此类建筑的排水系统时，设计人员应保证卫生器具排水管道的独立性：底层卫生器具中的污水应单独排放，底层卫生器具的排水管道不能接到排水立管上。当排水立管需要转换时，底层卫生器具的排水支管可以接到建筑排水横管上；连接点与立管底部下游的水平距离不宜大于3m 且不得小于1.5m。当无法满足该设计要求时，设计人员应设计单独的底层排水支管，将废水直接排至室外检查井。

3.5 使用节能型加压设备

有些高层建筑依旧在使用旧款加压设备，这些设备不仅效率低下，且能耗较高。二次加压需要将市政供水收集到相应的储水设施中，然后使用变频加压设备再次进行加压，以保证高层建筑的水资源供应。与传统的加压方式相比，这种方式在一定程度上减少了能源的消耗，但依旧不是最优解。目前节能效果最好的是无负压式供水设备，这种供水设备能够直接与市政供水管网相连，从而省去中间步骤，直接对市政供水进行加压。无负压式供水设备具备使用简单、造价低的优势，能够有效节约能源消耗。

根据具体测试可知，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，节水型龙头的节水功能十分明显，在CJ/T164-2014《节水型生活用水器具》中对节水型水龙头的水流量做出了明确规定：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。绿色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。

3.6 压力设计

节水的关键性技术可以分为建筑节水、海绵城市建设、用水水质保障研究和用水及节水管理等技术。结合国内外建筑用水标准来衡量建筑的用水标准，为每一家提供优质的水质，并达到建筑节水技术的要求。为了实现建筑给排水设计的节水效果，设计人员要保证给排水系统设计的科学性，让节水效果得到保障。设计人员要重视给排水系统中的压力设计部分，根据建筑的需求情况，科学设计给排水系统的压力，避免压力设计过大导致的水资源浪费问题，同时避免因压力过小造成用水不畅。相关专业人员在进行建筑给排水设计之前，应当先充分了解建筑物周围的具体情况，依据实际施工条件对水压的大小进行合理的调整，使水压控制在一个合理的范围内，保证建筑给排水设计可以得到有效的实施，并且满足现实生活中的用水需求。此外，应当将管道安置在一个合理的位置上，防止其遭受一些不可控环境因素的影响，确保安全性。与相关部门和相关政府进行协商，在保证给水安全和水量充足的前提下，给水加压，采用直接供水无负压变频供水装置，充分利用市政水压。当建筑处于用水高峰期时，给水压力不能满足每家每户的需求，水泵也没有及时对原有的水压进行补压，这时候就充分体现了市政管网的余压对于水输送的关键性。利用这种供水方式，可以把整个系统的节能效果维持在30%以下，同时还能够自动补气、排气，不产生负压，对供水管网没有任何影响。

3.7 建筑水消防系统设计要点

3.7.1 消防供水设计

消防设计是建筑设计中的重要组成部分，也是高层建筑设计中一个至关重要的环节。由于高层建筑整体高度较高且内部结构复杂，在设计建筑水消防系统时，设计人员需要保证水消防系统的可靠性。高层建筑的消防给排水工程的给水量和水压往往会超出市政管网供水系统要求，甚至有些高层建筑的进水形式为单路。因此，在开展水消防设计工作时，设计人员需要增设消防水池。消防水池在为建筑居民提供生活用水的同时，还能够降低建筑水消防系统的建设成本。一旦发生火灾，消防水池能够提供大量的水资源。

3.7.2 消防泵房与消防水池设计

在设计高层建筑消防泵房与消防水池时，设计人员需要合理布置这两个基础设施的位置，确保消防泵房与消防水池的位置不会受到火灾的影响，从而为控制火情以及灭火提供方便。在设计过程中，设计人员应单独设计消防泵房，泵房防火门应选用具有极强防火性能的、便于使用的材料，从而保证其能够提供充足的水源。

3.7.3 自动喷水灭火系统

高层建筑比普通建筑的高度更高，内部结构也更复杂。自动喷水灭火系统是高层建筑中水消防系统的常见设施。自动喷水灭火系统在探测到危险的火灾因素后会自动打开阀门，并且同时发出火警信号，从而为人们撤离火灾现场和救火赢得宝贵时间。目前，在科学技术不断发展的背景下，自动喷水灭火系统种类较多，按照喷头形式可分为两种：闭式自动喷水灭火系统；开式自动喷水灭火系统。若进一步细分，则分为湿式自动喷水灭火系统、干式自动喷水灭火系统、水幕式自动喷水灭火系统以及雨淋式自动喷水灭火系统。其中，干式自动喷水灭火系统利用的是压缩气体，它在检测到室内温度超出特定数值后，则会直接喷出系统内部的压缩气体，从而达到灭火的目的；湿式自动喷水灭火系统则是利用水进行灭火；水幕式自动喷水灭火系统通过洒水喷头来灭火；雨淋式自动喷水灭火系统通过开式洒水喷头来灭火。设计人员需要结合高层建筑的实际需求以及环境条件来选择自动喷水灭火系统，从而保证自动喷水灭火系统的有效性。