建筑给排水设计中节能减排设计的应用

2024-03-19康文慧

建材发展导向 2024年1期

康文慧

(中健建设有限公司，山西太原 030000)

传统的建筑给排水系统设计通常只关注功能性和运行安全，而忽视了对能源的高耗费和对环境的污染。为了解决这一问题，越来越多的建筑行业开始探索如何在给排水系统设计中应用节能减排理念。这不仅可以降低能耗和运营成本，还可以减少对自然资源的消耗和环境的负面影响。然而，由于建筑给排水系统的复杂性和多样性，要在设计中实施节能减排并不容易。需要对不同类型的建筑、不同场所的用水需求、不同污水处理技术等进行综合考虑和优化设计。本文将详细描述该项目中采取的节能减排措施和技术，总结在建筑给排水系统设计中实现节能减排的经验和效果。通过案例分析，旨在为读者展示在实际工程中应用节能减排设计的重要性和可行性，为建筑行业的可持续发展做出贡献。

1 项目概况

本项目是一座大型商业综合体的建筑给排水系统设计。为了实现节能减排目标，设计团队采取了一系列措施和技术，包括水资源利用、设备优化设计、污水处理与能源回收以及管道布局和阻力损失控制等方面。通过实施节能减排措施，我们可以为环境保护做出贡献，同时为未来建筑的可持续发展奠定基础。

2 建筑给排水设计中节能减排设计的意义及作用

2.1 节约水资源

水是宝贵的资源，节约水资源对于可持续发展至关重要。在建筑给排水设计中，采用节水措施可以减少自来水的用量，如使用节水型水龙头、马桶等设备，以及灰水回收和再利用等。这样可以最大限度地减少用水量，保护水资源，实现可持续发展。

2.2 节约能源

建筑给排水系统通常需要使用大量的能源，如电力用于供水泵的运行、加热水的能源消耗等。通过科学合理地设计系统，可以最大限度地降低能源的消耗。[1]例如，采用高效供水系统设计可以减少水泵工作压力和能耗，灰水回收和再利用技术可以减少自来水的用量等。这样能够有效地节约能源，降低对环境的负荷。

2.3 减少CO2排放

能源的消耗直接导致CO2的排放。建筑给排水系统设计中的节能减排措施可以降低能源的使用量，从而减少CO2的排放。例如，通过循环供水系统减少供水系统中的能耗，通过灰水回收和再利用减少自来水的用量等，都可以间接地减少CO2的排放，对气候变化产生积极的影响。

2.4 降低水处理厂的负荷

传统的给排水系统通常需要将废水送往污水处理厂进行处理，而废水的处理消耗大量的能源和经济成本。通过灰水回收和再利用技术，将废水用于非饮用用途，可以降低废水的产生量，减轻水处理厂的负荷，提高整个系统的效率。

2.5 可持续发展

建筑给排水设计中的节能减排设计是可持续发展的核心要素之一。通过采用节能减排技术，可以降低对环境的影响，减少资源的消耗，构建更加环保和可持续的建筑体系[2]。

3 水资源的节约利用

通过采用雨水收集系统、灰水回收系统和智能节水设备等措施，可以实现建筑物内部非饮用水的回收和再利用，降低对自来水的需求，从而实现节能减排的目标。

在该商业综合体的设计中，设置了雨水收集系统，将建筑物的屋顶、露台等集水面进行收集和储存。通过对雨水进行处理和过滤，可以将其用于非饮用用途，如冲洗卫生间、浇灌植物等[3]。这样做既减少了对自来水的依赖，又节约了大量的清洁饮用水资源。

除了雨水收集系统，设计团队还在排水系统中引入了灰水回收系统。灰水是指不带有粪便的家庭废水，例如洗手间和厨房排放的水。通过对灰水进行处理和过滤，可以将其用于非饮用用途，如冲洗厕所、灌溉花坛等。这样一来，可以将清洁饮用水用于饮用和洗漱等高品质用途，而将灰水用于低品质用途，实现了水资源的合理利用。在该商业综合体的设计中，公共洗手间采用了灰水回收系统。当顾客洗手时，通过感应器控制，洗手台下方的下水道即开始收集洗手水，经过初步过滤和消毒处理后，即可作为冲洗厕所的水源，实现了灰水的回收和再利用。

此外，还应用了智能节水设备。例如，在公共洗手间中安装了带有节水装置的水龙头和自动感应式淋浴器。这些设备通过采用先进的流量控制技术和自动感应功能，实现了对用水量的有效控制。而且，它们还配备了水温调节和停用自动断水等功能，进一步提高了水资源的利用效率。这些措施不仅有利于节约水资源，还对环境保护和可持续发展具有积极意义[3]。

4 用水设备的优化设计

通过选择高效节水洁具、应用智能控制系统和设计高效节能循环水系统等措施，可以实现用水量的降低和用水效率的提高。

在本商业综合体的建筑给排水系统设计中，选择高效节水洁具是减少用水量的有效途径之一。例如，选择带有双冲功能的马桶和带有节水喷嘴的龙头。双冲马桶可以根据需要选择不同的冲洗量，使用较少的水量进行轻度冲洗，而使用更多的水量进行重度冲洗，以达到节水的目的。而带有节水喷嘴的龙头可以通过限制水流量、增加气体混入等方式，在满足正常使用需求的前提下减少用水量。在设计中，选择了带有双冲功能的马桶和带有节水喷嘴的自动感应式洗手池。这样一来，顾客在使用马桶时可以根据需要选择冲洗量，而洗手时则由洗手池的节水喷嘴提供适量的水流，有效降低了用水量。

同时，在给排水系统设计中，引入智能控制系统可以实现用水设备的智能化、自动化控制。通过采用先进的传感器、计量仪表和控制器等设备，可以实时监测和控制用水设备的运行状态和用水量。如在该商业综合体的公共区域，安装了智能感应器和计量仪表。当没有人使用洗手间或停车场时，系统会自动关闭相关的用水设备，避免不必要的能源和水资源浪费[4]。而当有人接近时，系统将根据需求启动相应的用水设备，并对用水量进行监测和记录，以便后续的用水管理和优化。

另外，给排水系统设计中可以考虑引入高效节能的循环水系统。该系统利用水的回收和再利用，将一部分用过的水再次利用于类似的用途，从而减少对新鲜水的需求。例如，在本商业综合体的空调系统中，通过采用冷却塔和循环水泵来实现热交换和冷却功能，利用将冷却后的水再次引入冷却塔进行循环利用，减少了对新鲜水的需求，并降低了与冷却相关的能耗。上述优化措施不仅有利于节约水资源和能源，还对环境保护和可持续发展具有重要意义。

5 污水处理与能源回收

污水处理与能源回收在大型商业综合体的建筑给排水系统设计中起着重要作用。通过合理选择和应用先进的污水处理技术，对生活污水进行处理，并回收其中的能源。同时，通过雨水收集与利用，减少对饮用水的使用。

众所周知，大型商业综合体每天都会产生大量的生活污水，包括洗手、淋浴、厕所冲洗等。通过合理设计污水处理系统，可以对生活污水进行处理，以减少对周边水体的污染，并回收其中的能源。而常见的生活污水处理方法包括物理处理、生化处理和深度处理。其中，生化处理是最常用的方法之一[5]。通过采用好氧处理、厌氧处理或二者结合的方式，可以有效去除污水中的有机物、悬浮物和微生物，提高水质。在此过程中，产生的污泥可以进一步通过沼气发酵或焚烧等方式进行能源回收。在该建筑给排水系统中，通过设置生化处理装置对生活污水进行处理。在生化处理过程中，通过好氧处理和厌氧处理，去除了污水中的有机物和微生物，并产生了大量的沼气。这些沼气可以用于发电或供暖，实现能源的回收利用。

除了生活污水，大型商业综合体还会产生大量的雨水。通过合理设计雨水收集系统，可以将雨水收集起来并加以利用，达到节水和能源回收的目的。常见的雨水收集方法包括设置雨水收集池或地下蓄水装置，并通过管道将雨水引入需要用水的场所。在商业综合体的建筑给排水系统中，可以利用收集到的雨水用于冲洗厕所、浇灌绿化等非饮用水的需求，从而减少饮用水的使用量。

6 管道布局和阻力损失控制

管道布局和阻力损失控制是大型商业综合体建筑给排水系统设计中的重要内容。通过合理布局管道，控制阻力损失，可以降低水泵能耗，提高系统效率，实现节能减排目标。

合理的管道布局是确保建筑给排水系统高效运行的基础。管道布局应尽量短、直，避免多余的转弯和变径。优化管道布局可以降低管道阻力和压力损失，减少水泵的能耗。

在大型商业综合体的建筑给排水系统设计中，可以采用分区布局的方式。将建筑按功能或使用性质划分为不同的区域，每个区域都设置相应的供水和排水管道。这样可以缩小每个区域的管道长度，减少阻力和压力损失。在本建筑给排水系统中，将商场、写字楼和酒店等功能区域进行分区设计。每个区域都有独立的供水和排水管道，有效控制了管道长度。这样不仅减少了阻力损失，还能更好地满足各个区域的水需求。

阻力损失是管道输送流体时产生的能量损失，也是水泵运行能耗的重要因素。合理控制阻力损失可以降低水泵的工作压力和能耗，提高系统的效率。一般来说，1)选用光滑内壁的材料，如塑料管或不锈钢管，减小管道摩擦阻力。同时，根据流量和压力要求选择适当的管道直径，避免过大或过小导致阻力损失增加；2)尽量减少管道长度和转弯次数，避免多余的摩擦阻力。可通过优化布局、减少弯头使用等方式实现；3)合理设置阀门和管件，减少流体的局部阻力。选择低阻力的阀门和管件，如球阀、快开门等。在该商业综合体的建筑给排水系统中，为了控制阻力损失，设计师选用了塑料管作为主要管道材料，并根据不同区域的流量和压力要求选择了适当的管道直径。此外，通过合理布局，减少了管道长度和转弯次数，并选择了低阻力的阀门和管件。这样一来，有效降低了阻力损失，减少了水泵的能耗。

7 建议与展望

在大型商业综合体的建筑给排水系统设计中，节能减排设计是非常重要的。通过科学合理地设计和运行系统，可以最大限度地降低能耗和环境影响。本人认为通过高效供水系统设计、灰水回收和再利用，以及未来的智能监控与管理，可以实现更加可持续和环保的建筑给排水系统。这不仅可以降低能耗和环境影响，也符合未来建筑发展的趋势。

7.1 高效供水系统设计

为了实现节能减排目标，建议采用高效供水系统设计。这包括下述措施。

1)采用循环供水系统，通过使用循环泵和相应的管道网络，实现冷却水、热水等的循环供应，减少供水系统中的能耗。

2)优化供水压力，根据需要合理设置供水压力，避免过高或过低的供水压力，减少水泵的工作压力和能耗。

3)使用节水设备，选择节水型水龙头、马桶等设备，减少用水量，降低供水系统能耗。

举例来说，在建筑给排水系统设计中，设计师采用了循环供水系统。商场内的冷却水、热水等循环供应，通过循环泵和管道网络实现。这样可以减少供水系统中的能耗，提高系统的效率。

7.2 灰水回收和再利用

灰水指的是家庭或商业活动中使用过的、但不含有严重污染的废水。在建筑给排水系统设计中，建议采用灰水回收和再利用技术，将灰水用于如冲厕、浇灌植物等非饮用用途，实现节水和节能。其具体操作包括收集、处理和储存灰水，并将其用于非饮用用途。这种灰水回收和再利用系统可以帮助降低自来水的用量，减轻污水处理厂的负荷，同时降低水泵运行能耗。

例如，在建筑给排水系统设计中，设计师安装了灰水回收设备。商场内的洗手间和厨房产生的废水经过预处理后，通过灰水回收系统收集、储存并进行后续利用。这样既实现了节水和节能，又减轻了自来水供应压力。