高层绿色住宅小区给排水设计概况

朱红卫

一、工程概况

项目用地位于中新天津生态城南部片区的某新城，规划用地面积58857.9m2，总建筑面积110699m2。项目为住宅小区，采用塔、板式相结合的方式，塔式高层层数为16层、18层、21层、24层，板式小高层为11层，设计按 《中新生态城绿色建筑设计标准》执行。

二、非传统水源利用

天津作为资源型缺水城市，人均本地水资源占有量只有160立方米，中新生态城用地为盐地、盐碱荒地和湿地，属水质性缺水地区。按 《天津市住宅设计标准》10.1.1条规定：最高日生活给水定额为85～120升/人·日；其中中水用水定额为30～40升/人·日，相关用水量计算见表1和表2。(注：按生态城管委会规定，住宅户均按2.8人，设计中考虑住宅的入住率为80%)。该项目生活用自来水和中水均由市政水厂供给，中水仅供给住宅和公建的冲厕和地库定时冲洗地面；室外绿化和浇洒道路雨季时采用收集池中的雨水，旱季时采用市政中水补给。

非传统水源利用率可通过下列公式计算：

Wu＝WR＋Wr+Ws＋Wo

式中，Ru——非传统水源利用率，%；

Wu——非传统水源设计使用量 （规划设计阶段）或实际使用量 （运行阶段），m3/a；

WR——再生水设计利用量 （规划设计阶段）或实际利用量 （运行阶段），m3/a；

Wr——雨水设计利用量 （规划设计阶段）或实际利用量 （运行阶段），m3/a；

表1 生活用水量 ［传统水源］

表2 中水、雨水用水量 ［非传统水源］

Ws——海水设计利用量 （规划设计阶段）或实际利用量 （运行阶段），m3/a；

Wo——其它非传统水源利用量 （规划设计阶段）或实际利用量 （运行阶段），m3/a；

Wt——设计用水总量 （规划设计阶段）或实际用水总量 （运行阶段），m3/a。

由上表数据确认非传统水源利用率：

图1

可再生水利用率34.36%年生活用水总量（m3）年车库冲洗地面（m3）93121.92 31999.49 12880.00 356.12 615.00 439.16年可再生水用水总量（m3）年绿化灌溉方式及用水量（m3）年道路冲洗用水量（m3）年车辆冲洗用水量（m3）

满足文献4.3.12：非传统水源利用不低于30%的规定。

三、可再生能源利用

天津市位于华北平原东北部，东临渤海北依燕山，纬度39度05分，经度117度04分，海拔高度3米。天津为太阳能资源较丰富区 (Ⅱ)区，年辐射量5152.36MJ/m2(水平面)，年日照时数为2612.7小时。从图1中可看出年内日照时数以5月最多，月日照时数在275.3小时；6月为次多，12月最少，12月与5月相比，少97小时。

1.太阳能产热水量计算

住户热水采用太阳能和电辅助加热系统，太阳能为 “集中集热——分户贮水——分户使用”和 “分户集热——分户贮水——分户使用”相结合方式，太阳能热水覆盖100%住户的使用，系统在全年投入使用，在计算单个集热模块单元平均每天的产热水量，分别选取春分日、夏季日、秋分日、冬至日等四个节气时太阳的辐射量 （等于当地纬度），该计算结果与实际运行的误差控制在5%左右，具体结果见表3和表4。

集中集热方式集热器面积计算公式：

式中：Ac——直接系统集热器总面积，m2；

Qw——日均用水量，kg；

Cw——水的定压比热容，kJ/(kg·℃)；

tend——贮热水箱内水的设计温度，℃；

ti——水的初始温度，℃；

JT——正南朝向，倾角为当地纬度的平面上年平均日太阳辐照量，kJ/m2；

f——太阳能保证率，%；根据系统使用期内的太阳辐照、系统经济性及用户要求等因素综合考虑后确定，宜为30%～80%；

表3 分户阳台壁挂式太阳能集热计算

ηcd——太阳能集热器年平均集热效率；根据经验取值宜为0.25～0.50，具体取值应根据集热器产品的实际测试结果而定；

ηL——管路及贮水箱的热损失率；根据经验取值宜为 0.20～0.30。

以建筑日照计算为基础，集热器不宜受建筑墙体、周围设施和树木遮挡的部位，应满足一天不少于4小时日照时数的要求，集热面积结合楼座朝向进行面积补偿百分比修正，可计算出每栋楼的全年平均日的太阳能产热水量 (见表5)。

表4 集中式太阳能集热计算

图2

满足文献 [1]中4.2.10：可再生能源提供60%~70%住户生活热水的规定。

表5 太阳能年产热水量

2.太阳能节能和投资估算[8]

（1）年节能量计算

以1号楼为例，1号楼年平均日依靠太阳能产生60℃热水量为10772.05L，此部分热水能量为10772.05L×4187J/kg·℃×45℃=2029.62MJ， 节省电能563.78度，电费按0.5元/度计算，每天节省电费281.89元，则每年节省电费为102889.85元。本系统设计年限为15年，则15年共节省电费1543347.75元。

寿命内系统的节省费用：

a.计算公式

SAV=PI(ΔQsave·Cc－A·DJ) －A

SAV：系统寿命期内的总节省费用 （元）；PI：折现系数；Cc：常规能源热价A：太阳能系统总增投资，按0.9×106元计算；DJ：维护费用，取0.5%。

d—年市场折现率，可取银行贷款利率，目前为6.12%；

e—年燃料价格上涨率，取3.4%；

n—分析节省费用的年限，从系统开始运行算起，集热系统寿命按15年计算。

b.相对于其他能源的节省费用

经计算得出：相对于电热水器，太阳能系统寿命期内节约费用272万。

（2）回收年限预评估 (Ne)

太阳集热系统投资主要包括集热系统和控制系统两部分的投资。其它不可预见费包括根据具体的工程情况有所不同，一般占总投资的5%左右。

a.计算公式

d—五年以上银行贷款利率，取6.12%；

e—年燃料价格上涨率，取3.4%。

相对于普通能源的回收年限预评估：相对于电热水器，太阳能系统约6年回收成本。

（3）太阳能环保效益的评估

太阳热水系统的环保效益体现在因节省常规能源而减少了污染物的排放，主要指标为二氧化碳的减排量。

W：标准煤热值，29308KJ/Kg。

每年二氧化碳的减排量为57.1吨，15年寿命期内二氧化碳的减排量为856.5吨。

四、雨水利用

天津市气候受西北大陆季风影响，雨量偏少，多年平均降雨量为586mm，年蒸发量高达1000~1200mm。降雨主要集中在6~9月份，占年降雨量的83%。其中7~8月份降雨占全年降雨量的63%。

据地勘报告，该场地浅层地下水属潜水类型，地下水稳定水位埋深在0.6～3.1米左右，相初见地下水位埋深在0.8～3.3米左右，地下水位随季节有所变化，年波动幅度一般小于1.0米。

该项目以雨水收集池和下渗设施相结合，休闲区、非机动车道及轻型车的铺装地面，均采用透水铺装。铺装面层采用新型环保的风积沙透水砖，粘结找平层采用透水性较强的风积沙，使其与面层紧密结合为一体，其下铺设300mm厚级配碎石垫层，在级配碎石垫层内铺设全透型。结合区内园林景观设计，每各30米设计一条1.2x0.9m的渗滤沟，收集周围渗透到级配碎石垫层内的雨水，再通过渗滤沟内的全透型排水软管排入主渗滤沟，然后收集到180m3雨水蓄水池，供小区绿化和浇洒道路。

透水垫层和排水软管的铺设，有双向排水的功能，一方面便于雨水下渗、收集和利用，另一方面当地下水位上升时作为排水管，避免地下水顶托地面铺装。设计重现期内的降雨量除收集外全部下渗，超重现期部分的雨水溢流排入市政雨水管道，流程示意如下：

表6 雨水回收利用收集池测算 (P=2a,对应24小时降雨厚度:76.6mm)

五、其它

根据生态城总体规划，区域内设有城市污水处理厂，按规定场地内的污水排放满足 《污水综合排放标准》GB8978中的三级标准即可。同时考虑室内外污废水合流排放，冬天室外温度在-10度左右，化粪池的处理效率明显降低，也为避免化粪池的通气管设置和清掏对小区环境的二次污染，室外不设置化粪池，在设计室外污水管道时，管道的管径和坡度严格按设计充满度下不淤流速控制，在管道的起始端设计流速宜适当加大；同时，参考文献 ［10］，应在排入市政管网接驳点前设置拦污设施，小区物业负责拦污设施的维护管理工作。

[1] 《中新天津生态城绿色建筑评价技术细则》.天津市城乡建设和交通委员会.

[2] 《中新天津生态城绿色建筑设计标准》 (DB29-195-2010).中新天津生态城管委会.中国建筑科学研究院.

[3] 《天津市住宅设计标准》 (J968-2007).(天津市建设管理委员会).

[4] 《生态城相关设计导则》 （能源、管网部分）.内部资料.

[5] 《建筑与小区雨水利用工程技术规范》 (GB50400-2006).中国建筑工业出版社.

[6] 《建筑给水排水设计手册》 (第二版).中国建筑工业出版社.

[7] 《建筑给水排水设计规范》 （GB50015－2003）.2009年版.

[8] 《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》.化学工业出版社.

[9] 《建筑节能设计统一技术措施·给水排水》.中国建筑工业出版社.

[10] 《福建省化粪池设置技术管理暂行规定》.