建筑给排水系统节水设计探讨

许洁

（甘肃建筑职业技术学院，兰州 730050）

建筑给排水系统节水设计探讨

许洁

（甘肃建筑职业技术学院，兰州 730050）

我国属于水资源短缺国家，人均水资源占有量仅为世界人均水资源占有量的1/4，且分布不均衡[1]。随着我国城镇化建设速度的加快，城市人口和规模不断膨胀，城市面临的水资源压力将越来越大，节水和水资源再利用迫在眉睫。在分析建筑给排水节水战略意义的基础上，重点从给水排水方式的选择、管材配件选用、节水设备推广和中水利用等方面，探讨了建筑节水思路及技术措施。

水资源；建筑给排水；节水；变频调速；叠压供水

0 引言

当前我国的城镇化建设受到水资源状况的严重制约。保护好、利用好水资源，增强用户节约用水意识，提高城市节约用水水平，降低水资源消耗，促进城市节水减排，是建设环境友好型城市最核心的任务[2]。

1 建筑给水排水节水的战略意义

水是人类生存不可缺少的重要能源。不仅发展中国家和欠发达国家因为城市化进程过快和气候变暖将面临水资源日益短缺的问题，即使在工业发达国家，城市水资源危机也愈演愈烈。而我国不仅水资源贫乏且区域分布、水量分布、季节分布等不均，多地已显现水资源危机。我国采取的诸如南水北调等多项长距离调水工程，不仅成本过高，还对水生态产生负面影响。国外发达国家的经验表明，有更经济且对生态环境影响更小的解决方案可以替代长距离调水。例如，纽约市通过将旧抽水马桶全部改为节水马桶后，在11年期间，仅花费长距离调水工程5%的费用就解决了水危机问题，起到了高成本长距离调水工程达不到的效果[2]。显而易见，面对水资源短缺问题日益严峻的形势，提高水资源的使用率，减少水资源的消耗更为经济、有效。在我国水资源构成中，虽然城市居民生活用水只占13%，但我国人口基数大，随着城镇化进程的加速，城镇人口还会急剧增加，生活用水量将是惊人的。在建筑中大力推广给排水节水技术，回收利用高质量的中水，降低新鲜自来水用量，减少污水排放量，将起到明显的节水减排效果。将来，这些措施将成为大规模城市可持续发展的重要保障，水资源利用效率也将成为评定绿色建筑的重要标准[3]。

2 建筑给水排水系统节水设计整体思路

居民生活用水用途不同，并不需要全部满足生活饮用水水质标准。因此，本着减少用水量、优质废水重复利用、分质供水的节水思路，从建筑给排水工程设计入手，通过节水设计，加大从源头上节约用水力度。再通过增强居民节水意识，推广使用节水设备，提高节水效果。同时，对具备条件的小区来说，建筑中水系统不失为一种理想的节水途径。

3 建筑给水排水系统节水设计

3.1 建筑给水系统节水设计

建筑给水系统在设计时首先要充分考虑市政管网的供水压力，处于管网前端的多层建筑尽可能直接利用市政管网供水压力直接供水，对于更高的建筑或处于管网末端时，管网压力不能满足建筑给水系统要求，此时则要考虑采用分区分压供水方式，高区通过加压系统进行供水。目前，我国普遍采用的管网叠压供水和变频调速供水[4]，可以充分利用市政管网的水压、降低能耗并减少水质二次污染。但采用加压供水时，由于供水压力与用户用水规律不可能完全契合，当供水压力超过配水点所需出水压力时，不仅管道系统易损，还导致配水点出水量加大，“跑冒滴漏”现象严重，同时浪费电能。因此在设计时，要合理选择供水方式，合理分区，必要时通过减压水箱或减压阀减小每区低层管道水压。

3.2 建筑排水系统节水设计

建筑排水系统排放的污（废）水按污染种类和污染程度分为生活污水、生活废水和雨雪水，可以合流排放，也可以分流排放，且各有利弊。单从节水角度来说，分流排放更有利于优质废水的回收重复使用。在有条件的新建小区，建议分流排放，洗涤废水和雨雪水收集起来，经过中水处理设备处理后，通过中水系统输送到建筑物内使用，作为便溺用卫生器具的冲洗用水，可以大大节约新鲜自来水的消耗，同时减轻市政排污压力。

3.3 热水供应系统优化设计

无论集中热水供应系统，还是热水器分户供热系统，都存在被迫浪费水的现象。究其原因，主要是使用热水前要排放掉部分冷水才能获得达到使用温度的热水[5]。如何减少排放的冷水量，需要从设计、安装及使用等多方面考虑，但设计人员要把好第一关，避免设计不合理造成的“先天不足”。热水供应系统设计中容易出现的两个突出问题，一是循环管路设计不合理造成离加热设备较远的环路配水点水温降低，使用时冷水排放量增大；二是热水管网设计不合理，造成配水点冷热水的进水压力不平衡，在配水点通过混合水龙头调节水温时不易操作，耗时长、排放水量大。因此，在设计集中热水循环系统时，应兼顾节水效果与建筑安装工程成本，优化设计，合理选择热水循环方式，最大限度地降低冷水排放量。热水器分户供应热水时，应尽量缩短热水器供热半径，减少管道热损失造成的水温下降。

3.4 推广应用中水工程

3.4.1 中水回用

中水来源于排水系统，是将生产、生活过程中产生的生产废水或生活污（废）水经过处理，达到回用水水质标准后继续重复使用的非饮用水。中水回用既可减少污（废）水排水量，又能以较低水价提供水源，其节水效益有目共睹。但由于中水工程需采用分流制排水系统，还要增加水处理设施，提高了建筑安装成本，目前推广应用积极性不高、范围不广。如果国家通过行政强制措施和鼓励政策推行中水回用，用中水取代等量的自来水，就能节约大量水资源，是建设环境友好型城市的重要方面，社会效益和经济效益均不可小觑。

3.4.2 雨水收集利用

雨水利用是指收集屋面或小区地面雨水，并根据雨水水质、水量和回用水用途净化处理达到水质标准后重复使用的过程[5]。此举既可减轻城市雨水排水系统的排水压力，又能重复利用水资源。当大气环境和小区地面卫生状况较好时，径流雨水只受到泥沙等机械杂质的污染，通过简单的处理构筑物进行物理处理即可达到回用水水质标准，处理成本低，中水回应效果好。回用雨水首先考虑用于绿化、洒扫、车辆冲洗、建筑施工、城市水景等，有时作为冷却循环、冲厕和消防等补充用水，在水资源严重短缺的城市也可进行深度处理后作为饮用水水源。

4 节水设备的推广使用

4.1 推广使用优质管材、阀门

我国自来水水质标准与发达国家相比差距较大，且由于输配水过程防治二次污染措施不到位，自来水二次污染事件频发。而随着人们生活水平的提高，健康意识越来越强烈，对水质的要求越来越高。为解决这一问题，大多住户采纳专家建议，早晨用水前先排放自来水5 min，造成水资源的极大浪费。另外，据市场调查，家装净水机每制取1 L纯净水要产生3～4 L废水，而大多数用户却对此不甚了解，直接将净水机废水管接入水槽排水管或地漏，不知不觉中排放大量优质废水。因此，欲彻底解决输配水管道材质不理想造成的二次污染和水资源浪费，需选用环保管材，采用铝塑复合管、钢塑复合管、PP-R管等。同时，管道“跑、冒、滴、漏”所造成水的浪费往往不被人们重视，尤其是公共建筑物内，阀门关闭不严、管道锈蚀漏水、不随手关闭水龙头、冲水阀损坏失修等，都造成极大浪费。因此，因地制宜选用合适的管材、阀门等配件，抓好日常管理和检修，显得尤为重要。

4.2 选用节水型卫生洁具和配水附件

推广使用节水型卫生洁具和配水附件是建筑节水的一项有效措施。随着城市土地存量减少，土地价格飙高，建筑物土地成本越来越大，高层和超高层建筑应运而生。在高层建筑内，建筑给水系统的低层管道承受压力大，出水速度快、流量大。在配水点水压相同的前提下，节水龙头的节水效果要明显优于普通水龙头[4]。因此，建议选用节水型水箱、节水龙头、节水马桶等节水设备。

5 结语

建筑节水是一项系统工程，需要社会各界共同努力，而专业工作者更是责无旁贷。在设计给排水系统时，应首先考虑如何控制配水点超压出流，减少热水系统的冷水排放量，并通过尽可能使用优质管材、推广使用节水器具、加大中水回用率等措施，达到节水减排效果，从真正意义上实现建筑节水。

[1]孔祥娟.城市水环境系统综合评价体系研究与示范[J].给水排水，2013（10）：21-23.

[2]仇保兴.水专项面临的新形势与新任务[J].给水排水，2013（1）：1-14. [3]高颖.城市水资源循环利用技术[J].给水排水动态，2013（6）：28-32.

[4]李刚.建筑给排水节能节水技术及应用研究[J].建筑节能，2013，1（1）：31-32，76.

[5]陈健.我国绿色建筑给排水节能新技术的应用[J].山西建筑，20089（26）：182-183.

表2 高层建筑抗风设防三层标准

5.2 外包钢加固方法

分为干式外包钢加固法和湿式外包钢加固法两种。在保证不减小原构件截面面积的同时提高结构件的延性、刚度和承载力。但是此方法用钢量会很大、产生较高的维修费用。

5.3 预应力加固法

对建筑结构进行预应力钢筋的使用。此方法可以节约空间并提高构件的承载能力。被广泛应用有混凝土柱和受弯构件等。这种方法加固效果极佳而且经济实用，缺点是增加了施加预应力的工作。

5.4 改变受力体系加固法

增加受力支点等方法来改变受力体系。该方法可以大大提高承载能力，结构挠度变形与裂缝宽度。多用于大跨度的建筑结构。

5.5 外部黏钢加固法

方法是用胶黏剂将钢板黏在构件外部。优点是施工周期短，加固之后构件的外形几乎不发生改变。但是对施工的工艺要求非常高，必须由专业人员施工。

6 高层建筑结构中抗风设计存在的问题

6.1 确定设计风压等级

目前还没有准确给出结构设计风压等级，具体的划分依据还需要进一步的研究和探讨。

6.2 确定风振系数

目前确定风振系数的方法是依据经验或者利用过去实测的阻尼比获得，但是抗风设计的风载荷取的是30～100年的重现期，所以导致目前所用的风振系数偏大。

6.3 层间位移的限值

要根据业主的要求来决定层间位移的取值，层间变形取值法由业主和设计方共同确定。但是，即时层间位移满足要求，也有可能发生个别构件出现大塑性变形甚至局部破坏的情况，多以需要对关键受力构件进行局部变形能力验算。

参考文献：

[1]GB 50009—2012，建筑结构荷载规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2]Pope R A.Structure deficiencies of natural draught cooling towers at UK power stations.PartⅠ：Failures at Ferrybridge and Fiddlers Ferry.ICE Proceedings：Structures and Buildings，1994，104：1-10.

[3]Xie Z N，Gu M.Mean interference effects among tall buildings. Engineering Structures，2004，26：1173-1183.

[4]李小康，谢壮宁.广州西塔气动荷载特性及风致响应研究[J].振动与冲击，2012，31（16）：104-110.

[5]李寿英，陈政清.超高层建筑风致响应及等效静力风荷载研究[J].建筑结构学报，2010，31（3）：32-37.

[6]张相庭.结构风工程（理论·规范·实践）[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.

[7]周云，汪大洋，陈小兵.基于性能的结构抗风设计理论框架[J].

作者简介：陈敏文（1971），男，高级工程师，毕业于北京农业工程大学工民建专业，研究方向：工程加固。

TU82

A

1673-1093（2015）02-0079-03

许洁（1969），女，副教授，毕业于长安大学给水排水专业，就职于甘肃建筑职业技术学院，研究方向：建筑给排水。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.02.020

2014-11-10；

2014-11-18