节能减排技术在建筑给排水设计中的应用

文／李杰 高邮市建筑设计院有限公司 江苏高邮 225600

1、建筑给排水系统节能减排技术应用的意义

近年来，高层建筑数量不断增加，使扑救火灾难度大幅度增加。火灾是危害公共安全的主要灾害，21世纪后，各国高层建筑迅速发展，火灾发生次数不断增多。为了避免火灾发生，降低火灾损失，需要设置科学可靠的消防给排水系统。随着大气污染加剧，人们意识到节能减排绿色建筑的重要性，高层建筑消防给排水高层设计具有更高要求。

1.1 给排水系统节能减排是建筑绿色发展的要求

目前，我国加快全面建成小康社会，城镇化是人们生产生活方式向城市转型的历史过程，改革开放后我国城镇化率不断提高，各大城市的高层建筑是城市化发展产物，高层建筑兴起解决了部分城市化问题。随着高层建筑综合体的发展，建筑行业的建筑高度面积不断发展，对建筑机电设备提出更高要求，其中建筑给排水系统普遍应用于高层建筑。我国积极响应可持续发展主题，建筑业是资源能耗最大的产业，目前建筑业节能减排任务艰巨，给排水系统节能减排是建筑节能的重要部分，加强给排水系统节能减排是建筑绿色发展的要求。

1.2 给排水系统节能有利于建筑可持续发展

住建部要求北方城市集中供热新建建筑按照用热量计费，节能减排规划推动能效水平提高成为主要任务，从规划技术等方面推进建筑节能。节能减排要求提高机电系统节能效率，采用新型设备更新落后耗电设备，对电机系统实施变频调速等节能改造率。可持续发展是我国发展的重要指导，能源有效利用度成为评价建筑物先进的重要指标。给排水系统是建筑物的重要部分，现有的给排水技术动力设备中主要应用变频技术，现有的节能给排水安全方式仍存在缺陷。有必要加强建筑给排水系统设计中的节能减排技术研究。

2、建筑给排水设计节能减排技术研究

2.1 应用节能配水器具

我国建筑行业快速发展带动给排水专业的发展，可以借鉴发达国家的相关技术，实现建筑给排水设计的快速发展。需要规范实施公共建筑节能设计标准，建立公共建筑模型数据库，提出推广运用高质量阀门管材，推广雨水收集利用技术。传统镀锌钢管易生锈，镀锌钢管长期使用会导致接头处腐蚀渗水，PVC管可以解决镀锌钢管存在的问题。根据民用建筑节水设计标准，公共卫生水龙头采用红外自动感应式控制，节水型喷头喷水量约9L/min，合理运用节能型配水器具对建筑节水具有重要意义。

2.2 合理选择变频水泵

城市需要合理利用雨水资源，按照城乡供水管理条例规定，新建建筑需要配套建设雨水收集利用系统。目前，节能减排得到群众的广泛关注，建筑给排水设计需要深入节能减排理念，有关节能减排设计的研究较多。高层建筑中，低区给排水要重点考虑市政给水管网，重视生活给水管道减压节流，管道出水压力过大会突发超压出水流问题，导致出现水压过高引起水资源浪费。科学合理地选择变频水泵可以避免传统供水系统带来的不利影响，与普通供水设备相比，变频调速装置可以节约30%的能量。

3、建筑给排水系统节能减排设计现状

3.1 管道配件选择不当

现代城市建筑中，给排水高层建设会耗费较多资金，排水系统主要利用各种管道及附属结构排出生活污水，建筑设计者需要根据规范做好给排水系统设计，目前建筑给排水系统设计问题主要包括管道配件问题、排水污染问题等。城市给水网建设规划通常以增强供水管网压力的方式为主，高层建筑物给排水管道设计中，需要设计人员选择合适的给水应用设施，保证给水构件应用质量。实际设计中，受人工成本等因素限制，部分设计人员对管道工作判断出现平偏差会导致出现管道泄漏等问题。

3.2 排水管道泄漏

部分建筑物可能出现供水不足、供水系统能耗较大等问题，原因可能是用户未掌握水流速度导致水资源浪费。一些建筑物给排水系统距离较近，建筑物供水系统包括热水供应，部分给水系统设计不合理会导致等待时间长。建筑物设计未对热水循环系统优化，热水循环管道设计中未采取保温措施。建筑总体排水管道通常设置在地下深处，排水管道发生泄漏会对周围土地造成污染。部分建筑物排水系统水压设置不足，建筑物给排水设计不合理会影响居民生活质量。

4、建筑给排水系统节能减排技术设计应用

我国能源总量丰富但能源利用率较低，与我国经济实力与国际地位不相称。近年来，我国城镇给排水系统得到广泛应用，城镇人口平均综合用水量为300L/d，使用给水前置设备每年可以节省给水能耗100.4亿kWh。加强建筑给排水系统节能减排技术设计具有重要意义，合理对给水管道进行节流减压处理、有效使用雨水资源、应用性能较好的设备，可以促进建筑给排水系统节能减排。建筑小区中水系统如图1所示。

图1 建筑小区中水系统

4.1 优化供水管道设计

市政工程中，供水管道水压不变时，高层建筑易出现供水困难问题，改善水压问题能够保证高层建筑正常供水。高层建筑给排水系统设计时需要优化原有供水管道，减少建筑物对水资源的消耗。建筑物给排水设计中需要采用不同的管道设计方法，高层住户采用普通给排水管道，底层用户采用市政工程给排水管道，保证高层用户正常供水。建筑工程热水主要由电能加热，可以采用太阳能为热能供源，保证使用清洁能源。目前，我国太阳能利用技术成熟，许多建筑供水系统应用太阳能实现热能供应。城市中水系统如图2所示。

图2 城市中水系统

4.2 合理选择管道材质

目前，我国开始限制建筑给水管道的最大压力值，通常根据用户用水量制定值域。给排水系统设计中，以用户用水量为参考数据，对污水进行集中处理，减少环境污染。实际应用水超过额定水量会对机器造成损坏。给排水管道减压处理中需要综合考虑多种因素，供水管道工程涉及多种设备，管道的选材通常选用金属材质，但金属管道长期使用对人体健康造成危害，可以选用PVC管道避免出现生锈情况，保证水资源清洁。在给排水系统设计中综合考虑相关因素，能够保证水资源最大利用率。屋面雨水收集与工艺流程如图3所示。

图3 屋面雨水收集与工艺流程

4.3 改进中水管道设计

近年来，工业废水大量排放使区域水资源生态环境污染严重。需要开展中水管道回收处理工作，综合处理小区日常生活工业污水，实现节约小区水资源回收处理，减少工业废水对区域生态资源的污染。设计人员应关注中水管道设计，水管道连接距离严格控制为0.5m，中水管道布设选在小区排水管上方与小区饮水管下方。设计人员需要加大给排水系统的性能设计，避免出现小区水资源受到严重污染等现象。

4.4 正确选择新型的或节水型的管道与水压仪表

随着城市高层建筑的数目越来越多，建筑给排水管道的设计成为了建设重点，高层建筑在管道设计需要考虑更多的因素，管道和水表仪器为了减少误差必须加大对新型管材的研发。如静音管和管材的开发和应用，减少了给排水管道的热塑性损失和管道阻力的损耗，减少因长期使用热塑性镀锌钢管材而造成的严重水质和环境污染，实现了节水环保节能目的。其次，相关配件的选择也要经济与性能综合考虑。因为配水型卫生器具是整个建筑给水管理系统的核心和终端，设计者通常应该在装修成本允许的范围内进行选择配水器具使用充气阀芯水龙头、陶瓷阀芯水龙头、节水脚踏延时开关自闭阀和节水脚踏开关淋浴器等，减少溅水，最大限度的有效节约用水。装修用户在选择装修的配水器具时候，我们可以尽量选择采用冲水量小、采取真空吸力的坐便器，双档自动冲洗，减小冲水量，节约日常的用水。此外，设计者在装修时还要根据自己的物业管理和装修业主的实际要求来为设计者选择合适的水表，水表一般要同时具备自动阀控、抄表和预付费三种功能，合理的控制水量。

4.5 优化消防贮水池设计

在提高高层建筑给排水系统的节能减排性能时，设计人员需要优化消防贮水池设计。近年来，人们越来越关注建筑消防安全问题。与高层建筑中的居民生活用水量相比，消防用水量更大。因此，消防贮水池不仅需要满足灭火需求，还需要满足火灾延续期间的用水需求。火灾事故具有突发性和不确定性，当水不流动并且长时间储存在贮水池中时，水质会发生变化，甚至出现二次污染的情况。为满足生活用水水质要求，工作人员需要经常更换消防贮水池内的水，而这又造成了水资源的严重浪费。因此，为避免水资源浪费，在开展高层建筑给排水系统设计工作时，设计人员应优化消防贮水池设计，将消防贮水池和生活贮水池分开建设，从而保证消防贮水池的独立性，在延长消防贮水池的换水周期的同时，避免影响建筑生活用水质量。此外，设计人员还可以将消防贮水池与园林水景或游泳池相结合，进一步提高水资源的利用率。在设计高层建筑时，设计人员可以让一个消防贮水池同时供应多个建筑。当水压较低时，工作人员可以利用加压水泵来满足高层建筑的用水量。

4.6 充分利用雨水，提高水资源利用率

雨水再利用是当前解决水资源短缺问题的有效方式之一。因此，为实现高层建筑给排水系统设计的绿色化，设计人员应充分利用雨水资源，提高水资源利用率，最大化地节约水资源，实现节能减排目标。具体而言，在设计高层建筑给排水系统时，设计人员应以收集雨水为目的来设计建筑结构，并且采取相关处理措施，使处理后的雨水达到中水标准。处理后的雨水可应用于绿化、厕所冲洗等，从而有效减少水资源的浪费。雨水再利用的整个流程为：工作人员先将雨水引入雨水沉砂池，经过初步净化后，使其流入蓄水池，并且对其进行氯消毒，最终将其排入中水管道系统。雨水再利用能够减少水资源污染，从而在保证居民正常生活质量的同时，有效减轻当地的用水负担。另外，在设计高层建筑地下给排水系统时，设计人员应做好自然采光与通风设计，科学合理地设置通风口和井下格局，最大限度地减少电力通风设备和动力风孔的使用数量。在铺设地下输水管道时，设计人员需要根据具体的地下环境状况来确定管道分节的长度。对于井下环境恶劣、积水很深的区域，设计人员可以根据实际情况来增设维护工具暗格箱。中水循环系统的主要作用是，实现水资源循环利用，提高水资源的利用率。在设计中水循环系统时，设计人员应控制好水压，因为这将直接关系到建筑的节水效果，水管压力过大还会造成安全问题。因此，设计人员应根据建筑顶层供水需求来选择合适的给排水管道，从而在保证给排水系统运行的稳定性和安全性的同时，减少水资源的浪费。

4.7 建立完善的建筑内部循环热水供应系统

为实现高层建筑给排水系统的节能减排目标，在开展建筑节能减排设计工作时，设计人员应将绿色环保、节能减排理念落实到设计的各个环节中。高层建筑节能减排设计不仅需要满足人们越来越高的生活质量要求，还需要避免资金浪费。目前，虽然热水系统在住宅小区中的应用越来越广泛，但是许多住宅小区仍存在热水供应不足的问题，这不仅影响了房屋建筑的舒适性，还造成了水资源浪费。因此，在设计高层建筑内部循环热水供应系统时，设计人员需要保证热水温度达到设计标准，避免出现无效冷水的情况，从而减少给排水系统运行过程中水资源的浪费。此外，设计人员还应做好阻力平衡设计以及热水管网布置设计，完善循环热水供应系统，并且根据相关建筑设计标准要求，综合考虑成本与工期，保证循环热水供应系统的科学性和合理性，从而避免水资源浪费。

结束语：

随着我国经济快速发展，城市居住人口不断增加，建筑规划设计工作需要顺应可持续发展原则，合理运用市政管网给排水余压，达到城市能源清洁综合利用目的。文章通过建筑物给排水系统分析，应用节能减排技术对给排水系统进行设计，控制水流速度减少水资源浪费，通过应用太阳能装置对水进行恒温加热。未来建筑发展中，积极应用节能减排技术对给排水系统进行优化设计，大力宣传节能理念，提高水资源利用率。