基于节水节能理念的建筑给排水系统设计探究

高倩

摘 要：当下，我国乃至全球淡水资源短缺情况愈发严重，迫使节水节能理念愈发被着重关注。而对于建筑设计而言，给排水系统是最具节水节能潜力的专业。对此，切合实际并结合笔者经验，就基于节水节能理念的建筑给排水系统设计展开相应探究，以供阅览参考。

关键词：节水理念;节能理念;给排水系统设计

中图分类号：TU82文献标识码：A文章编号：2096-6903（2022）08-0096-03

1 基于节水理念的给排水设计

1.1 选用节水器具

1.1.1 节水卫具

卫具种类、材质、型号选择不合理均会直接影响节水的效果，因此，在选择卫具和相关配水器具时，除了考虑价格、种类、美观、用途外，还要认真比选其节水性能和效果。

给水水嘴应选择节水型、密封性能好、控制流率的节水水嘴，如陶瓷芯材质。节水水嘴在给水压力为0.1 MPa以及管径为DN15时，最大流量应≤0.15 L/s。经测试，在同等条件下与普通水嘴相比，节能水嘴节水量约为其3%～50%，大部分节水约20%～30%，且静压越高，节水效果越好[1]。故而，在建筑中要普遍使用节水龙头，特别是对水压超标的配水点要全部采用节水龙头，以最大限度减少用水浪费。

坐便器应区分种类，按照大、小便分档冲洗型坐便器，水箱容积应≤6 L，设置大、小便两档冲水。冲洗小便的水量≤4 L，冲洗大便的水量≤6 L，在水资源比较缺乏地区或取用水不方便的地区，可使用真空抽吸方式，以减少用水量。

公共场所的便器冲洗阀、水嘴应具有延时自闭或感应互动功能，延时自闭式冲洗阀设置为出水几秒或出水一定量后自动关闭，以防止长时间流水浪费。但延时自闭的出水时间或出水量固定后，无法满足不同对象的使用需求，因此仅适用于相对简单、人流量大的场所，如码头、汽车站、火车站等。感应式阀门可适用多种场所，只要人体靠近即可感应出水，但是费用相对较高。在设计时，可综合考虑使用。

1.1.2 节水管阀

以往建筑给水设计多使用镀锌钢管，长期使用易出现生锈，干净的水通过后会受到污染，且管内的水未及时排出（隔夜），就会出现一段无法使用的锈水。此外，镀锌钢管的接头处也容易出现锈蚀漏水、渗水现象，形成“跑冒滴漏”浪费。随着新型管材的应用，材料更加丰富环保，如PPR、PE、PVCU型管以及多种复合金属管，既能减少水质污染，提高用水质量，还可有效解决浪费水现象。例如，某建筑给排水设计时，室外采用PE管、室内采用304不锈钢管，按照分支减压方式，调节入户水压，同时做好基础处理和管道覆盖，优化管道埋深，从而有效防止管道破损渗漏。此外，阀门的类型、质量也会对水质造成影响，从严密性来说，蝶阀的严密性弱于闸阀，闸阀弱于截止阀，因此，条件相同时应尽量选择严密性更好，更节水环保的阀门，以防止配件连接处的破损渗漏。

1.2 开辟第二水源

1.2.1 中水回用

中水回用是指将来源于生活中的污废水回收处理达标以后，应用于日常生活、小区绿化等方面，需注意的是，中水不能直接作为饮用水。根据应用场景和使用目的的不同，中水水质也有着不同的标准，例如用于人工湖泊的水需符合绿化用水标准;用于冲洗厕所、清洁道路、保养车辆的水，需符合杂用用水标准。对于建筑住宅来说，在日常排放的废水中，约21%为厕用水，约60%为沐浴、换洗用水，直接饮用水占总废水量很低[2]。如果将生活污废水收集处理后，可用于冲洗厕所、浇灌绿植、清洁道路等，深化处理后还可替代自来水，如此就大大节约了建筑用水量。根据调查统计发现，仅中水回用冲洗厕所，即可节约用水超过10%。目前，大部分地区都应用了中水处理系统，其运行成本（含折旧）为每1 m?水1.7～2.5元，为当前自来水水价的50%，如果将城市污水处理厂进行改造，在排水系统增设中水管網，实现规模化中水回用，则节水效果、经济效益会更加明显[3]。

1.2.2 雨水利用

利用雨水是指通过调控雨水入渗、地表径流等方式，将雨水更有目的地资源化使用。例如，将硬质道路经“海绵化”改造后，大大提高了雨水渗透率，提高地下水位，贮存的雨水通过净化处理，可直接用来清洁道路、浇灌绿植、冲洗厕所等。在建筑工程中，可结合场地进行雨水利用基础设施的设计，例如增加下凹式绿地面积，在下雨时可以调蓄流量，合理引导屋顶和道路的雨水进入生态设施，或通过透水路面渗透流入地下补给水源，下渗的雨水通过植物根系、土壤过滤对流量较小的雨水进行滞留过滤，雨量过大时多余的雨水流入市政排水系统。相比中水回用、跨区域调水，雨水利用成本更低，特别是对于缺水的地区，雨水利用的经济效益更好，值得普遍推广。

1.3 严格用水计量

建筑住宅用户可分设水表，按一户一表配置，同一楼层水表集中在同层的水管井内统一管理。建筑商业区域的卫生间分设水表，例如生活用水一只表、冲厕再生水一只表。水表计量要保证高灵敏度、高精度，以避免计量误差。在住宅进户管、引入管分别设置水表，做好日常监测计量，以防管道破损渗漏，出现异常要及时维护。为减少建筑给水管网破损渗漏，在给排水设计时应采取一定的保护措施，即给水系统的管材管件须符合国家标准及质量要求，并采用高灵敏度水表以便于及时发现渗漏问题，并定期做好日常管网检漏等。

1.4 减少超压出流

超压出流是指配水点静水压超过流出水头，实际流量超过定额流量的情况。超压出流不仅会影响给水系统的正常分配，还会生成无效用水量且不易被察觉，造成大量隐形水浪费。在对给水系统合理分区后，可使用一些减压限流节水措施，如对用水器具的配水水压进行分区设计，或设置减压阀、节流塞等减压装置，均可提高节水效果。此外，根据相关规范要求，建筑生活给水系统可进行竖向分区，每个分区的卫具配水点最低静水压应≤0.45 MPa，最大不得超过0.55 MPa，而多数卫具最佳使用水压为0.2～0.3 MPa，因此大部分属于超压出流[4]。根据实践发现，如果配水点静水压≥0.15 MPa时，水流量会明显上升，故而当分区给水系统中最低卫具配水点的静水压超过这个数值，需采取减压措施，即在进户管的水表前端安装减压阀等附属设施，以减少超压出流。

1.5 改进热水系统

对于当前建筑集中热水系统而言，多数均存在浪费水的情况，主要是无效冷水的浪费。即在启动热水装置时，原水管中的一截冷水流出后通常作无用处理，造成严重浪费。这种情况可从设计、施工及管理等方面予以优化。从设计来说，可考虑热水管网布局，防止环路短流，并计算热水循环系统多环路阻力平衡，减少冷热水进水压力差异，降低冷水出水量。在当前给排水设计时，多采用立管、干管以及支管、立管、干管两种循环方式中，去除干管循环，保证立管、干管的热水循环，尽量缩小冷水管距离，以有效提高节水节能效果。对此，在热水集中供应系统设计时，需统筹考虑工程成本与节水效果，并结合建筑规划、性质及环境条件，综合选用支管循环或立管循环，防止无效水的浪费。

2 基于节能理念的给排水设计

2.1 合理分区供水

2.1.1 供水水压利用

市政管网供水压力通常为0.2～0.4 MPa，仅能够满足多层建筑供水，但对于高层建筑而言，市政供水压力很难满足供水要求。因此，在进行给排水设计时，通常先将水引入储水池中，对储水池中的水进行二次增压，再供给高层用户使用，而此种方式白白浪费了市政水压的可用水头，特别是储水池在建筑物地下层时，市政供水压力被转换为负压，再消耗能量增压，如此一来就浪费了许多能量。故而，从绿色节能角度考虑，对于高层建筑要优化供水方案，既考虑能利用原有市政管网水压，又能因地制宜节能降耗。许多地區采用了方便可行、更加经济的分区供水方式，即根据建筑楼层合理分区进行供水，层数低于3层可直接利用市政水压供水，层数高于3层可使用变频设备以二次增压或叠压方式供水，如此一来就能充分利用市政管网水压，减少低楼层能量消耗，实现绿色节能的目标。

2.1.2 分区方式选择

根据规范要求，套内分户用水点的给水压力应≥0.05 MPa，入户管的给水压力应≥0.35 MPa。以住宅建筑层高2.9 m计算，那么超过9层楼时，给水压力将无法满足要求，因此需要进行分区供水。从节约电能角度考虑，给水分区数和节能成正比，即分区数越多，节能效果会越好，如果先是一次性集中加压、再分区减压供水，会大幅增加能耗。例如，一栋24层的高层住宅建筑，住户是216户×3人/户=648人，每天每人平均用水为120 L，在综合效率均为70%的情况下，不同分区供水形式的能耗表见表1。由表1中数据可知，①比③更节能，每天节约达到16.9%，以50年建筑寿命计算，可节约大约5.93万度电。

2.2 合理选择水泵

为保证建筑用水的均衡性，在建筑给水系统设计时往往需采用变频泵来调节用水量，但由于给水管特性系数为不变的定值，在水流量减小时管道阻力也随之减小，而设计时的定压值往往是根据最大流量和阻力参数确定的，定压点位置往往设在加压泵的水泵出口管道上，感应不够灵敏，这样就可能出现流量小时，终端用户的水压也会比设计水压高很多，造成能量浪费。此外，变频泵在低转速时，可能存在效率不高的问题，如DL多级泵的电机频率<42 Hz时，效率会明显降低，但居民区的用水高峰期时间很短，水泵在大部分时间里未满负荷状态运转，且在23时至次日6时期间处于极低流量。较为理想的节能设计是，把定压点设置在最不利位置，根据流量大小动态调整定压值，再另行配置一套气压罐，这样即使在流量较低时，变频泵效率也可保持经济运转状态，实现节能效果[5]。此外，还要合理选择流量、扬程不同型号的大小泵，以提高水泵电机效率，减少二次增压能耗，实现节能效果。

2.3 合理利用能源

太阳能作为一种应用广泛的清洁环保、可再生能源，只要年日照时长超过1 400 h，年极端低温不小于﹣45℃，年太阳辐射量超过4 200 MJ/㎡，即可采用太阳能作为能源。在建筑给水系统设计时，通常采用集中-分散式中央热水系统将热水输送到每户，其原理是利用太阳能集热器吸热后生产出热水，通过管道输送到每户的保温水箱，以便随取随用。在实际应用时，可将太阳能集热器安装在建筑物屋顶，每户安装一个保温水箱，内置换热器（换热功率1 500 W/h）;与此同时，每户再安装一个燃气热水器，当太阳日照时间不足以供热时，可采用燃气热水器作为热水补充（热水系统原理如图1所示）[6]。

3 结语

节水节能是发展节约型社会永恒的主题，而于建筑设计中最易实现节水节能的便是给排水专业。因此，设计人员应充分认识到节水节能的关键性与紧迫性，并在进行具体项目的给排水设计时切实做到与时俱进、精心计算、周密考虑，将各个可能实现节水节能的环节做好、做到位，为建设节约型社会“铺砖添瓦”贡献己力。

参考文献

[1] 施展，张大磊，叶松.节水节能在建筑给水排水设计中的应用[J].城市建筑，2020，17（2）：148-149.

[2] 孙希兵，王文楷，徐从燕.医院建筑给排水设计中节水节能技术的应用[J].中国住宅设施，2021（7）：55-56.

[3] 郝小旋.建筑给排水设计中环保节能理念的实际应用[J]. 建筑技术开发，2021，48（14）：9-10.

[4] 朱平，刘靖.节水技术在建筑给排水设计中的应用探究[J].山西建筑，2019，45（20）：156-157.

[5] 梁树旺.基于建筑室内给排水节水节能的措施与创新设计研究[J].绿色环保建材，2020（7）：50-51.

[6] 郑伟.智能建筑给排水节能节水技术和应用探究[J].智能建筑与智慧城市，2020（11）：50-52.