探讨绿色建筑节水节能技术在建筑给排水设计中的应用

文／夏勇锋 长沙有色冶金设计研究院有限公司 湖南长沙 410000

引言：

随着我国国民经济建设速度的不断加快，对水资源以及其他基础能源的需求量也在相应的增加，进一步加剧了资源匮乏与社会经济发展之间的矛盾。在此背景下，我国提出了绿色环保的新时期发展方针，作为传统高能耗型的建筑行业要实现可持续性发展，也必须积极向绿色建筑方向升级转型。因此，设计人员在设计建筑工程给排水系统时，应增强绿色环保意识，加强对绿色建筑等新设计理念的学习和理解，充分了解节水节能技术的发展动态，并结合建筑工程给排水系统特点，按照绿色建筑相关设计规范要求，对给排水系统设计方案进行优化。在建筑工程的给排水设计中，应积极应用节水型设备；合理选择新型管材；科学确定热水循环系统布局结构，加强中水回用系统的设计，使水资源得到充分的利用。同时，设计方案中还应通过变频技术设备、节能型技术设备以及新能源技术的综合应用提高给排水系统的节水节能效果。

1、概述建筑给排水设计

建筑工程的给排水系统主要由给水系统和排水系统共同构成，其中给水系统使用专业管网设施向建筑内部提供饮用水、生活用水和消防用水等，以满足建筑用户的各项生产生活需求。而排水系统则是对建筑内的污水和生活废水等进行集中的收集，并统一排放至室外污水管网中。由于给排水系统的运行工况较为复杂，往往会出现腐蚀、渗漏等问题，不仅浪费水资源，而且污染水质，增加运行能耗。因此，在建筑工程给排水系统设计中，应根据实际用水需求以及建筑工程的不同功能、结构特点等对给排水系统进行优化设计，以提高给排水系统的节能降耗，减少对环境的污染，从而实现绿色建筑的设计目的。

2、绿色建筑节水节能技术在建筑给排水设计中应用的重要作用分析

在给排水系统设计中，积极应用节水，节能技术能够有效提高建筑工程的节能环保性能。近年来，随着绿色环保理念和低碳节能发展方针的提出，传统的高能耗型建筑行业也必须向绿色建筑方向升级，才能实现可持续性发展目标。而要实现绿色建筑目标，必须从设计环节入手，增强绿色环保意识，加强对新型节水节能技术设备的了解。针对现阶段建筑工程给排水系统中存在的漏水以及能耗问题采取有效的改进措施，应用节水、节能技术，不断优化设计方案，以促进建筑行业向绿色建筑方向的转型。同时，节水、节能技术在建筑给排水设计中的应用还能够在一定程度上缓解社会经济发展与资源匮乏之间的矛盾，提高水资源的利用率，降低建筑能耗，全面提高建筑工程的节水节能效果。

3、绿色建筑节水技术在建筑给排水设计中的应用分析

3.1 合理选择给排水系统管材

在建筑给排水系统设计工作中，为实现节水节能目标，设计人员应积极采用具有较强防锈性能、抗腐蚀性能以及耐久性的管道材料，尽量减少管道锈蚀渗漏造成的水资源浪费和水质污染问题。目前，在给排水工程设计实践中，新型的PE管材、铝塑或钢塑复合型管材以及不锈钢管材等与传统的管材相比，在各项质量性能指标方面均有明显的提高，在建筑给排水系统中得到了越来越广泛的应用，设计人员应根据工程的实际情况合理选择相应的管材。同时，在建筑的给排水设计中，设计人员还应充分考虑给排水管道所处环境特点，通常在建筑室内环境下应尽量选择具有较高的柔性、坚固性、耐久性和防腐性能的管道材料，而且室内管材还应具有一定的降噪功能，这样既能够有效节约水资源，还能够降低给排水系统运行时所产生的噪声污染。设计人员也可以在室内给排水系统中采用螺旋消音管，进一步提高设计方案的环保性。而在设计室外部分的给排水系统时则应采用聚乙烯塑钢等强度更高、密封性更好，光滑平整度较高的管材，以减少提高其环境适应性，并减少安全隐患。

3.2 合理控制给水系统压力

在绿色建筑工程给排水系统设计中，在保证建筑用户用水需求以及消防用水要求的基础上，应合理控制供水压力，以减少超压出流所造成的水资源浪费问题。在设计实践中，设计人员应严格遵守绿色建筑给排水系统设计规范要求，将给水的静水压力控制在0.35MPa以内，且应确保入户管水工作压力符合给水标准。同时，应合理设置供水分区，并合理使用减压设施，以防止给水水压超压现象。设计人员可以选择水压相对较高的位置设置节流塞、减压阀或者减压孔板等减压装置，以达到对不同楼层水压进行调节的目的。减压阀是一种具有较好适应性的减压装置，可以在不同多种工况条件下实现减压目的，具有减压效果好等优点，在给排水系统设计中的应用较为广泛。减压孔板虽然也能够起到减压作用，但其减压效果会受到水质以及上游水压等因素的影响，存在一定的局限性。设计人员应准确掌握给水水质、供水管网水压等相关数据，合理选择减压装置。

3.3 积极采用节水型给排水设备

用水设备是建筑工程给排水系统中的重要组成部分，其质量性能将对节水效果产生较大的影响。以最为常见的水龙头为例，普通型的15mm直径水龙头在供水压力超过0.2MPa时就会产生17L/h的线漏量以及3.6L/h的滴漏量，造成严重的水资源浪费。因此，设计人员应积极采用节水型的新型水龙头产品，且其质量性能指标应达到绿色建筑节水要求。15mm管径的节水水龙头在0.1MPa水压条件下的全流量应控制在0.15L/s以内。设计人员还可以采用感应型自动控制水龙头等先进的智能化、自动化产品，其自动止水时间不得超过2S，且应具备在感应到供电电压存在明显波动时的自动断水功能。同时，设计人员还应选择节水性能较好的便器设备，以兼具节水以及防臭功能的压力流性便器设备为例，由于其采用的是直排方式，省略了水箱以及S管部分，且具有自动分档冲水功能以及较好的密封性能，可以有效的减少了水资源的浪费，其节水效果较为明显，在绿色建筑设计中得到了越来越广泛的应用。

3.4 绿色建筑中雨水收集以及中水回用技术的应用

随着绿色环保技术的不断发展，雨水收集以及中水回用技术等在建筑给排水系统设计中的应用范围逐渐拓展。设计人员在给排水系统中应用雨水收集和中水回用技术时，应充分了解建筑工程所在地区的气候特点、历史降水数据等各项相关数据信息，以确保工程区域的降水量以及弃流量等指标参数能够满足雨水收集要求。在设计雨水收集系统时，设计人员应合理选择雨水收集装置的容量和设置位置，以适应工程所在地的地形和降雨条件。在设计中水回用系统时，设计人员应根据建筑工程特点和用水情况，合理选择中水水源，根据水源水质选择相应的中水处理工艺，并充分利用净化处理后的中水用于冲厕、道路清洗和绿化等，以提高水资源的利用率。绿色建筑雨水收集以及中水回用系统设计可参见图1所示。

图1 绿色建筑雨水收集以及中水回用系统设计

3.5 积极应用真空节水技术

所谓真空节水技术也就是在真空负压条件下利用汽水混合物快速清洗洁具污染物的新型节水技术。由于该技术能够用空气取代部分清洁用水，因此具有较好的节水效果，在绿色建筑工程的给排水系统设计工作中得到了越来越广泛的推广应用。设计人员在设计方案中应用真空节水技术时，应充分了解建筑工程给排水的具体情况，合理选择吸水装置、洁具设备、密封管道以及真空阀等，以确保节水效果能够达到绿色建筑设计要求。

4、绿色建筑节能技术在建筑给排水设计中的应用

4.1 采用分区供水方式降低建筑给排水系统运行能耗

在建筑工程的给排水系统设计中，设计人员应准确掌握建筑工程所在区域市政管网的实际供水压力。目前我国大部分地区的市政供水压力一般在0.2MPa到0.4MPa左右，一般可以满足4层以及4层以下建筑工程的供水需求。因此，在设计高层建筑的给排水系统时，设计人员可以采取分区供水的方式，充分利用市政供水管网的压力，较低楼层采用市政管网直接供水，在市政供水管网无法有效供水的楼层则采用二次加压方式。目前在建筑工程给排水系统设计中比较常用的供水方式一般包括集中加压供水、共用低压供水以及分散加压供水等方式，设计人员应结合建筑工程的实际情况选择相应的供水方式，以降低给排水系统运行能耗，避免建筑较低楼层由于二次加压供水而产生的超压出流问题，可以在一定程度上减少水资源浪费。

4.2 采用节能加压技术设备降低建筑给排水系统运行能耗

在绿色建筑的给排水系统设计中，设计人员可以根据建筑工程的高度等实际情况采用相应的节能节水加压设备。例如在高层建筑的给水系统中可以首先利用储水设施对市政给水管网的供水进行收集，再采用变频加压供水设备进行二次加压，以满足为建筑工程的高层供水需求。同时，在具备条件时，设计人员还可以采用无负压等新型节能供水设备，与供水管网直接连接，充分利用市政供水压力并减少了水箱等设施，不仅能够有效降低能耗，而且可以降低建设成本，简化供水环节，避免在水箱中产生二次污染，提高了高层建筑给水的可靠性和稳定性。

4.3 采用变频调控技术设备降低建筑给排水系统运行能耗

在绿色建筑工程的给排水系统中，设计人员应积极应用变频技术降低能源消耗。设计人员应充分了解建筑工程所在地区的气候特点、季节和温度变化以及建筑工程的用途和主要功能等，并对各项数据信息进行综合分析，以便对给排水系统设计方案进行优化。例如，普通民用建筑工程的用水量呈现夏季明显高于冬季的特点，而住宅类建筑工程的用水量则呈现早晚高于日间的特点。因此变频供水设备应根据建筑工程用水规律进行相应的调节，以提高水资源利用的合理性和科学性，从而达到节水节能的设计目标。与采用统一固定的给排水系统供水设计方式相比，在应用了变频调控技术后能够降低20%左右的能耗，该技术在绿色建筑给排水设计中的应用能够取得较好的节水节能效果。

4.4 积极应用新能源技术

在绿色建筑工程的给排水系统设计中，设计人员应积极应用新能源技术，以降低给排水系统运行过程中对传统能源的消耗。目前，在建筑给排水设计实践中，太阳能技术是应用较为广泛的新能源技术。与不可再生性的传统化石能源相比，太阳能不仅具有可再生性，而且在进行转化时不会有污染物产生，是一种应用价值较高的清洁能源，通过对太阳能的转换能够产生热能以及电能，以满足建筑给排水工程热水循环系统以及给排系统运行中对能源的需求，以代替部分传统能源。现阶段太阳能主要是作为建筑工程热水系统的热能来源之一，设计人员可以根据建筑工程的实际情况采用热管或者真空管作为热能传输通道。同时，在设计方案中，设计人员应充分考虑水流平衡因素，并通过综合串联以及并联方式使集热效果得到进一步提高。设计人员还应按照相关设计规范的要求合理选择集热器的型号、规格，以确保集热器的承载能量、抗冻能力以及集热效果等各项质量性能指标参数均符合设计规范，并能够满足建筑工程热水循环系统的运行要求。此外，如果建筑工程位于冬季严寒地区时，设计人员在设计方案中采用太阳能设备时应配置相应防冻设施，防止设备受冻发生故障，影响设备的使用年限以及加热效果。绿色建筑给排水系统太阳能设备设计结构可参见图2所示。

图2 绿色建筑给排水设计中的太阳能技术应用

5、绿色建筑节水节能技术在建筑给排水设计中的应用实践分析

5.1 某建筑工程概况

某建筑工程为高层商业办公建筑，建筑工程包括地上22层以及地下三层。该建筑工程要求给排水系统设计应达到一星A级绿色建筑标准，因此设计人员应积极应用先进的节水节能技术，提高建筑工程给排水系统的节水以及节能效果。

5.2 建筑工程给排水系统设计分析

5.2.1 节水技术在绿色建筑给水系统设计实践中的应用

在该建筑工程的给水系统设计中，设计人员应充分了解建筑各需水点位置、用水规模和标准以及用水量的变化规律，以便在此基础上采用相应的节水技术。该建筑的办公和商业用水由市政给水管网提供。在给水系统设计中，为提高节水节能效果，设计人员采用了分区供水方式，将室内给水系统划分为三个区，市政给水管网直供区、建筑中低层的变频供水低区以及高层部分的变频供水高区，并应通过计算合理确定水泵流量以及扬程等设计参数。同时，在该建筑工程中还采用了雨水回用系统，在一层以及地下三层设置中水用水点，作为洗车用水、地下车库用水以及路面冲刷用水等，以提高节水效果。在中水回用系统设计中，应在建筑室外设置储水池以及变频泵等设施，以提高水资源利用率以及节水效果，满足实际用水需求。在中水供水点还设置了明显的非饮用水标识，以保证用水安全。给水系统设计采用上给下行的供水方式，并配置了不锈钢水池等供水设备。在该建筑的各层设置了水表等计量监测设备，以便将支流水流速控制在1.2m/s以内，防止给水配件压力超过0.35MPa。

5.2.2 节水技术在绿色建筑排水系统设计实践中的应用

在该建筑工程的排水系统设计中，采用了雨污分流排水方式，以实现对污水以及废水的分别处理排放。在设计方案中采用了专用通气立管和伸顶通气的通气方式。建筑内的生活污水主要利用室内排水管进行集中收集并向室外检查井和污水管道排放，确保污水均在经过处理后才能进入市政管网。同时，餐饮废水集中收集，经隔油处理设施处理后排放。室内排水系统主要采用了U-PVC管材，污水管等腐蚀性较强的部分则采用了加强型的双壁消音U-PVC管。为了确保承插连接有效可靠，还选择了专用粘结胶，以避免出现漏水等问题。在建筑工程的室外排水系统中，设计人员则采用了双壁波纹U-PVC塑料管以及HDPE管等材料，且在承载连接处设置了橡胶圈，进一步提高排水管路的密封性，以减少渗漏造成的水资源浪费。

5.2.3 节能技术在绿色建筑给排水系统设计实践中的应用

在该建筑工程的节能设计中，设计人员采用了太阳能热水器等新能源设备，并设置了自动感应式水龙头、节水节能型的洁具以及变频控制设备等，以提高建筑工程的节水节能效果。

结语：

节水节能技术在建筑工程给排水系统设计中的应用是建筑工程实现绿色建筑发展目标的重要途径之一。设计人员应增强绿色环保意识，加强对绿色建筑设计理念的学习和理解，结合建筑工程的实际情况合理选择应用新型节水节能设备，并积极应用新能源技术。同时，设计人员应不断总结绿色建筑节水节能设计实践经验以及国内外成功的设计案例，以促进建筑工程给排水系统设计水平和设计质量的全面提升，从而推动建筑行业加快升级转型进程，实现建筑行业绿色、可持续性发展目标。