建筑给排水施工中的节能节水技术

白冰霜 北京市热力工程设计有限公司大同分公司

1 前言

绿色建筑的节能节水主要包括三层含义：一是控制用水量；二是提高水资源利用率；三是最大程度的避免水资源漏损。人们在使用水的过程中，有一些无意识的行为会导致水资源的大量浪费，例如超压出流，因为水量的不均匀分配，在过大压力下会导致水流增大，进而形成一定浪费；人们在使用热水时，管道中的水温无法满足用户的使用需求，这部分冷水就会被浪费；管道与阀门在使用过程中会因为老化磨损产生泄漏，进而导致水资源浪费。所以建筑在进行给排水设计时可以从以下几个方面进行节水节能处理：减少超压出流、分质供排水、雨水回收利用、使用节水器具等。

2 减少超压出流

超压出流是指因水压过高而导致实际水流量超出了额定水流量。在我国现行的GB50015—2010《建筑给排水设计规范》中明确指出：在高层建筑和超高层建筑给水系统中必须存在竖向分区，并且各个分区的卫生器具配水点的静水压要小于0.45MPa，如果情况特殊也尽量不要超过0.55MPa。我国所使用的卫生器具最适合的水压在0.20MPa～0.30MPa之间，这也就说明绝大多数卫生器具都处于超压出流状态。查阅大量资料可知，如果配水点的静水压力高于0.15MPa，水龙头的流出量会显著增加，所以在设计高层建筑给排水系统时，如果静水压力高于0.15MPa，就要采取必要的减压措施，超压出流的防治措施主要包括以下几种。

一是，合理设置给水系统中的限定配水点的水压。在GB/T 50378中明确规定：应控制住宅入户管的工作压力在0.15MPa～0.20MPa之间，并保证静水压力要小于0.35MPa，利用合理分区以及安装相应的减压装置将水压控制在合理范围内，避免因流量过大而导致的水资源浪费。

二是，采取一定的减压措施。现代建筑的给排水施工过程中，通常会配置减压装置在水压较高处来进行必要的降压处理，主要方法有：设置减压阀、减压孔板或者节流塞等。

①设置减压阀：在建筑的入户支管中安装减压阀并对出水量进行测试，可发现在所测试的楼层中，超压出流状态明显改善，高层用户供水稳定，并没有出现水流飞溅、缺水或断水的情况，同时出水流量也可以得到很好控制。

②设置减压孔板：减压孔板的工作原理是利用消能作用对给水配件前的剩余水压进行降压处理，使给水系统内的供水压力得到平衡，如此可有效避免水资源浪费。减压孔的构造相对简单，并且在长期的使用过程中已经形成一定的标准，施工经验也相对成熟，所以目前广泛应用于建筑的给排水施工中。但是不可否认的是，减压孔板只能对动压调整起到明显作用，对静压的使用效果并不理想，而且减压孔板在使用过程中的稳定性有待提高，如果所使用的地区水质较差，孔板就容易堵塞，需要技术人员在使用前对水质和水压进行详细检测。

③设置截流塞：与减压孔板相类似，节流塞主要安装在配件和小管径上，起到调节水压、确保供水压力平衡的作用。

三是，利用节水龙头。在超标水压的供水点配备节水龙头，可以有效的控制超出压力，进而保证水流平缓，因此可起到很好的节水效果。

3 分质供排水

3.1 常规供水系统

我国建筑工程中最常用的供水系统通常包括共用低压供水系统、分散加压供水系统和集中加压供水系统三大类。

a)共用低压供水系统：建筑工程中的生活用水和消防用水通常与市政供水系统直接相连，并不需要单独设置泵房和高位水箱。值得注意的是，如果在某一时段内市政供水系统的用水量突然变大，就会导致建筑工程供水系统中的水量和水压下降，会影响供水系统的供水效果。

b)分散加压供水系统：分散加压供水系统需要在加压泵站的作用下才能完成供水，并按照楼层具体划分供水对象。简单的说，就是对于高层房屋建筑，低层用户的用水需求可以直接通过市政供水系统来满足，但是对于中高层用户必须经过加压泵站的加压，才可以确保水量和水压稳定，才可以满足用户的具体生活需求。

c)集中加压供水系统：集中加压供水系统通常用来为特定区域进行供水，在房屋建筑的建设高度确定的前提下，技术人员需要根据最不利给水点的实际需求水压来明确供水区域的供水压力，然后在建筑内部修建加压泵站。

在过去的很长一段时间里，我国的建筑供水都是按照饮用标准提供，并不区分用途和目的。但是随着人口数量的不断增加，水资源日益匮乏，所以为了最大程度的提高水资源的利用率，在现代建筑的给排水施工过程中，就逐渐抛弃了传统的供水方式而采用分质供水代替。分质供水主要包括饮用水、市政供水和中水三种，在使用过程中需要充分考虑使用者的用途来提供相应水质。市政供水是人们日常生活中洗衣做饭、洗漱盥洗的重要保证，高品质饮用水则是对市政供水进行深度处理，使之变成可以直接饮用的水。中水不可以饮用，中水按品质分为三类，一类以水质较好的空调冷却水、雨水和浴室排水为主；二类以人们在生活中产生的杂排水为主，多为厨房排水；三类的水质最差，主要包括厕所排水。

3.2 常规排水系统

我国现有的公共建筑和住宅在进行给排水施工时，排水系统通常为污废水合流，由同一管道最终流入市政排水管，但是这样会直接加大市政排水管道的排水压力，同时存在着严重浪费的情况，因为一些生活污水具有很大的可利用价值，在后期回收处理时会增大污水处理厂的处理难度。

所以为了实现污水资源的最大利用，现如今的建筑给排水系统在施工过程中也充分应用了分质排水理念，也就是按照水的污染程度进行分别收集与排放，因此需要在建筑内部分别设置独立的排水系统，对粪便污水和生活杂排水进行分别排放，经过处理的杂排水可以用于道路清洁、消防供水、园林绿化等；粪便污水在经过化粪池处理后流入市政排水管道。

4 中水回收利用

建筑中水系统主要包括：原水收集、存储系统、处理系统和供给系统等几个部分，由上述子系统共同构成建筑的中水回收系统。中水系统是综合了给水、排水、建筑环境、水处理等各种技术要素的整体工程。根据服务范围的大小中水系统分为建筑内中水系统和建筑小区中水系统。

4.1 建筑内部中水系统的设计

建筑内部的中水系统主要处理来自于建筑内部的优质杂排水，不包括第三类中水，也就是粪便污水。这一中水系统具有成本低、安装简单等优势，十分适合于宾馆、酒店、商业办公等大型公共建筑，但是在使用过程中面临着较高的处理费用。

4.2 建筑小区中水系统

建筑小区的中水系统主要的服务对象为整个小区，在此系统的作用下，建筑小区内所产生的各种生活废水都会被进行收集与处理，待水质达标后通过供水系统为用户提供不同的使用需求。建筑小区的中水系统具有施工规模大、管道铺设复杂、处理费用低等优势，因此十分适合于居民区、学校、企业等大型公共建筑使用。

5 雨水回收利用

现代建筑给排水设计中的雨水回收利用，经常选择如下三种方式：一是利用特殊面进行收集，然后经过处理成为消防用水和园林绿化用水等；二是利用天然水体或人工蓄水池对雨水进行收集，成为城市的水资源储备；三是利用植被树木等加速雨水渗入，补充地下水源。现代建筑的雨水回收利用大多通过道路、屋面与绿化带完成。绿地中的雨水通常会快速渗入地下不利于收集，而且在下雨的初始阶段，雨水的污染程度较大，以路面为例，通过对道路初期雨水进行分析可知，此时雨水的COD值接近4000mg/L，而且雨水的水质也受诸多因素影响，例如空气质量、降雨间隔与强度、温度等，所以技术人员在设计建筑给排水系统时，一定要充分考虑到雨水系统在运行过程中存在的一系列因素。

在建筑的给排水系统中，雨水主要是回收屋面雨水，因为屋面雨水的污染程度更低并且易于收集，如果雨水收集量无法达到满足建筑的使用需求，那么也可以收集路面雨水，通常会选择用滤网过滤掉杂质，并在水落管上加装雨水罩以去除小型碎片，如果雨水的污染程度较重，还需要进行必要的沉淀、隔渣处理。经过处理的雨水可以满足建筑物的厕所冲洗、绿化用水等需求，不仅可节约出大量的饮用水资源，同时雨水已经被充分回收利用所以不会进入城市的排水系统，因此对于城市的防洪排涝工作也有一定意义，并且也可在一定程度上降低污水处理厂的工作负荷。

6 使用节水器具

根据具体测试可知，直径为15mm的普通水龙头，如果供水压力大于0.2MPa，那么滴漏量为3.6L/h，线漏量为17L/h，全流量为670L/h。与普通的水龙头相比，节水型龙头的节水功能十分明显，在CJ/T 164—2014《节水型生活用水器具》中对节水型水龙头的水流量作出了明确规定：以管径为15mm的水龙头为例，如果水压为0.1MPa，那么水龙头的全流量应小于0.15L/s；感应式水龙头的自动止水时间要控制在2s之内，而且能够在供电电压不稳定时自动断水。绿色建筑的给排水系统在设计过程中也要充分考虑使用节水便器，以压力流防臭节水便器为例，不仅安装方便同时密封性良好，不会存在漏水问题，而且还拥有自动分档冲水功能，可以更好的控制冲水量。

此外，在设计二次增压的操作流程中，通常会应用市政供水方式，但是采取这个方法首要的步骤是在地下室的生活水箱内引入市政供水，之后再应用变频加压装备，保证水能够输送到对应的位置区域。例如无负压式供水装备，这个设备能够与市政管网直接连接，不仅能够进行余压叠加操作，还能够取消掉原先水箱的设置，确保节能节水效果实现的同时，也相应节约成本的投入。

7 减少无效冷却水量

建筑内部，热水管道系统存在着大量的无效冷却水，这一部分水资源被严重浪费，因为在热水龙头启动后不可能立即达到人们所需要的温度，必须释放掉一部分冷水，这部分冷水被称为无效冷却水。无效冷却水产生的原因众多，例如冷热水系统分区不合理、热水系统局部管线过长、温控装置性能不理想、施工质量不达标等，所以设计人员在设计建筑的给排水系统时，一定要采取有效措施最大程度的降低无效冷却水量。

首先，要选择适合的热水循环系统。对于有集中供热的建筑要设置循环管道，确保立管和干管拥有良好的循环热水，同时为了最大程度的满足用户的热水使用需求必要时需要加设支管循环；其次，为了最大程度的保证热水系统水压平衡，一定要进行合理分区，并且做到给排水系统的竖向分区保持一致，以此保证冷热水具有相同的压力，并且在供给水加热器的冷水管上不应该有其他供水分支；最后，合理布置热水管线，避免管线过长，以此来降低无效冷却水的排出量。

8 使用可持续再生能源

作为清洁能源中的一个类型，太阳能本身也属于可再生能源，通过高效利用太阳能，不仅能够达到节能节水的目标，同时也是目前建筑节能设计中应用较为普遍的方式，如最常见的太阳能热水器。其构造主要由配水管、循环泵、集热器与给水箱等组装元件构成，依据集热器形式上的差异，能够将热水器分为两种：即真空管型和平板型。通过分析真空管型热水器，其具体结构比较简单，价格也比较便宜，能够直接在玻璃管内加热，通过落水法来获取热水，并且全年都能够保持使用状态，表现出绝佳的耐冷热冲击和抗冻等性能。平板型热水器其实在结构还有成本等方面与真空管型热水器是差不多的，但能力表现却有些不足。一般情况下应用于建筑中都是小型热水器，并且都是单循环这一形式，通过集热器进行加热操作，之后水会被运送到蓄水箱内以供使用。

9 科学选用水表

建筑物的各个区域可通过安装不同型号的水表在最大程度上实现节水节能的目标，安装水表不仅能够有效提升水表计量的精确度，也能够强化用户节水的意识。事实上，水表型号、失灵或者计量误差等一系列问题在一定程度上会影响计量的精准性。例如，一些建筑物中某些区域所安装的水表型号相对较大，但是水量却比较小，这一情况对水表的精准度也会造成影响，使得水资源产生浪费问题。此外，水资源一般会存在一些杂质，长时间运行积累会堵塞水表滤网的进水孔，导致水表指针精准性不足。基于此，相关工作人员需要安装与建筑各个区域过滤器相对应型号的水表，并且定期清理水中杂质，从而最大限度提升水表计量精准度。

10 总结

综上所述，在节能减排的施工理念下，现在建筑在设计给排水系统时，一定要充分利用水资源，避免水资源浪费，实现水的循环利用。这不仅需要国家出台相关的政策法规进行支持与限制，同时也需要技术人才用过硬的专业素质，充分发挥出节水节能技术的最大价值，推动社会的可持续发展。