绿色建筑给排水技术应用分析

徐跃林

摘 要：绿色建筑给排水系统的设计重点是突出节能性和节水性，其中节能设计重点是合理控制供水压力、合理划分高层建筑供水分段、充分利用市政给水的余压以及避免排水系统堵塞疏通。绿色建筑节水设计的重点是避免超压出流、雨水回收利用、避免无效冷水排放等。针对建筑节能、节水的不利因素制定出针对性技术措施，为绿色建筑给排水系统的节能、节水设计提供了有效的借鉴。

关键词：绿色建筑；给排水技术；应用

1 前言

绿色建筑的设计理念早已深入人心，节水和节能设计是绿色建筑理念的重要组成部分。给排水系统是建筑物节水设计的核心内容，同时由于给排水系统使用了水泵等装置，也会产生一定的能耗，因而也成为建筑节能设计的重点。针对建筑物给排水系统开展节能、节水设计是实施绿色建筑设计理念的重要途径。

2绿色建筑给排水节能设计

2.1建筑物给排水系统能耗分析

从建筑物给水系统的形式来看，主要分为市政直接供水和建筑物二次加压供水两种。市政供水的压力通常维持在0.15Mpa到0.35Mpa之间，以0.35Mpa为准，这样的供水压力只能满足1～6层的供水需求，6层以上的建筑物需采用二次加压的方式供水，其能耗主要来自加压用的水泵。建筑物排水主要依靠设置在内外墙体雨污水管道，以重力为动力，促使雨水或者污水自动下排。造成给排水系统能耗过高的主要原因为以下几点：

（1）给水系统压力过大

给水系统的供水压力以满足最不利出水点的供水压力为设计的重点，只要最不利点达到设计压力，其他用水点的压力都可满足要求。而压力以水泵的功率为保障，过大的工作压力虽然可更好地适应供水压力需求，但同时也造成了一定程度的浪费。通常这种现象更多见于高层建筑的分区供水，如果分区设计不合理，如层数过多，为了满足分区内最上层用户的需求，往往要提高水泵的功率，进而造成中低层用户的供水压力过大，浪费了能源[1]。

（2）加压设备能耗过高，未能充分利用市政供水的余压

建筑物二次供水加压使用的水泵可分为定频和变频两种，而变频技术的应用可有效降低水泵的能耗，其原理是通过变频器的控制调节设备电压，当用水负荷较低时可采用低压运行，进而降低能耗。因此，如果未采用节能的变频水泵，其能耗水平会相对更高。另外，建筑物二次供水系统中如果采用了储水箱，那么等同于将市政供水先泄压，然后再加压供水，因而浪费了一定的市政供水余压，这样会也会造成能量损失。

（3）排水管道不合理，易堵塞

理论上讲排水系统主要依靠重力作用引导雨水和污水下排，因而不会造成额外的能耗（因建筑结构限制而必须采用水泵排水的情况除外），但如果管道设计不合理导致其后续使用过程中经常性的堵塞，尤其是污水管，疏通这些管道时会造成额外的能耗[2]。

2.2基于绿色建筑理念的给排水节能措施

针对以上所分析的可造成给排水系统能耗过高的因素，设计单位需采取与之相应的技术对策，形成符合绿色节能要求的建筑给排水系统设计方案，应对措施如下：

2.2.1合理设计高层建筑的供水分区

在设计高层建筑供水分区时既要考虑到最不利点的供水压力需求，同时也要考虑到靠近供水动力层的有利点的供水压力。通常高层建筑分为高、中、低三个供水分区，低区直接采用市政供水，中高区为加压泵供水。合理设计分区的优势在于控制靠近加压泵的楼层压力，避免其供水压力过大、浪费能源。

2.2.2采用无负压供水系统，充分利用市政水余压

由于传统的二次供水系统中先将市政水存储在地下室的水箱中，市政供水原本具有一定的压力和动能，输入水箱是能量卸去，然后再利用水泵加压。无负压供水是当前节能效果非常出色的一种供水方式，其原理是设备直接将带有余压和动能的市政水增加至更高的压力，从而为高层建筑供水。相比于传统供水方式，其优点在于市政水原本的功能被直接利用，无负压供水可根据市政水余压动态化地设定水泵机组的加压需求，形成一种按需升压的工作模式。这种系统中使用了较多的电力电子设备，常见的如真空抑制器、稳流补偿器、预压自平衡器等，可对水压形成精确的检测和调控，进而按照压力缺口动态化的调节变频调速水泵的工作频率，实现节能控制[3]。

2.2.3排水系统采用合理的管材和管徑设计方案，避免管道堵塞

排水管道堵塞返水的情况虽然发生概率不高，但每次出现这种情况都会对建筑用户造成很大的麻烦，疏通管道时会耗费能源，有些甚至需开挖地基。造成这一现象的原因包括两种，其一是使用不规范，将厕纸等易堵塞的物质投入马桶；其二是管道本身设计不合理。在设计排水管线时应采用当前使用广泛的PVC、PE等材料，并且管径设计要合理，避免堵塞。

3绿色建筑给排水节水设计

3.1建筑物给排水系统水资源浪费原因分析

节水设计是绿色建筑理念的重要组成部分，在开展绿色建筑节水设计之前需掌握造成建筑给排水系统水资源浪费的具体原因，主要影响因素如下：

3.1.1超压出流

因压力控制不当而导致用水终端出水速度过快，主要原因是供水压力过大。超压出流不仅仅会造成水资源的严重浪费，同时也造成了不必要的能源消耗。超压出流的现象通常出现在采用分区、分层供水的建筑物内，以高层建筑分区供水为例，在同一供水段，最上层是最不利点，位置越是靠下，水压越是充足。因此，超压出流经常出现在靠近功能供水方向的一端，设计者为了保证最不利点的供水压力，提高了水泵的功率，由此便引发了有利供水点压力过大的问题。

3.1.2清洗水箱浪费水资源

高层建筑二次加压供水中经常采用水箱存储市政水，然后以加压泵将水资源供给到中高层用户，水箱在长期使用之后会滋生出蓝藻以及微生物，水质也因此恶化。因此，为了保证供水质量，需定期对水箱进行清洗、清洁，受到污染的水体也不能再用于自来水供应，而是要改为灌溉、道路清洗之用，有些甚至直接将废水排放进市政污水管道中，严重降低了水资源的利用效率。

3.1.3热水供应系统设计不合理导致无效冷水排放

现代建筑物室内热水供应经常采用燃气热水器，这种设备可保证全屋多点供应热水，为了使用过程的便捷性，通常将其设置在燃气管道附近，如住宅建筑的厨房部位。但管路中通常会存在一部分冷水，将其彻底排放之后才能出热水，由此也会造成水资源的严重浪费[4]。

3.1.4不能回收利用雨水

建筑物节水设计一方面是节约市政供水，另一方面则是加强对雨水的收集和利用。但要实现这一目的，在建筑设计阶段就要考虑到雨水回收利用的问题，设计和建造配套的雨水收集设施，但有些建筑物出于成本因素，并未设计此类装置，造成雨水资源流入室外环境，未能被建筑物直接利用。

3.2建筑物给排水系统节水设计要点

针对以上造成水资源浪费的原因，在建筑给排水系统的设计中，需采用多元化、多层次的节水设计方案。

3.2.1合理分区配合减压装置预防超压出流的问题

解决超压供水问题的措施分为两个部分，其一是根据建筑物高度合理设置二次加压供水的分区，控制每一个分段的层高，既要注意最不利点的供水压力，也要关注有利点的供水压力。与此同时，在这一基础之上还要为供水系统设计减压阀或者减压孔板等装置，这些压力控制设施以主动或者被动的方式限制出水点的供水压力，防止其出现超压出流的问题[5]。

3.2.2利用无负压供水技术替代水箱供水

传统水箱+加压泵的二次供水方式会存在水箱污染水体的现象，定期清洁水箱的过程中造成了显著的水资源浪费。而无负压供水技术不仅仅具备良好的节能效果，同时还能有效避免污染水体的现象。因为无负压供水技术采用全密封供水设备，在正常情况下此类设备可直接在市政用水的基础上进行加压，无需事前存储水资源，因而也就不会存在污染问题，避免了传统方式下浪费水资源的现象。有些无负压供水设备也配置了水箱，但仅仅是在市政供水故障的情况下做应急之用。

3.2.3采用优质管材代替铸铁管材

早期建筑物主要使用铸铁管材作为给排水管道，这种管材在使用过程中容易出现锈蚀、积垢等现象，经常在自来水中出现铁锈之类的杂质，并且其耐久性也较低。目前新建设的建筑物基本都是采用新型的PVC管材或者PE管材，这些材料不存在锈蚀的问题，并且使用年限非常久。老旧建筑物改造过程中应该将既有的铸铁给排水管道全部更换为新型的给排水管材。

3.2.4设计建筑雨水收集设施

建筑物的雨水收集系统在设计和建造上都受到其结构的影响，高层建筑物主要利用屋面雨水管道收集雨水资源，还可在建筑物基础部位设置专门的雨水收集池。在建筑物外围的道路上可使用透水铺装材料，如透水混凝土、透水地砖等[6]。图1展示了底层建筑的雨水直接利用系统，屋顶部分设计雨水总汇管，然后利用地面上的雨水截污挂篮、气流过滤装置等实现雨水净化，最后再利用提升泵将净化后的雨水用作绿化灌溉、卫生间冲水等。这种设计方案实现了有效的雨水回收，减轻了市政用水的压力，间接地实现了节约用水的目的。

4结论

绿色建筑理念在建筑给排水系统的设计中主要体现为节水和节能，其中节水设计的关键是合理控制用水点的出水压力，一方面合理设计分段供水，另一方面要采用压力控制装置，如减压阀。高层供水利用无负压供水技术代替传统的水箱+水泵供水方式，节能设计中充分利用市政供水的余压，采用变频调速水泵，合理设计排水管道，避免堵塞。

参考文献

[1]艾湘军，童锋.绿色建筑节水节能技术在建筑给排水设计中的应用[J].散装水泥，2022（01）：13-15.

[2]范伟，崔乃婧，李中波.绿色建筑给排水技术及具体应用研究[J].住宅与房地产，2020（32）：125+134.

[3]郑栋.绿色建筑给排水节水节能新技术的应用[J].佳木斯职业学院学报，2020，36（02）：262-263.

[4]沈宏伟.给排水節能新技术在绿色建筑中的应用[J].居业，2019（02）：67+69.

[5]蔡瑞环，郭莉芳.浅谈五星级酒店给排水设计及绿色建筑技术应用[J].建设科技，2021（24）：60-63.

[6]鲁言言.现代绿色建筑给排水设计施工中环保节能新技术的应用分析[J].安徽建筑，2021，28（05）：68-69.