节水节能技术在高层建筑给水排水设计中的应用

丘增鸿

（广东建青工程勘察设计咨询有限公司，广东 东莞 523000）

1 建筑给排水系统与节水节能设计的应用价值

1.1 建筑给排水系统概述

随着城市经济的发展，大量乡镇人口流入城市，城市住宅区的建筑风格逐渐演变成以高层建筑和超高层建筑为主的大型建筑群落。为了满足功能性用水与水资源循环的需求，此类建筑会拥有专门的给水系统与排水系统。一般情况下，城市建筑的给水系统使用加压泵抽取蓄水池中的水，经过加压泵将水源输送到居民区，根据不同功能进行相应层次的净化处理，作为生活用水、人畜可饮用水以及消防用水等。

城市建筑工程中排水系统的功能主要为实现城市污水的汇集与定向输送，最终将污水输送到污水处理站或储罐内。城市给水系统的设计质量直接关系到居民的用水安全，排水系统的设计质量也会在一定程度上影响城市水循环的洁净度，不合理的城市排水系统可能会造成水源的二次污染，影响城市水资源的整体利用率[1]。

1.2 建筑给排水节水节能设计应用价值

建筑工程给水系统与排水系统在功能方面具有一定独立性的同时还具有高度的相关性，只有同步加强建筑工程给水系统与排水系统设计的科学性与合理性，强化给水系统与排水系统的功能协同，才能实现建筑给排水工程的效益最大化。对于建筑给排水工程的节水节能设计，应在实现建筑给排水工程既有功能的基础上满足城市绿色环保可持续发展的理念，进一步提高水资源的循环利用效率及附属经济效益。

（1）建筑工程给排水节水节能设计有助于推动城市经济的良性发展。目前，我国仍是世界上人口最多的国家，由于可供使用的淡水资源总量不多，我国人均淡水资源占有量仅为2007m3左右，相当于世界平均水平的25%。就中西部地区而言，很多城市巨大的水资源缺口严重限制了当地的经济发展与居民生活水平的提高。因此，通过实施建筑工程的节水节能设计有助于提高水资源的综合利用率，弱化缺水对区域经济发展的制约，促进经济的良性发展[2]。

（2）建筑工程给排水节水节能设计能够为生态环境保护奠定基础并提供助力。近几年兴起的绿色环保建筑理念，其宗旨就是减少能源消耗并降低经济发展对生态的影响。我国人口基数大，人均可支配水资源极其有限，针对建筑给排水工程实施节水节能的优化设计有助于减少水资源浪费，通过提高循环水的净化质量改善城市生态。

（3）建筑工程给排水节水节能设计可改善城市居民的生活品质。实施建筑给排水工程的节水节能设计可提高水资源的综合利用率，帮助企业与居民减少在用水方面的支出。同时，建筑工程给排水的节能节水设计还有助于减少企业与居民家庭的用水量，提高用水品质，起到改善居民生活质量的作用。

2 节水技术在高层建筑给排水设计中的应用

在高层建筑给排水设计中，节水技术应用的关键在于减少用水总量、增加供水来源。在日常生活中，人们的节水意识不强，经常会出现水资源浪费问题，所以，必须从设计方面着手，这样能够获得全面的节水效果。

某项目规划总用地规模为35768.73m2，总建筑面积为117459.86m2，其中，地上建筑面积71512.66m2，地下建筑面积45947.2m2，结构类型为钢筋混凝土框架结构，建筑群主要由研发测试楼、生产楼、生产实验楼、综合楼、地下用房及附属设施组成。5 栋地上建筑围合而建，形成中心庭院，地下车库含人防部分，人防设置在地下2 层，研发测试楼地上共13 层，建筑高度为60m。本文将针对本项目高层建筑给排水设计中的节水节能技术应用展开探讨，为以后的项目建设积累经验、提供参考。

2.1 解决超压出流问题

在相关给排水设计规范标准中，对最大使用水压做了明确的规定，只要不超过规范限值即可，所以，在实际设计中往往会出现超压出流的现象。用水时，由于水压太大，会造成水花四溅、严重浪费的问题。在水龙头开启和关闭时，会存在管道振动和水击现象，不利于管道、配件的正常使用，经常会出现管道损坏、配件磨损等问题，既造成了水资源的浪费，缩短了给水管网的使用寿命，又增加了后期的使用成本。面对超压出流问题，在给水系统设计中，需要合理限定配水点的水压，根据相关研究表明，住宅入户管适宜的工作压力应该控制在0.15MPa~0.25MPa，根据《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2019）中的相关规定，入户管表前压力不要超过0.2MPa，如果水压较大，要注意采取一定的减压措施，比如，设置减压阀、减压孔板、节流塞等，另外，使用节水龙头也能够有效减少出水流量，达到控制超压出流、减少用水浪费的效果[3]。

2.2 应用中水利用系统

建筑中水主要指的是将生活优质杂排水经收集、处理达到使用标准后用于建筑工程的杂用水。水质比不上饮用水，但是优于城市污水，主要用于绿地灌溉、道路清洗、景观用水、冲洗厕所、消防用水等，不与人体直接接触。经过数十年的发展，建筑中水的应用已经成为建筑节水的重要手段。中水水源不包括厕所排水和厨房排水。主要的处理方法有生物处理和膜分离工艺，生物处理工艺主要利用了生物的过滤、吸附、降解作用，能够实现自然净化的效果，而膜分离工艺则充分利用了膜处理作用，可以有效降低悬浮颗粒固体含量。如果回用水的用途不同，那么对水质的要求也不一样，必须保证用水安全，满足相关检测标准。本项目在给排水设计中同样采用了中水利用系统，中水水源为优质的生活废水，其管道独立设置，并采取了防止误接、误用、误饮的措施。中水池内的自来水补水管需要做好防污染措施，只能在系统缺水时补水，避免水位浮球阀式的补水，应采用水位控制电动阀补水。为了避免误接、误饮、误用问题的出现，中水管网所有组件和附属设施都应该在显著位置设置中水标识。将中水管道涂成浅绿色；对于暗敷、埋地中水管道，应该设置连续耐久标志带；中水管道取水口处需要设置“中水禁止饮用”的耐久标识；在公共场所及绿化、道路、喷洒等杂用中水用水口处，应该设置带锁装置。中水管道设计时，需要做好检查，防止出现错接问题，将中水系统作为绿地灌溉水源时，不得采用喷灌，而应该采用滴灌、微灌等方式，并且设置具有土壤湿度感应器和气象站的灌溉控制系统，室外道路冲洗应该采用节水高压水枪。

2.3 应用雨水收集利用系统

雨水从天而降，水质较好，不需要经过太复杂的处理就可以使用。从节水的角度出发，高层建筑的给排水系统应该充分做好雨水收集利用系统的设计，主要从渗透系统和收集系统两个方面进行考虑。在不同的雨水收集面，水质也不同，如果对水质要求比较高，如用于饮用水，那么对收集面的要求也比较高，不能含有黏土、混凝土、金属等有害物质，而且需要通过各种系统净化处理后才能实现有效利用。本项目在雨水收集利用方面主要采用了储存利用和就地入渗等因地制宜的处理措施。屋面雨水既可以通过收集系统收集起来，也可以从屋面排至散水，引入就近绿地或可下渗地面下渗利用。在人行道、停车场、庭院等地方，采用透水路面或透水砖铺装，采用下凹式绿地滞留利用雨水，并且采用节水灌溉方式。根据相关规定，计算雨水调蓄设施需求量，本项目需设置的雨水调蓄容积应该不小于775m3，通过下凹式绿地雨水调蓄和雨水调蓄池设计，雨水调蓄总容积为1126.56m3，雨水收集利用系统与主体工程同时设计、施工、投入使用[4]。

2.4 使用节水型用水器具

生活用水器具的节水性能直接影响着建筑整体的节水效果，在给排水设计中，节水型用水器具的应用也是非常重要的内容。本项目采用的用水器具和相关配件均满足相关节水型产品技术标准，用水效率等级达到相关标准一级。其中，作为数量最多、使用最频繁的用水器具，水龙头必须具备良好的节水性能，不管是手动控制还是自动控制，都要实现良好的节水效果。节水型水龙头主要是通过限制出水流量、缩短开关时间、减少滴漏问题来满足节水要求。常见的有陶瓷阀芯水龙头、感应式水龙头、铜质节水龙头等，它们各自有不同的特点和适用环境，需要根据实际情况合理选用。相对而言，陶瓷阀芯水龙头价格比较便宜，更适合大范围推广应用；感应式水龙头环保卫生，能够满足高品质生活要求，在公共场所应用较多；节水型便器主要有直冲式和虹吸式，本项目建筑采用了虹吸式便器，充分利用冲洗水头和负压作用，使用较少水量就可以将污物冲洗干净。另外，节水型沐浴器、节水型洗衣机等设施的应用也可以获得良好的节水效果。本项目公用浴室采用带恒温控制和温度显示调节功能的淋浴器，洗衣机采用节水型专业洗衣机，集中空调加湿系统采用用水效率高的设备[5]。

3 节能技术在高层建筑给排水设计中的应用

3.1 积极引入新型清洁能源技术

在建筑工程项目建设过程中，应严格遵守自然生态环境保护的要求，积极采用清洁无污染的新能源技术，减少可能会对环境造成污染的施工方式，降低对自然环境的影响，维持生态平衡。在实践中已得到相对成熟应用的清洁能源主要有太阳能热水系统、雨水收集系统以及污废水净化回收技术等，这些不仅可显著提高水资源利用率，且有助于减少资源浪费和环境污染。此外，在建筑工程中，还可以引入风能、水能以及空气能等清洁能源技术用于发电或水加热，也能达到不错的节能效果。

3.2 合理利用变频技术

城市居民生活用水时段与用水量具有明显的规律性，不同的季节与时间段，用水量与热水需求量存在较大差异。夏季城市用水量相较于冬季明显要高，热水需求量则相对较少。同时，7：00—9：00 和18：00—20：00往往是用水高峰期，居民用水较为集中。因此，应根据以上规律采用变频技术灵活调节水压与冷热水供应比例，既可避免泵类设备长时间无用高负载运行，又能保证居民用水需求得到充分满足。此外，灵活的供水方式还可以起到保护供水管网的作用[6]。

3.3 建设真空节水排水系统

真空排水技术是在重力排水技术的基础上衍生出来的一种排水方式，但是这种排水方式又有别于先前的重力排水技术，其是利用真空设备使给排水管道内的压力低于大气压，利用大气的失衡以空气为动力实现水的输运。目前，真空排水技术在污水汇集方面已经得到了一定应用并取得了不错的成果。作为一类新型的建筑工程排水技术，真空排水技术的应用不仅能起到节能作用，还具有一定的清洁管理效果。现阶段，真空排水技术已应用于城市写字楼、居民建筑以及商业中心等建筑工程中。

3.4 利用太阳能热水系统

太阳能热水系统是建筑给排水设计中清洁能源应用的典型代表，能够有效减少传统常规能源的消耗，增加清洁能源的使用比重。本项目综合楼及食堂生活热水采用了太阳能热水系统，并且设置了燃气壁挂炉作为热水辅助热源。太阳能集热器设置于综合楼屋顶上，设有挑檐，入口处有雨棚，建筑周围有绿化，防止集热器损坏坠落伤人。热水系统水箱及设备设置在热水机房或水箱间内，系统设计了储热水箱、即热系统循环泵等设备设施，当太阳能热水温度不能达到要求时，可以采用电辅助加热。太阳能热水系统应该具备较高的安全系数，内置加热系统必须带有保证使用安全的装置，能够获得良好的防过热、防冻、防电击、抗风、防雷等防护效果[7]。

4 结语

综上所述，节水节能技术在高层建筑给排水设计中的应用十分重要，是环保节能理念的具体体现，能够从源头上缓解水资源浪费的问题。根据建筑特点和实际条件，采用先进技术手段，引入成熟的节水节能系统，优先选用节水型用水器具，在保证高层建筑用水需求的同时，提高水资源的综合利用效率，减少传统常规能源的消耗，增加清洁能源的使用比重，从而实现更好的经济效益和环保效益，推动建筑工程行业的健康可持续发展。