“双碳”目标下建筑给排水设计中节能节水技术措施*

陈丽苹

(中铁十二局集团建筑安装工程有限公司 太原 030000)

随着人口增加与工业的发展,水资源的需求量越来越大,所带来的水资源紧缺等问题日益突出。节能节水对于水资源缺乏的国家与地区是亟需要解决的问题。中国力争在2030年前二氧化碳排放达到峰值,努力争取在2060年前实现碳中和目标[1]。“双碳”目标的实现需要方方面面领域的努力与优化,这其中就包括建筑领域的资源保护与利用。然而,在建筑领域,这主要涉及到两个方面的不足,一方面是建筑主体,另一方面主要是建筑的配套工程,包括结构主体的给排水,消防用水以及供暖等方面。在建筑给排水设计中,节水设计的最终核心目标就是最大程度降低建筑用水。在建筑给排水设计中,给排水设计工程师可以通过采用水流量的低排放设备、水循环利用设备与系统、雨水收集净化与使用设备与系统、以及优化给排水网等措施来节约水资源和增加水资源利用率。另一方面,节能设计的核心目标是尽量降低建筑的建筑能耗。对于节能设计,建筑给排水工程师一般会采取高效水泵,空气源热泵热水器、以及太阳能热水器等措施来降低建筑水资源的使用量和碳排放量[3]。

1 建筑中节能节水设计的重要性

根据联合国发布的《2023 世界水发展报告》,目前,全世界大约有26%的人口缺乏能够饮用的清洁水源,大约10%的人口生活在水资源极度缺乏的国家地区,清洁水资源更是极度匮乏[2]。因此,合理的水资源利用与保护是目前亟需解决的问题。在建筑中考虑节能节水技术,可以体现出提高水资源的利用率、改善城市环境、促进经济发展、满足人民群众日常生活要求以及有利于构建生态文明环境的重要性。同时,建筑给排水中采用节能节水措施,不仅可以节省水资源、保护环境,而且能够在建筑行业处在具有竞争力的地位上。

2 建筑给排水节能节水设计中遵循的设计原则

国家针对水资源的节能减排措施开展了相应的研究,相应地也制定了相关的规范以及技术规程,最终的目标都是最大程度地使建筑设计中能充分考虑节能节水技术,为实现水资源的可持续发展奠定坚实的基础。

2.1 经济性原则

总的来说,给排水的节能节水设计不仅要考虑给排水管网在管材及设备采购、施工与安装阶段的费用,而且还需要考虑管道在后期运营维护阶段的成本,这就需要我们在设计阶段需要对管材、设计参数等方面做出合理的取值。保证在稳定的给排水供应中,尽可能减少管材以及水资源的利用,这也体现了给排水设计中的节能节水理念。

2.2 安全性原则

对于任何一个建筑来说,安全性都是永远避不开的话题。安全性原则主要体现在两个方面,一方面是给排水的水网设计中,管材的壁厚、接头的渗漏问题以及水压与管材的匹配问题都直接影响后期建筑的正常使用性能。另一方面则主要体现在消防用水的设计中,合理的消防用水在建筑应对偶然的火灾情况下,使人民群众生命财产和建筑免受火灾的影响。

2.3 便利性原则

这个主要体现在给排水水网(管道)位置合理布置,充分考虑到管道更换便利性,尽量避免出现更多的管线拐点,降低管线在后期使用过程中的故障发生率。

2.4 绿色建筑设计原则

在目前绿色建筑理念下,绿色建筑在建筑的各个方面也都有诸多的应用。合理的绿色建筑设计理念,不仅可以节能节水,加强对水资源的保护,更重要的是能够使给排水设计处于竞争力的地位上,满足企业的可持续发展。

2.5 行业法规原则

建筑给排水设计中还需要遵循行业法规,包括《建筑给水排水与节水通用规范》、《民用建筑节水设计标准》、《建筑节能与可再生能源利用通用规范》等。

2.6 系统性原则

给排水设计中需要考虑到建筑使用功能、生活用水系统、住户的房间布局、消防用水系统、暖通管线等方面,进一步提高整个给排水管网的系统性与协调性。

3 节能节水设计中存在问题

节能节水设计是建筑给排水设计中的重要内容之一。然而,当前的建筑给排水设计中还是存在一些显著的问题需要得到优化处理。

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3.1 热水系统存在落后性

目前,城市的热水系统存在一定的落后性。这主要表现在热水供应不足,在住户使用热水时,往往会先放掉大量的管中凉水,这无疑造成了干净的水资源浪费。这就需要给排水设计工程师需要采用具有较强保温功能的管材,减少前期的冷水排放过程。另一方面,热水调节系统不完善,目前普通的热水供应系统是需要我们人为地控制热水阀,这个调节的过程中肯定会造成热水与冷水的浪费。

3.2 管道质量问题

合理的给排水管网设计是至关重要的。但是管道质量是实现给排水管网达到设计要求的基础。但是存在一些施工单位购买劣质的管材,或者设计单位对管材的性能把握不准确等情况,使得给排水管网质量差,进而会导致出现漏水、渗水现象,严重造成水资源浪费以及影响住户心理等情况。

3.3 水资源循环利用不到位

目前,中国的建筑给排水工程设计中存在一个重要的问题就是水资源循环利用率低。在日常生活中,雨水通过收集,经过简单地过滤,可以应用到城市清洁和灌溉。由于各个部门的协调困难、设备要求高等困难,导致我国雨水收集过滤再利用效果甚微。

3.4 施工质量得不到保证

目前,部分施工单位为了节省材料和造价,可能会存在偷工减料的情况。给排水管网施工工作至关重要,这关系到整个工程的建设质量。如果给排水施工质量得不到保证,将会造成给排水管网的漏水、渗水、寿命短以及达不到设计要求,进而造成水资源浪费。

3.5 给排水管道间距设计不合理

目前,给排水工程师在设计之初责任意识不足,导致设计所需的给排水设计参数不清晰。同时,设计人员还缺乏给排水设计以及计算能力,导致给排水管道间距设计不合理,影响影响整体给排水系统,有可能还会占用大量的建筑空间,给住户造成一定的不方便性。另外,目前大部分设计的给排水管网主要从建筑梁底穿过,会进一步影响建筑净空。

3.6 住户舒适度低

目前,卫生间的给排水设计水流速度快,一方面增加了水资源的使用量,另一方面造成了噪音的问题,影响临近住户的正常休息睡眠。部分高层建筑的给排水设计中,没有考虑到用水高峰期,会导致高层住户用水时,出现水压不稳,影响一些电器(燃气热水器)的正常使用,影响业主的正常生活[4]。

4 建筑给排水设计节能节水技术措施

4.1 开展热水系统的节能设计

在实际使用过程中,造成了热水资源的大量浪费现象。首先,给排水管网设计中需要提高热水循环使用系统中热水回水管的合理性[5]。其次,采用热水储存功能,避免热水变成冷水的浪费现象。另外,还需要完善热水供应系统,可以采用现在智能化水温调节系统,减少前期由于水温调节所浪费的水资源,也可以采用支管、立管等实现水体加热循环来避免大量冷水资源的排放问题。

4.2 采用高质量阀门与管材

4.3 科学合理地利用节能型加压设备

传统的节能型加压设备会带来能耗高和利用率低等问题。采用现在的变频调节的供水方式可以更好地根据实际用水负荷进行灵活调节,保证了建筑给排水系统的节能性和环保性。另外,采用负压式供水设备对供水进行加压处理,具有造价低和节能节水等优势。

4.4 科学合理地配置节能节水器具

采用节水器具是建筑节能节水的重要举措。采用节能节水器具能够有效提升建筑给排水系统的应用效果。现有的节能节水器具主要有:节水型淋浴喷头、节水型坐便器、增加水泵变频器、自动关闭式水龙头等。

4.5 科学合理地利用清洁能源

目前,人们熟知的清洁能源包括太阳能、风能、潮汐能、地热能等。对于太阳能资源,我们可以采用太阳能热水资源,不仅可以减少煤炭资源与电力资源使用,还能实现节约自然资源的目的。科学合理地布置太阳能设备和热水箱,能够为热水器提供充足的预热水源。同时,给排水工程师还需要加强能源管理系统的应用,实时监测能源消耗与回收,自动控制给排水系统。

4.6 中水的利用

给排水工程师应该关注中水的利用,特别是生活排水和雨水等。雨水通过排水管道收集到固定的蓄水池,经过生物、物理、化学技术进行收集雨水的加工处理,达到标准后可进行道路冲洗、厕所清洗和绿化灌溉等功能,降低水资源的使用量,提高水资源利用率。

4.7 加强水量计量与监测

加强水量计量与监测是实现节水节能目标的重要举措。通过水量计量与监测,人们可以及时发现水资源浪费等情况,并及时采取合理的措施解决问题。

4.8 注重管材压力计算

目前高层由于水压不稳定,往往需要增加水压来保证供水量。水压过大过小都不合适,水压过大则会造成水资源浪费,过小则会导致水压不稳定,影响住户的用水体验。设计人员可以采用垂直分区的方式来进行供排水,确保达到合理的设计指标,同时通过降低供水压力的方式减少水力损耗等问题[6]。

4.9 协调设计流程

给排水设计不是独立的设计系统,应当协调其他设计专业来共同达到节能节水目标。通常来说,遇到管材需要通过梁底时,往往会采用分段式来过渡梁底,这种做法一方面增加了施工难度,另一方面增加了一些连接头,增加了漏水渗水等问题。因此,可以结合结构工程设计专业,使得在梁合理部位开洞,使得管材可以直线式通过梁,确保管线敷设更加顺利(见图1)。

图1 给排水管与建筑结构一体化

4.10 增强节能节水意识

为了能够实现自然资源的可持续发展,一方面需要依靠设计技术措施来保证,另一方面就需要人民树立节能节水观念。鼓励人民在日常生活生产中,节约用水,节约能源,履行节水责任义务。

综上所述,本文探讨了“双碳”目标下,应该如何在给排水设计中体现节能节水技术措施。设计人员应该充分考虑给排水中的因素,并协调相关专业,确保得到最优的给排水设计工程,满足人民生产生活中的用水需求,为自然资源的可持续发展做出努力,力争达到“双碳”目标。