建筑給排水節(jié)能節(jié)水措施探析

李志軍 （巢湖市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，安徽 合肥 238000）

0 前言

社會(huì)生產(chǎn)和生活中的各領(lǐng)域都要消耗大量水資源,為提高水資源和能源利用率，全社會(huì)在綠色發(fā)展經(jīng)濟(jì)的理念下逐步重視節(jié)能減排工作,在建筑工程行業(yè)中它也是必須貫徹和執(zhí)行的基本原則。隨著建筑規(guī)模的擴(kuò)大，給排水工程的實(shí)施和管理也日趨復(fù)雜,一般來說，給排水節(jié)能節(jié)水設(shè)計(jì)分為三部分：供水系統(tǒng)的優(yōu)化、合理使用節(jié)能節(jié)水設(shè)備、積極利用雨水收集以及太陽能等新能源，通過多元化的措施，完善節(jié)能節(jié)水技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用。

1 建筑工程的給排水系統(tǒng)及其重要意義

建筑業(yè)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要作用，對(duì)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和改善生活質(zhì)量有著重大影響。經(jīng)濟(jì)發(fā)展促進(jìn)了建筑行業(yè)的提升，在建筑工程中，給排水作為非常重要的施工部分，有其施工技術(shù)和設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。如設(shè)計(jì)和施工過程不科學(xué)，直接會(huì)影響建筑的使用，供水系統(tǒng)在保障大樓日常運(yùn)營(yíng)中必不可少，如不能及時(shí)提供飲用水，居民將難以維持基本生活。隨著城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，供水網(wǎng)絡(luò)越來越復(fù)雜，供水管路的規(guī)劃和施工面臨巨大壓力。就目前而言，供水主要分為兩種，即低壓直供和高壓供水，在建筑工程中的供水中，對(duì)高層供水的施工和布置要求更高，對(duì)于排水系統(tǒng)，它主要承擔(dān)著居民日常廢水、雨水和冷凝水排放，而高層的排水有其自身特點(diǎn)，在排水管道中存在大量空氣、廢水形成兩相流，并對(duì)管道產(chǎn)生壓力。除產(chǎn)生重力影響外，在排放的污水中還會(huì)撞擊管壁。同時(shí)立管排長(zhǎng)度會(huì)隨著高度的增加，水流的重力作用也會(huì)逐漸增加，排水管會(huì)出現(xiàn)氣壓波動(dòng)，導(dǎo)致被雜物堵塞，影響正常排水，如排水管出現(xiàn)故障，惡臭氣味則會(huì)回到居住空間，對(duì)人們健康和居家環(huán)境產(chǎn)生影響。同時(shí)，全球水資源短缺問題也威脅著全社會(huì)的發(fā)展，并引發(fā)環(huán)境問題，所以在建筑工程中，科學(xué)應(yīng)用節(jié)能節(jié)水技術(shù)與給排水結(jié)合，能解決水資源浪費(fèi)現(xiàn)象，提高資源利用率，同時(shí)也為經(jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造條件?，F(xiàn)階段全世界都在走可持續(xù)發(fā)展道路，建筑業(yè)必然向著集約化和節(jié)能化的方向發(fā)展，在城市建設(shè)中，節(jié)能節(jié)水技術(shù)順應(yīng)了社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也有助于精神和環(huán)境文明的發(fā)展。在各行業(yè)積極貫徹環(huán)保發(fā)展理念的同時(shí)，建筑企業(yè)也在推動(dòng)節(jié)能節(jié)水技術(shù)應(yīng)用，合理利用節(jié)能節(jié)水技術(shù)，符合實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排的目標(biāo)，建設(shè)優(yōu)質(zhì)、健康的生活環(huán)境，也是社會(huì)文明的體現(xiàn)。隨著生活水平的提高，社會(huì)對(duì)環(huán)境的要求也在發(fā)生轉(zhuǎn)變，作為人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，水資源是不可再生資源，所以在建設(shè)工程項(xiàng)目中，采用先進(jìn)的節(jié)能節(jié)水技術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)提高水資源利用率，促進(jìn)社會(huì)生活持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的目標(biāo)。

2 建筑工程中節(jié)水節(jié)能技術(shù)應(yīng)用中的問題

供排水系統(tǒng)必須保證建筑工程的用水量，及時(shí)排除建筑物內(nèi)的污水廢水以及雨水等。良好的排水系統(tǒng)能科學(xué)的進(jìn)行雨水收集和循環(huán)使用。但目前的現(xiàn)有排水系統(tǒng)多不具備循環(huán)再利用的設(shè)備和功能，甚至部分管道會(huì)堵塞，導(dǎo)致循環(huán)不暢。管件滲漏是給排水工程中的常見問題，這與施工技術(shù)不完善有關(guān)系，如施工人員在工作中使用劣質(zhì)材料，會(huì)直接降低給排水管道的正常使用性能，對(duì)整個(gè)建設(shè)工程質(zhì)量造成影響，而在工地建設(shè)過程中，如不執(zhí)行用水制度，則會(huì)浪費(fèi)大量水資源，如果人員的節(jié)水意識(shí)薄弱，未關(guān)閉水管，或是建設(shè)工程企業(yè)沒有選擇良好的建筑材料，導(dǎo)致材料質(zhì)量與設(shè)計(jì)要求不匹配，嚴(yán)重影響管材材料和相關(guān)設(shè)備使用壽命。雖然它在短期內(nèi)增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，但是嚴(yán)重妨礙了企業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，違背了節(jié)能節(jié)水的綠色理念。此外，如企業(yè)相關(guān)設(shè)備升級(jí)不及時(shí)，會(huì)造成電能的巨大消耗，極大地增加了能源成本，另外如企業(yè)生產(chǎn)用水管理不規(guī)范，在混凝土工程等施工過程不執(zhí)行科學(xué)的節(jié)水措施，同時(shí)也會(huì)造成嚴(yán)重的水資源消耗。

3 提升建筑給排水設(shè)計(jì)和施工節(jié)能節(jié)水質(zhì)量的相關(guān)策略

3.1 科學(xué)利用雨水收集和太陽能技術(shù)

雨水收集系統(tǒng)目前在國內(nèi)的利用水平較低，但在發(fā)達(dá)國家，其雨水利用已超過50%。隨著水資源短缺問題日益嚴(yán)重，雨水處理和利用已成為優(yōu)化水資源利用率且非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法，使用時(shí)要在住宅區(qū)的屋頂安裝雨水收集裝置，它可直接用于車輛清潔，對(duì)于大型工廠，其雨水經(jīng)過收集處理后，還可用于工業(yè)生產(chǎn)，節(jié)約工業(yè)用水成本，由于技術(shù)和生活用水量大，如能有效節(jié)約工業(yè)用水，可極大地降低企業(yè)施工成本。另外對(duì)于太陽能利用，經(jīng)過專業(yè)人士研究，建筑工程中的生活熱水能耗占總能耗的18%，日常生活中的熱水，如采用電力加熱會(huì)消耗大量電能，消耗大量的煤炭資源，而煤炭燃燒也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，所以利用太陽能，不僅可減少電力消耗，降低室內(nèi)效應(yīng)，還能提供持續(xù)的熱水供應(yīng)。根據(jù)科學(xué)計(jì)算，太陽輻射能量超過4000MJ/m2，是良好提供熱水供應(yīng)的熱源，同時(shí)由于太陽能應(yīng)用技術(shù)簡(jiǎn)單、可靠，越來越多的國家和地區(qū)開始大量使用太陽能技術(shù)，所以在建設(shè)工程中，要在給排水設(shè)計(jì)和施工中積極運(yùn)用太陽能新能源等技術(shù)。此前，對(duì)于高層建筑熱水常采用燃?xì)饣螂娏δ茉催M(jìn)行加熱，低層居民難以利用太陽能，現(xiàn)在采用壁掛式太陽能技術(shù)實(shí)現(xiàn)了進(jìn)行生活用水加熱的目標(biāo)[1]。

某綜合樓項(xiàng)目結(jié)合合肥市的氣候、資源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，按照因地制宜、低投高效的原則，采取一系列節(jié)能技術(shù)措施，嚴(yán)格執(zhí)行合肥市的有關(guān)規(guī)定，執(zhí)行《合肥市公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（DB34/T5060-2016）的節(jié)能要求。本項(xiàng)目應(yīng)充分利用太陽能資源，本項(xiàng)目綜合樓內(nèi)設(shè)置有淋浴，有穩(wěn)定的生活熱水需求，因此于屋面設(shè)置太陽能熱水系統(tǒng)。本項(xiàng)目擬在綜合樓屋面設(shè)置整體式太陽能熱水器，每2 個(gè)太陽能熱水器為一獨(dú)立系統(tǒng)，集熱面積3.89m2。

3.1.1 日熱水用量計(jì)算

宿舍每日約有8人淋浴。

3.1.2 平板集熱器面積計(jì)算

式中：AC—直接系統(tǒng)集熱器總面積，m2；Qw—日總熱水用水量，0.32m3/d；Cw— 水 的 定 壓 比 熱 容，4.18kJ/(kg·℃)；tend—貯水箱內(nèi)的終止設(shè)計(jì)溫度，60℃；ti—水的初始溫度，5℃；JT—當(dāng)?shù)丶療岵晒饷嫔系哪昃仗栞椪樟?，?2128kJ/m2；f—太陽能保證率，取0.4；cd—集熱器的年平均集熱效率，取0.50；L—貯水箱和管路的熱損失率，取0.15。

則Ac=5.71m2。計(jì)算得共需太陽能集熱板面積為5.71m2，在屋面擬鋪設(shè)太陽能集熱板面積3.89m2，太陽能不足時(shí)，采用電輔助加熱，輔助電加熱裝置熱水器貯水箱內(nèi)自帶為N=1.5kW。

3.1.3 太陽能熱水提供生活熱水比例計(jì)算

式中：Q1—太陽能熱水系統(tǒng)年供熱量（MJ）；Ac—太陽集熱器采光面積，本項(xiàng)目屋頂集熱板面積為3.89m2；JT—太陽能集熱器采光表面的年太陽輻射量，取4426.72MJ/m2；ηcd—太陽能集熱器的集熱效率，取0.5；ηL—管路和水箱的熱損失率，取0.15。

經(jīng)計(jì)算：本項(xiàng)目太陽能熱水系統(tǒng)年供熱量為7318.47MJ。建筑熱水年需求熱量計(jì)算：

式中：Q2—建筑熱水年需求熱量（MJ）；Qw—年熱水用水量（kg）；本項(xiàng)目年熱水用水量96m3；Cw—水的定壓比熱容，4.18kJ/(kg·℃)；tend—貯水箱內(nèi)的終止設(shè)計(jì)溫度，60℃；ti—水的初始溫度，5℃；

經(jīng)計(jì)算：本項(xiàng)目年熱水需求熱量為22070.4MJ。由太陽能提供的生活熱水的比例：太陽能熱水系統(tǒng)實(shí)際年供熱量/年熱水需求熱量=7318.47/22070.4=33.16%。因此，本建筑中由可再生能源提供的生活用熱水比例Rhw 為33.16%。

3.1.4 太陽能熱水系統(tǒng)節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益分析

常規(guī)能源替代量按下式計(jì)算：

QnjQtr

qt

式中：Qtr—太陽能熱利用系統(tǒng)的常規(guī)能源替代量，kgce；Qnj—全年太陽能集熱系統(tǒng)得熱量，MJ；q—標(biāo)準(zhǔn)煤熱值，取q=29.307MJ/（kgce）；ηt—以傳統(tǒng)能源為熱源時(shí)的運(yùn)行效率，取0.31。

宿舍日用熱水量 表1

經(jīng)計(jì)算：本項(xiàng)目太陽能熱水系統(tǒng)常規(guī)能源替代量為805.54kgce。

本項(xiàng)目采用太陽能熱水系統(tǒng)，有效降低了CO2、SO2 和粉塵的排放量。二氧化碳減排量Qrco2應(yīng)按下式計(jì)算：

Vfc—標(biāo)準(zhǔn)煤的粉塵排放因子，取Vfc=0.01 kg/kgce。

分別計(jì)算采用太陽能熱水系統(tǒng)后CO2、SO2和粉塵的減排量，并匯總?cè)绫?所示。

因此，本項(xiàng)目利用可再生能源，可實(shí)現(xiàn)年減排二氧化碳1.99 噸，年減排二氧化硫0.02噸，年減排粉塵0.008噸。

3.2 科學(xué)選擇給排水管道和設(shè)施

給排水節(jié)水節(jié)能工程施工中，管道和相關(guān)設(shè)備的選擇非常重要，尤其是廚房和衛(wèi)生間，水龍頭設(shè)計(jì)要考慮充氣量，根據(jù)實(shí)際情況合理確定水龍頭規(guī)格和管路型號(hào)，要盡量使用節(jié)水馬桶，確保水箱容積不超過6L。對(duì)于公廁，要用感應(yīng)式或自動(dòng)關(guān)閉的水龍頭設(shè)備，在設(shè)計(jì)和施工過程中，給排水須考慮管道選擇，設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮在設(shè)計(jì)時(shí)管道的實(shí)際應(yīng)用效果，以有效減少污染，延長(zhǎng)管道使用壽命，要選擇質(zhì)量和信譽(yù)良好的配件廠家，尤其是給排水中常使用的管路配件、閥門等，以有效減少耗水資源的消耗，設(shè)計(jì)中盡可能選用智能節(jié)水設(shè)備，該類型的設(shè)備價(jià)格雖然高，但其長(zhǎng)期節(jié)水效果和社會(huì)效益會(huì)遠(yuǎn)大于其投資[2]。仍以上述某綜合樓項(xiàng)目為例，節(jié)水器具及節(jié)水措施根據(jù)《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50378-2014）中6.1.3 條要求，綠色建筑的衛(wèi)生器具必須采用節(jié)水器具，節(jié)水器具用水效率等級(jí)不低于《水嘴用水效率限定值及用水效率等級(jí)》（GB 25501-2010）、《小便器水效率限定值及用水效率等級(jí)》（GB 28377-2012）、《淋浴用水效率限定值及用水效率等級(jí)》（GB 28378-2012）和《坐便器用水效率限定值及用水效率等級(jí)》（GB25502-2010）、《節(jié)水型衛(wèi)生潔具》GB/T31436-2015）中的2級(jí)。

3.3 優(yōu)化給排水系統(tǒng)

如果給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)難以達(dá)到節(jié)能節(jié)水的最終目標(biāo)，因此，在建筑工程中，技術(shù)管理人員必須有效連接城市給排水系統(tǒng)，并保證系統(tǒng)的水壓。普通住宅管道可直接接入城市給排水系統(tǒng)，對(duì)于二次供水系統(tǒng)要采用變頻技術(shù)，提高二次供水效率，像商店、洗車場(chǎng)、理發(fā)店等由于耗水量大，如直接連接到給排水系統(tǒng)，會(huì)影響上層供水質(zhì)量，因此，必須由市政管網(wǎng)進(jìn)行供水，以滿足其用水需求，并保證供水管道不受其壓力的影響。另外，要實(shí)現(xiàn)給排水系統(tǒng)智能化設(shè)計(jì)，由于管道鋪設(shè)越長(zhǎng)，對(duì)水壓的技術(shù)要求就越高，所以給排水設(shè)計(jì)要根據(jù)水壓特點(diǎn)，進(jìn)行合理規(guī)劃，確保管道布置長(zhǎng)度合理。在復(fù)雜的建筑工程中，給排水、供暖和電力管道交叉連接，給施工帶來安全風(fēng)險(xiǎn)，所以技術(shù)人員要積極應(yīng)用BIM 技術(shù)有效解決設(shè)計(jì)施工中排水管、電纜和供暖管的碰撞問題[3]。

4 結(jié)語

綜上所述，合理利用節(jié)能節(jié)水措施，能使建筑物工程的給排水更加環(huán)保，有效減少了水資源的浪費(fèi)，降低了用水成本，提高了人們的生活質(zhì)量。為此，給排水工程設(shè)計(jì)師及技術(shù)管理人員需不斷提升優(yōu)化意識(shí)，在工程中采取多種措施，從多方面進(jìn)行節(jié)能節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用和改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)合理利用節(jié)能節(jié)水技術(shù)，提高水資源利用率的目標(biāo)，并不斷優(yōu)化建筑工程施工質(zhì)量，促進(jìn)我國建筑工程中節(jié)能環(huán)保的理念及應(yīng)用的全面發(fā)展。