節(jié)能理念下的建筑給排水設(shè)計(jì)施工

徐林 劉海洋 張泉新

(1.山東舜誠(chéng)建筑設(shè)計(jì)有限公司，山東 濰坊 261061； 2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)勘察設(shè)計(jì)研究院，山東 泰安 271000)

建筑施工中給排水系統(tǒng)是非常重要的環(huán)節(jié)，如果在設(shè)計(jì)以及施工時(shí)認(rèn)真執(zhí)行節(jié)能理念，那么能夠在很大程度上減少能源的消耗，所以越來(lái)越多的建筑施工企業(yè)開(kāi)始在給排水設(shè)計(jì)中引入先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)排水施工水平以及經(jīng)濟(jì)效益的提高?；诖耍疚幕诠?jié)能理念下，重點(diǎn)分析了建筑給排水設(shè)計(jì)施工常用技術(shù)以及應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，旨在為建筑給排水設(shè)計(jì)施工中節(jié)能技術(shù)的有效利用提供有價(jià)值的參考。

1 節(jié)能理念下的建筑給排水設(shè)計(jì)施工常用技術(shù)

1.1 生活及消防給水分離

基于水性不同，給水系統(tǒng)分成了生活及消防給水兩大系統(tǒng)。用途不同，水壓要求也就不一樣。生活給水系統(tǒng)為日常生活提供水資源，無(wú)需較高水壓，通常情況下在300kPa-400kPa 之間；消防給水系統(tǒng)多用于緊急情況下，水量水壓要求較高，是生活用水水壓的2倍[1]。針對(duì)此情況，在設(shè)計(jì)以及施工時(shí)會(huì)將兩系統(tǒng)結(jié)合在一起，盡可能減少空間占用比例，但是要將水泵數(shù)量增加，建設(shè)成本提高的同時(shí)，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。生活用水與消防用水分離，設(shè)置成單獨(dú)的體系，可實(shí)現(xiàn)豎向分區(qū)壓力值高效控制，降低了能源損耗。

1.2 清潔能源的應(yīng)用

在經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)過(guò)程中，能源匱乏成為阻礙其發(fā)展的重要因素，但是我國(guó)對(duì)于天然氣、石油、煤炭的需求量較大，由于能源稀缺，只能進(jìn)口其他國(guó)家的。同時(shí)能源的消耗對(duì)生態(tài)環(huán)境影響較大，而清潔能源的應(yīng)用是建筑給排水設(shè)計(jì)施工中的重要資源之一，例如太陽(yáng)能、風(fēng)能、熱能等，特別是太陽(yáng)能應(yīng)用范圍較廣，在一些高層、超高層建筑中，可借助高度優(yōu)勢(shì)采集太陽(yáng)能資源，用于日常生活用水。再加上我國(guó)很多地區(qū)地處中緯度位置，日照時(shí)間長(zhǎng)，太陽(yáng)能資源儲(chǔ)備豐富，加熱水資源以后便可以為居民提供必需的生活用水。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)是一體化的，安裝及操作簡(jiǎn)單，無(wú)需占用太多的建筑空間，只需要在安裝時(shí)分別設(shè)置水箱及太陽(yáng)能板即可，安全又實(shí)用[2]。用戶可結(jié)合需求對(duì)水箱容積靈活調(diào)整，但是太陽(yáng)能使用缺陷是極易受氣候影響，所以需要電能和太陽(yáng)能交替使用，確保建筑內(nèi)能夠獲取充足的熱水。

1.3 熱水供應(yīng)循環(huán)系統(tǒng)

熱水供應(yīng)循環(huán)系統(tǒng)屬于高科技產(chǎn)品，緩解了中央熱水系統(tǒng)管路長(zhǎng)造成熱水使用前無(wú)法及時(shí)獲取合適水溫的問(wèn)題。此系統(tǒng)使用的是支管循環(huán)、立管循環(huán)模式，減少了無(wú)效冷水浪費(fèi)。熱水供應(yīng)系統(tǒng)中也可安裝恒溫控制器，有效管制水溫。如果站在節(jié)能視角下，要嚴(yán)控水壓，特別是減少水壓過(guò)大；此系統(tǒng)選擇的管材耐熱性較好，能夠滿足熱水流動(dòng)需求；在安裝時(shí)要對(duì)此系統(tǒng)運(yùn)行原理充分掌握與了解，保證安裝的質(zhì)量能夠達(dá)到預(yù)期效果。

1.4 中水的開(kāi)發(fā)和利用

中水指的是加工處理以后用于生活的水資源，給排水技術(shù)的運(yùn)用可影響中水處理效果。當(dāng)前我國(guó)中水處理系統(tǒng)中常見(jiàn)的方法是收集雨水，采用系統(tǒng)進(jìn)行加工。中水系統(tǒng)在凈化水時(shí)首先采用格柵分離水中雜質(zhì)；其次去除水中90%污染物。常用的方法為生物處理法、物理化學(xué)法及膜法。通過(guò)將建筑物樓頂、小區(qū)道路中設(shè)計(jì)相應(yīng)的雨水引流系統(tǒng)，收集雨水，儲(chǔ)存在水池內(nèi)，這些雨水在經(jīng)過(guò)處理以后主要用于綠化以及衛(wèi)生間沖廁，降低水資源的消耗[3]。

1.5 真空節(jié)水技術(shù)

在建筑給排水中，此技術(shù)也是極其常見(jiàn)的，工作原理是排水時(shí)以空氣代替水資源，在經(jīng)過(guò)技術(shù)加工與處理以后形成水汽混合水源，此水源多使用于沖廁。例如在衛(wèi)生間真空節(jié)水技術(shù)運(yùn)用中，為確保潔具、下水道能夠達(dá)到較好的沖洗效果，會(huì)在排水工程中采用真空技術(shù)，以空氣代替水，通過(guò)真空負(fù)壓形成高速氣水混合物，沖洗干凈潔具污水、污物，實(shí)現(xiàn)節(jié)水、排污效果。完整的真空排水系統(tǒng)包含：帶真空閥以及特制吸水裝置的潔具、密封管道、真空收集器、真空泵、控制設(shè)備、管道等。其中真空泵排水管道可產(chǎn)生40-50kPa 負(fù)壓，污水被抽吸至收集容器中，經(jīng)污水泵排入市政下水管道內(nèi)。建筑物中使用真空技術(shù)節(jié)水效果非常不錯(cuò)，平均節(jié)水量高達(dá)40%左右，特別是在辦公樓內(nèi)，節(jié)水率高達(dá)70%。

2 節(jié)能理念下的建筑給排水設(shè)計(jì)施工案例分析

2.1 案例概述

此次選取的案例工程占地總面積是11530.91m2，在建設(shè)過(guò)程中以國(guó)家綠色建筑發(fā)展條例為重要依據(jù)，遵循綠色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)適用、低碳生態(tài)原則，將節(jié)能理念應(yīng)用于給排水設(shè)計(jì)施工全過(guò)程中，選取的是節(jié)能型材料，采用了雨水回收利用方法，并且安裝了太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，對(duì)給排水管道設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，符合節(jié)能要求及綠色建筑施工標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 節(jié)能材料的使用

此項(xiàng)目使用的材料主要有陶瓷磚、內(nèi)墻涂覆材料、密封膠等，以上這些材料均屬于綠色環(huán)保型，保證甲醛、苯、氨濃度符合國(guó)家規(guī)定。同時(shí)內(nèi)墻面、地面、裝飾材料等指標(biāo)也是按照《民用建筑設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50352-2010）采購(gòu)的。外圍護(hù)材料使用的是裝飾性較強(qiáng)的構(gòu)件，例如金屬隔熱型材、節(jié)能化學(xué)建材、節(jié)能木地板等，不僅導(dǎo)風(fēng)、遮陽(yáng)效果好，而且透光性良好，滿足節(jié)能環(huán)保要求。另外，給排水系統(tǒng)中使用的是節(jié)能設(shè)備，VRV 室外機(jī)噪聲小，浮筑樓板施工時(shí)基底設(shè)計(jì)了相應(yīng)的減震墊，連接減震彈簧，降噪效果非常好，同時(shí)降低了水循環(huán)時(shí)發(fā)出的聲響。

2.3 雨水可再生水資源的利用

此施工案例中設(shè)計(jì)了雨水截污系統(tǒng)，根據(jù)要求收集儲(chǔ)存雨水資源，增強(qiáng)給排水系統(tǒng)，尤其是排水功能可減少城市內(nèi)澇發(fā)生概率，在海綿城市建設(shè)中發(fā)揮了非常重要的作用。雨水資源二次利用時(shí)修建了雨水調(diào)蓄池，凈化處理以后的水資源滿足用水要求。雨水排水管道設(shè)計(jì)時(shí)，室外雨水流經(jīng)雨水口以后存儲(chǔ)于蓄水池內(nèi)，主要沖洗道路或者澆灌苗木，剩余的雨水流入市政雨水管網(wǎng)內(nèi)。屋內(nèi)水資源使用的是重力流內(nèi)排水系統(tǒng)，匯集在一起流入雨水管網(wǎng)內(nèi)。此項(xiàng)目地下一層車(chē)庫(kù)也設(shè)計(jì)了相應(yīng)的中水處理系統(tǒng)，計(jì)量水表安裝于中水機(jī)房末端，計(jì)算中水回用量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)中水、雨水匯集，共同用于綠化、沖洗。

2.4 建筑施工中能耗的降低

此案例中由于在塔樓頂層日照資源較為充足，所以設(shè)計(jì)及施工時(shí)安裝了太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，光伏設(shè)備安裝時(shí)處于正南方，并且下方安裝了鋼構(gòu)架，將其提升至機(jī)房屋面同等高度，樓梯間、走廊等一些公共區(qū)域照明均使用的太陽(yáng)能發(fā)電。另外，將熱水干管循環(huán)進(jìn)行了升級(jí)改造，保證高效且可靠循環(huán)，達(dá)到冷水排放量降低以及水資源利用率提高的目的，材料型號(hào)、規(guī)格、性能均按照節(jié)能要求設(shè)計(jì)及執(zhí)行。

2.5 空氣能源的利用

此案例給排水設(shè)計(jì)時(shí)使用了空氣源熱水系統(tǒng)，充分利用了此技術(shù)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了加熱目的，取代了原來(lái)的火能及電能加熱。熱水傳輸極易受溫差影響，散熱速度快，進(jìn)而導(dǎo)致資源浪費(fèi)嚴(yán)重。在運(yùn)用此技術(shù)時(shí)，站在節(jié)能及環(huán)境保護(hù)視角下，強(qiáng)化了給排水功能。此項(xiàng)目餐廳占地面積是4950m2，餐飲用水定額是15L/人/次，員工熱水用水定額是7L/人/次，日熱水總量是10.5m2，每一年365d 都在使用，用水量是2805m3。由于S3#樓日照時(shí)間較短，所以使用空氣源熱水系統(tǒng)提供餐飲熱水，使用的節(jié)能產(chǎn)品均屬于二級(jí)能效，性能也和《熱泵熱水機(jī)（器）能效限定值及能效等級(jí)》（GB29541-2013）要求相符，具體能效等級(jí)見(jiàn)表1。

表1 能源效率等級(jí)指標(biāo)

2.6 管道設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化

此案例生活污水管道設(shè)計(jì)時(shí)，室內(nèi)污水和廢水采用的是分流法，廢水經(jīng)地下車(chē)庫(kù)中水回用系統(tǒng)處理以后再次使用到了綠化中；室外雨水和污水進(jìn)行分流，最后流入雨污排水管內(nèi)；場(chǎng)地內(nèi)污水、廢水通過(guò)化糞池處理以后流入市政污水管道內(nèi)，衛(wèi)生間潔具使用了存水彎，水封深＞50mm，地庫(kù)設(shè)計(jì)了隔油池，廚房廢水流入隔油池進(jìn)行處理以后進(jìn)入污水管。給排水管設(shè)計(jì)時(shí)不同的部位使用了不同的管道材質(zhì)以及連接方式，具體見(jiàn)表2 所示。

表2 給排水管道材質(zhì)及連接方式

3 節(jié)能理念下的建筑給排水設(shè)計(jì)施工發(fā)展趨勢(shì)

3.1 使用節(jié)水性能好的器具設(shè)備

當(dāng)前市場(chǎng)中的器具設(shè)備較多，要想實(shí)現(xiàn)建筑給排水設(shè)計(jì)施工節(jié)能效果，需要從節(jié)水性能好的器具設(shè)備著手，在未來(lái)發(fā)展中，這些節(jié)能降耗效果好的器具設(shè)備也會(huì)得到大范圍的應(yīng)用。例如在建筑給排水中，閥門(mén)是極其常見(jiàn)的配件，類(lèi)型較多，質(zhì)量參差不齊，這對(duì)于用水質(zhì)量也會(huì)帶來(lái)直接影響。通常情況下，截止閥和閘閥相比較，前者閉水性更強(qiáng)，如果和蝶閥相比較，閘閥性能更好。如果條件一樣時(shí)，要以節(jié)水性能更好的閥門(mén)為主。選擇水龍頭時(shí)，同樣也應(yīng)該遵循節(jié)能原則，瓷芯節(jié)水龍頭取替普通水龍頭，相同水壓條件中，使用節(jié)水龍頭節(jié)水量會(huì)高達(dá)20%-30%。節(jié)水型水龍頭處于出水量較大以及靜壓較高時(shí)，節(jié)水節(jié)能作用會(huì)更加明顯。節(jié)水型潔具包含大小便器，當(dāng)前我國(guó)主要推廣及使用的是6L 水箱節(jié)水型大便器，在未來(lái)小容積水箱及兩檔沖洗水箱大便器會(huì)得到廣泛使用，主要是由于兩檔沖洗水箱沖洗小便過(guò)程中，沖洗量?jī)H是3L；大便沖洗量是6L。除此之外，還有延時(shí)自閉式、光電控制式器具，出水時(shí)間可實(shí)現(xiàn)有效控制，降低了因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間流水而導(dǎo)致的水資源浪費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生，節(jié)水效果也非常不錯(cuò)。選擇沐浴噴頭時(shí)也要突出節(jié)水效果，一般情況下淋浴噴頭流量是20L/分，使用節(jié)水型噴頭流量?jī)H是9L/分，水資源節(jié)約了50%左右。由此可見(jiàn)，選擇的衛(wèi)生潔具、配水器對(duì)于建筑節(jié)能效果有著直接影響，所以以后的建筑給排水設(shè)計(jì)施工中，這些節(jié)水性能較好的器具設(shè)備會(huì)得到較好的推廣及應(yīng)用。

3.2 給排水系統(tǒng)智能化

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，建筑給排水中智能系統(tǒng)將會(huì)得到廣泛應(yīng)用，基于建筑整體，將給排水設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)集于一體，實(shí)現(xiàn)了智能化控制。在給水系統(tǒng)中，根據(jù)建筑物功能的劃分，結(jié)合用戶生活、生產(chǎn)、消防等需求，制定科學(xué)合理的給水系統(tǒng)。在排水系統(tǒng)中，污水泵設(shè)計(jì)為自動(dòng)控制，施工企業(yè)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控及檢測(cè)排水系統(tǒng)運(yùn)行情況，判斷其是否存在污水集水井、廢水集水井水位超限；控制排水泵開(kāi)關(guān)；發(fā)生故障時(shí)能夠及時(shí)報(bào)警等。在確保系統(tǒng)運(yùn)行正常的同時(shí)，可以結(jié)合用戶用水需求有效監(jiān)控，保證用水的合理性。

總而言之，建筑行業(yè)發(fā)展速度越來(lái)越快，給排水設(shè)計(jì)施工中如果依然采用傳統(tǒng)理念很難滿足多樣化的需求，所以建筑給排水設(shè)計(jì)施工中除了要將設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化以外，還應(yīng)該積極主動(dòng)地引進(jìn)節(jié)能技術(shù)與材料，強(qiáng)化給排水結(jié)構(gòu)合理性、功能性，在滿足城市發(fā)展需求的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境利益雙豐收。