綠色生態(tài)住宅小區(qū)的給排水系統(tǒng)設(shè)計研究

蔣美玲,黃 準

（煙臺市規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，山東 煙臺 264000）

綠色生態(tài)住宅小區(qū)的設(shè)計與建設(shè)日益成為城市發(fā)展中的焦點。在這一背景下，對給排水系統(tǒng)的設(shè)計和優(yōu)化成為確保小區(qū)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境友好型社區(qū)的關(guān)鍵因素[1]。本研究以綠色生態(tài)住宅小區(qū)的給排水系統(tǒng)設(shè)計為核心，致力于解決傳統(tǒng)住宅區(qū)供水中存在的問題，著重討論給水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)的設(shè)計要點。首先對水資源的不同用途進行了分質(zhì)供水的規(guī)劃，實現(xiàn)了市政給水管網(wǎng)和雨水收集系統(tǒng)的綜合利用。針對不同區(qū)域的用水需求，采用分區(qū)供水和分質(zhì)供水策略，實現(xiàn)了對水資源的高效利用。排水方面，采用雨污分流制，雨水收集利用。生活污水引入真空排水系統(tǒng)，利用虹吸原理設(shè)計，管道中的污水處于壓力流狀態(tài)，管道不會出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，避免檢查井的臭氣和溢水現(xiàn)象，采用雨污分流策略，實現(xiàn)了生活污水和雨水的分開排放，減少了對污水處理系統(tǒng)的負荷。

1 項目概況

某綠色生態(tài)住宅小區(qū)項目，總建筑面積為281 680 m2，建筑容積率為3.5，綠地率為45%。項目致力于遵循綠色建筑評價標準和綠色環(huán)保標準，兼顧舒適的居住體驗與生態(tài)環(huán)保。整個小區(qū)由12棟住宅建筑組成，均為21層，建筑高度為67m，沿街首層設(shè)有架空層和商鋪。小區(qū)地下共有2層，用作地下汽車庫及設(shè)備用房。地下建筑深度8.8m，保證了足夠的停車空間和功能配套。

項目引入第四代住宅標準細則中的創(chuàng)新理念。通過庭院和樓層轉(zhuǎn)換設(shè)計，實現(xiàn)所有主要房間的直接采光。建筑外觀多變，采用垂直綠化和空中園林設(shè)計，使建筑在空間上呈現(xiàn)立體園林的效果。同時，通過空中園林街巷建筑設(shè)計，每層設(shè)一個開敞式休閑平臺，形成空中圍合公共院落，提升了居住環(huán)境的舒適度。

2 給水系統(tǒng)設(shè)計

2.1 水源

（1）市政給水管網(wǎng)。綠色生態(tài)住宅小區(qū)的供水系統(tǒng)實行分質(zhì)供水、分區(qū)供水的方式。住宅生活區(qū)的生活供水來自市政給水管網(wǎng)，市政系統(tǒng)的供水壓力約為0.15MPa，按照低區(qū)、中區(qū)、和高區(qū)分區(qū)供水。而地下停車場的沖洗、綠化和道路灑水等需求，對水質(zhì)要求較低，則采用住宅小區(qū)的雨水回用系統(tǒng)進行供水。

（2）雨水收集。綠色生態(tài)住宅小區(qū)的項目所在地，屬于熱帶和亞熱帶季風氣候，年平均溫暖濕潤，降雨充沛，水資源豐富。為節(jié)約傳統(tǒng)水資源，可利用路面和屋面的雨水作為非傳統(tǒng)水源。經(jīng)調(diào)研統(tǒng)計，該地區(qū)日降雨量約為51.8 mm，每次降雨可收集的雨水量約為134 m3[2]。綠色生態(tài)住宅小區(qū)每年進行綠化灌溉和車庫清洗等工作的用水量大約為3 500 m3，可以采用水質(zhì)較低的收集雨水。為了滿足實際用水需求，在室外綠化區(qū)的地下，設(shè)計一個地下混凝土收集水池，水池的容量為200 m3。雨水收集區(qū)域的總面積不少于7 000 m2，保證有效地收集和儲存雨水，為綠化灌溉和車庫清洗等活動的開展提供充足的水源。雨水收集系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 雨水收集系統(tǒng)

當雨水收集水池中的水位降低至最低水位時，應(yīng)通過市政供水及時補充水量，確保系統(tǒng)的正常運行。在補水過程中，應(yīng)合理控制供水量，保證水位上升至正常蓄水位的2/3處即可，住宅生活區(qū)的分質(zhì)供水系統(tǒng)每天會產(chǎn)生大量反沖洗水，成為雨水收集池水量的有效補充途徑。此外，補充過程應(yīng)通過水箱的水位自動控制系統(tǒng)來實現(xiàn)，以確保更精準和及時地補水量調(diào)整。

2.2 室內(nèi)給水系統(tǒng)

（1）分質(zhì)供水（圖2）。將水資源的分配和使用分為兩種不同質(zhì)量的用途，其中飲用水系統(tǒng)被構(gòu)建為城市主要供水系統(tǒng)，可直接用于飲用，如打開水龍頭就能直接飲用；而低質(zhì)量水或回用水則作為非飲用水，通過另設(shè)管網(wǎng)供應(yīng)，用于綠化、車輛清洗、廁所沖洗、道路噴灑等其他用途[3]。分質(zhì)供水體系為市民提供了健康安全的飲用水，作為長期使用的自來水，它為市民的飲水提供了衛(wèi)生和安全保障。在城市供水中，直接或間接用于飲用的水只占整體的10%～20%，而80%～90%的水被用于沖洗廁所、洗滌等生活用水。傳統(tǒng)的水凈化設(shè)備會直接將剩余的水排入下水道，造成大量水資源的浪費，而分質(zhì)供水可以有效地解決直飲水與生活用水的分質(zhì)使用問題[4]。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，將生活用水與飲用水分開，能夠使城市供水壓力降低約30%。

圖2 分質(zhì)供水

（2）分區(qū)供水。綠色生態(tài)住宅小區(qū)的生活用水采取分區(qū)供水的模式，根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)和用水需求，將供水系統(tǒng)分為市政直供、低區(qū)、中區(qū)和高區(qū)，采用不同的供水措施和設(shè)備，以實現(xiàn)更有效的供水管理和利用。通過分區(qū)供水，選擇多組變頻泵組合，實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能，對不同區(qū)域進行獨立的供水控制[5]。滿足不同樓層、不同功能區(qū)域的用水需求。分區(qū)詳細劃分如下：

市政直供區(qū)域：負責從地下2層到地面1層的供水。

低區(qū)供水：2～8層，采用變頻節(jié)能泵進行加壓供水，變頻泵的設(shè)計流量為45 m3/h，水泵的揚程為75 m。

中區(qū)供水：9～15層，采用變頻節(jié)能泵加壓供水，變頻泵的設(shè)計流量為50 m3/h，水泵的揚程為105 m。

高區(qū)供水：16～21層，采用變頻節(jié)能泵加壓供水，變頻泵的設(shè)計流量為50 m3/h，水泵的揚程為135 m。

分區(qū)供水所用的主要設(shè)備如表1所示。

表1 給水主要設(shè)備表

（3）雨水收集系統(tǒng)。前述雨水收集系統(tǒng)也可為生態(tài)小區(qū)供水。雨水收集系統(tǒng)主要提供低質(zhì)水，用于綠化園林景觀灌溉、地下車庫沖洗、馬桶沖洗等用途，設(shè)計流量為25 m3/h,揚程為35 m。雨水收集系統(tǒng)為非飲用水，通過單獨敷設(shè)的供水管道進行供水，與飲用水系統(tǒng)嚴格區(qū)分。

（4）給水方式。生活用水由市政給水作為水源，管網(wǎng)采用下行上給方式。每棟住宅樓設(shè)置1個生活泵房，位于地下室2層。供水管網(wǎng)的給水壓力控制為0.35 MPa，干管流速為1.2～1.8 m/s，支管流速為0.6～1.2 m/s。景觀綠化灌溉、地下車庫沖洗以及馬桶沖洗等用途的供水，對水質(zhì)要求較低通過雨水收集系統(tǒng)進行供給，敷設(shè)單獨大管道，與市政供水進行區(qū)分。

3 排水系統(tǒng)設(shè)計

3.1 污水排水系統(tǒng)

項目所在地的降雨強度約為7.15 L/(s·100m2)，具有非?？捎^的收集利用價值。因此，做好雨水排水系統(tǒng)也是做好雨水收集利用的關(guān)鍵。屋面雨水經(jīng)天溝、雨水斗收集至立管排至雨水收集水池，然后經(jīng)過凈化、過濾和消毒等一系列水處理措施，最后用于小區(qū)內(nèi)的綠化灌溉、車庫沖洗以及戶內(nèi)馬桶沖洗等。雨水管采用常規(guī)的U-PVC塑料排水管，利用熱熔連接技術(shù)，提高管道的抗壓性和密封性，確保排水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。雨水排水構(gòu)造如圖3所示。

圖3 雨水排水構(gòu)造

3.2 真空排水系統(tǒng)

綠色生態(tài)住宅小區(qū)整體的排污系統(tǒng)采用真空排水系統(tǒng)，小區(qū)內(nèi)的排水干管采用負壓管道方式，真空排水系統(tǒng)的中央真空泵站設(shè)置在小區(qū)西側(cè)的污水處理站附近，綠色生態(tài)住宅小區(qū)內(nèi)的每棟住宅樓，在其地下2層設(shè)置收集水箱，共有12個。收集水箱通過負壓管道，連接至中央真空泵站。真空排水系統(tǒng)通過各污水收集井中的真空接觸閥的自動開閉控制，利用大氣壓將污水排往中央污水池，最后進行水處理。該系統(tǒng)由設(shè)于地下的收集水箱、負壓排水管、中央真空泵站等組成，如圖4所示。

圖4 真空排水系統(tǒng)

真空排水系統(tǒng)的主要設(shè)備和管材規(guī)格如表2所示。

表2 真空排水系統(tǒng)的主要設(shè)備和管材規(guī)格

真空泵是排水系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，維持管道系統(tǒng)的負壓狀態(tài)，使污水在負壓的作用下輸送至中央真空泵站。真空排水系統(tǒng)配置壓力自動調(diào)控系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)的作用下，系統(tǒng)檢測收集水箱的真空度低于50 kPa時，真空泵會自動啟動運行，以確保系統(tǒng)管道維持正常工作的負壓。而系統(tǒng)檢測收集水箱的真空度達到65 kPa時，真空泵則停止運行，以避免持續(xù)產(chǎn)生負壓，避免對系統(tǒng)產(chǎn)生潛在的損壞。當真空收集罐中的污水液位達到設(shè)定位置時，排污泵啟動，將污水排出[6]。這種循環(huán)運行模式確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高了系統(tǒng)的運行效率，使得整個真空排水系統(tǒng)更加高效、可靠。

4 結(jié)語

結(jié)合實際項目，研究綠色生態(tài)住宅小區(qū)的給排水設(shè)計，得到以下結(jié)論：

（1）綠色生態(tài)住宅小區(qū)采用分質(zhì)供水和分區(qū)供水模式，通過分質(zhì)供水系統(tǒng)，居民可以獲得健康、安全的飲用水。非飲用水的分離利用，有效地節(jié)約水資源，對優(yōu)化城市供水壓力具有重要意義；根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)和用水需求，合理規(guī)劃分區(qū)供水，采用變頻泵供水方式實現(xiàn)對不同區(qū)域供水控制，有效滿足不同樓層、不同功能區(qū)域的用水需求。

（2）綠色生態(tài)住宅小區(qū)配置綜合雨水收集系統(tǒng)，利用雨水收集系統(tǒng)回收處理雨水并應(yīng)用于非飲用水用途，使雨水的再利用成為可能，降低了對傳統(tǒng)水資源的依賴，提升了系統(tǒng)的可持續(xù)性和環(huán)保性。

（3）綠色生態(tài)住宅小區(qū)引入真空排水系統(tǒng)，利用虹吸原理設(shè)計，排水系統(tǒng)具有密封性，且排水管道中的污水處于壓力流狀態(tài)，污水流速遠大于重力系統(tǒng)中的自凈流速，管道不會出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，避免檢查井的臭氣和溢水現(xiàn)象，改善住宅小區(qū)的環(huán)境質(zhì)量。