徐林 劉海洋 張泉新

(1.山東舜誠建筑設計有限公司，山東 濰坊 261061； 2.山東農(nóng)業(yè)大學勘察設計研究院，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)，如果在設計以及施工時認真執(zhí)行節(jié)能理念，那么能夠在很大程度上減少能源的消耗，所以越來越多的建筑施工企業(yè)開始在給排水設計中引入先進的節(jié)能技術，實現(xiàn)排水施工水平以及經(jīng)濟效益的提高?；诖?，本文基于節(jié)能理念下，重點分析了建筑給排水設計施工常用技術以及應用的優(yōu)勢，旨在為建筑給排水設計施工中節(jié)能技術的有效利用提供有價值的參考。

1 節(jié)能理念下的建筑給排水設計施工常用技術

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]。針對此情況，在設計以及施工時會將兩系統(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，建設成本提高的同時，水資源浪費嚴重。生活用水與消防用水分離，設置成單獨的體系，可實現(xiàn)豎向分區(qū)壓力值高效控制，降低了能源損耗。

1.2 清潔能源的應用

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

1.3 熱水供應循環(huán)系統(tǒng)

熱水供應循環(huán)系統(tǒng)屬于高科技產(chǎn)品，緩解了中央熱水系統(tǒng)管路長造成熱水使用前無法及時獲取合適水溫的問題。此系統(tǒng)使用的是支管循環(huán)、立管循環(huán)模式，減少了無效冷水浪費。熱水供應系統(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，要嚴控水壓，特別是減少水壓過大；此系統(tǒng)選擇的管材耐熱性較好，能夠滿足熱水流動需求；在安裝時要對此系統(tǒng)運行原理充分掌握與了解，保證安裝的質(zhì)量能夠達到預期效果。

1.4 中水的開發(fā)和利用

中水指的是加工處理以后用于生活的水資源，給排水技術的運用可影響中水處理效果。當前我國中水處理系統(tǒng)中常見的方法是收集雨水，采用系統(tǒng)進行加工。中水系統(tǒng)在凈化水時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、物理化學法及膜法。通過將建筑物樓頂、小區(qū)道路中設計相應的雨水引流系統(tǒng)，收集雨水，儲存在水池內(nèi)，這些雨水在經(jīng)過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

在建筑給排水中，此技術也是極其常見的，工作原理是排水時以空氣代替水資源，在經(jīng)過技術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)水技術運用中，為確保潔具、下水道能夠達到較好的沖洗效果，會在排水工程中采用真空技術，以空氣代替水，通過真空負壓形成高速氣水混合物，沖洗干凈潔具污水、污物，實現(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、控制設備、管道等。其中真空泵排水管道可產(chǎn)生40-50kPa 負壓，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節(jié)水效果非常不錯，平均節(jié)水量高達40%左右，特別是在辦公樓內(nèi)，節(jié)水率高達70%。

2 節(jié)能理念下的建筑給排水設計施工案例分析

2.1 案例概述

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

2.2 節(jié)能材料的使用

此項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、氨濃度符合國家規(guī)定。同時內(nèi)墻面、地面、裝飾材料等指標也是按照《民用建筑設計統(tǒng)一標準》（GB50352-2010）采購的。外圍護材料使用的是裝飾性較強的構(gòu)件，例如金屬隔熱型材、節(jié)能化學建材、節(jié)能木地板等，不僅導風、遮陽效果好，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)能設備，VRV 室外機噪聲小，浮筑樓板施工時基底設計了相應的減震墊，連接減震彈簧，降噪效果非常好，同時降低了水循環(huán)時發(fā)出的聲響。

2.3 雨水可再生水資源的利用

此施工案例中設計了雨水截污系統(tǒng)，根據(jù)要求收集儲存雨水資源，增強給排水系統(tǒng)，尤其是排水功能可減少城市內(nèi)澇發(fā)生概率，在海綿城市建設中發(fā)揮了非常重要的作用。雨水資源二次利用時修建了雨水調(diào)蓄池，凈化處理以后的水資源滿足用水要求。雨水排水管道設計時，室外雨水流經(jīng)雨水口以后存儲于蓄水池內(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)。此項目地下一層車庫也設計了相應的中水處理系統(tǒng)，計量水表安裝于中水機房末端，計算中水回用量的同時，實現(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，所以設計及施工時安裝了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，光伏設備安裝時處于正南方，并且下方安裝了鋼構(gòu)架，將其提升至機房屋面同等高度，樓梯間、走廊等一些公共區(qū)域照明均使用的太陽能發(fā)電。另外，將熱水干管循環(huán)進行了升級改造，保證高效且可靠循環(huán)，達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、規(guī)格、性能均按照節(jié)能要求設計及執(zhí)行。

2.5 空氣能源的利用

此案例給排水設計時使用了空氣源熱水系統(tǒng)，充分利用了此技術的特點，實現(xiàn)了加熱目的，取代了原來的火能及電能加熱。熱水傳輸極易受溫差影響，散熱速度快，進而導致資源浪費嚴重。在運用此技術時，站在節(jié)能及環(huán)境保護視角下，強化了給排水功能。此項目餐廳占地面積是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)品均屬于二級能效，性能也和《熱泵熱水機（器）能效限定值及能效等級》（GB29541-2013）要求相符，具體能效等級見表1。

表1 能源效率等級指標

2.6 管道設計方案的優(yōu)化

此案例生活污水管道設計時，室內(nèi)污水和廢水采用的是分流法，廢水經(jīng)地下車庫中水回用系統(tǒng)處理以后再次使用到了綠化中；室外雨水和污水進行分流，最后流入雨污排水管內(nèi)；場地內(nèi)污水、廢水通過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，地庫設計了隔油池，廚房廢水流入隔油池進行處理以后進入污水管。給排水管設計時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計施工發(fā)展趨勢

3.1 使用節(jié)水性能好的器具設備

當前市場中的器具設備較多，要想實現(xiàn)建筑給排水設計施工節(jié)能效果，需要從節(jié)水性能好的器具設備著手，在未來發(fā)展中，這些節(jié)能降耗效果好的器具設備也會得到大范圍的應用。例如在建筑給排水中，閥門是極其常見的配件，類型較多，質(zhì)量參差不齊，這對于用水質(zhì)量也會帶來直接影響。通常情況下，截止閥和閘閥相比較，前者閉水性更強，如果和蝶閥相比較，閘閥性能更好。如果條件一樣時，要以節(jié)水性能更好的閥門為主。選擇水龍頭時，同樣也應該遵循節(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)水量會高達20%-30%。節(jié)水型水龍頭處于出水量較大以及靜壓較高時，節(jié)水節(jié)能作用會更加明顯。節(jié)水型潔具包含大小便器，當前我國主要推廣及使用的是6L 水箱節(jié)水型大便器，在未來小容積水箱及兩檔沖洗水箱大便器會得到廣泛使用，主要是由于兩檔沖洗水箱沖洗小便過程中，沖洗量僅是3L；大便沖洗量是6L。除此之外，還有延時自閉式、光電控制式器具，出水時間可實現(xiàn)有效控制，降低了因為長時間流水而導致的水資源浪費現(xiàn)象的發(fā)生，節(jié)水效果也非常不錯。選擇沐浴噴頭時也要突出節(jié)水效果，一般情況下淋浴噴頭流量是20L/分，使用節(jié)水型噴頭流量僅是9L/分，水資源節(jié)約了50%左右。由此可見，選擇的衛(wèi)生潔具、配水器對于建筑節(jié)能效果有著直接影響，所以以后的建筑給排水設計施工中，這些節(jié)水性能較好的器具設備會得到較好的推廣及應用。

3.2 給排水系統(tǒng)智能化

隨著信息技術的快速發(fā)展，建筑給排水中智能系統(tǒng)將會得到廣泛應用，基于建筑整體，將給排水設備、通信網(wǎng)絡集于一體，實現(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，制定科學合理的給水系統(tǒng)。在排水系統(tǒng)中，污水泵設計為自動控制，施工企業(yè)可以實時監(jiān)控及檢測排水系統(tǒng)運行情況，判斷其是否存在污水集水井、廢水集水井水位超限；控制排水泵開關；發(fā)生故障時能夠及時報警等。在確保系統(tǒng)運行正常的同時，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)展速度越來越快，給排水設計施工中如果依然采用傳統(tǒng)理念很難滿足多樣化的需求，所以建筑給排水設計施工中除了要將設計方案進行優(yōu)化以外，還應該積極主動地引進節(jié)能技術與材料，強化給排水結(jié)構(gòu)合理性、功能性，在滿足城市發(fā)展需求的同時，實現(xiàn)經(jīng)濟、環(huán)境利益雙豐收。