試論建筑給排水設計中的節水途徑

曾偉凱

福建省五建建設集團有限公司 福建 泉州 362000

引言

建筑的給水系統指的是將地下水經過專業設備引入到自來水管道，輸送到房屋內，以滿足人們的日常生活所需。給水系統所提供的水資源，除了基本的生活用水和飲用水之外，還包括消防用水。排水系統指的是對生活廢水和污水進行集中處理后統一排放到室外。給水與排水系統盡管功能不同，但對水質的質量都有要求。特別是在建筑行業飛速發展的新時期下，給排水系統設計的合理性、規范性、環保性，將直接關系到人們的生活質量與居住體驗[1]。給排水系統的設計中融入綠色環保理念，減少水資源的浪費與損耗，提高水資源的利用率，既是建筑設計的基本要求，也是現代化城市的建設目標。

1 建筑給排水系統設計存在的問題

如今，建筑施工中對節能、節水技術的應用越發重視。先進、科學的技術為建筑給排水系統帶來的積極作用也是顯而易見的。但在節水技術的應用方面，目前尚存在許多不足之處，施工人員應該客觀、全面的分析節水技術的應用情況，在實踐中不斷積累經驗，總結教訓，提高技術應用的合理性與科學性。筆者總結了建筑給排水設計中節水技術應用的不足。

1.1 管道滲漏嚴重

一些老舊建筑的給排水管道存在嚴重的質量隱患，管道材料缺乏抗腐蝕性能，隨著使用時間的延長，很容易出現管道氧化、管道銹蝕等問題，從而引起管道漏水和滲水，加重水資源的浪費。特別是管道銹蝕后，會嚴重降低供水質量，還可能造成生活用水污染，對居民的身體健康帶來不良影響。

1.2 冷熱水供應系統的資源浪費問題嚴重

調查顯示：我國半數以上的建筑采用的是冷水與熱水同時供應模式，冷熱水的供應系統主要是燃氣熱水器。這種供水模式有一個顯著特點：管道中的冷水排出后，管道才能排出熱水。如果水溫太高，要想用冷水降溫，也需要一個溫度調節過程，所以水資源的浪費是不可避免的。如果不從根本上優化給排水系統的設計模式，也就無法徹底解決水資源浪費問題。

1.3 排水管道、閥門等配件設計不合理

水管出現滲漏水問題，主要是管道腐蝕以及閥門質量差等因素造成的。部分建筑的排水管道只做了預埋，沒有再做其他處理，金屬材質的水管會隨著時間而出現腐蝕問題，繼而形成裂縫，導致滲漏。還有的管道接縫、接口閥門、法蘭部位滲漏水，比如水池、抽水馬桶、水箱的浮球閥損壞，水管中大量用水，造成水資源的嚴重浪費。如果管道和閥門在用水高峰期松動，還可能造成水管破裂。

1.4 熱水系統引起的熱能與水資源浪費

建筑中的熱水系統由閥門、循環泵、附加管道等組成，管道出口與存儲熱水的部位相連的這段距離中管道內的水溫并不高，無法很好地滿足生活所需。因此在燒好熱水后，通常需要先放掉一些冷水，熱水和冷水才能相互混合，達到正常的使用溫度。在放掉冷水的過程中，也會浪費一部分熱能與水資源。冷熱水的壓力不均衡、循環回水管道的設計不合理，是集中供熱系統的主要問題，因此不能形成有效的熱循環，還會給居民的用水帶來不便[2]。

1.5 水壓過高導致浪費

建筑給排水系統的設計，首先要利用市政壓力，在市政壓力無法滿足施工需求的情況下，則需要加壓。加壓方式有兩種：一種是變頻供水；另一種是利用高位水箱的重力供水。但無論哪一種加壓方式，都需要采用減壓閥分區措施。如果減壓閥的選擇不合理，或者分區不科學，特別是減壓閥不節能、減壓值或減壓比過大，則很可能造成減壓閥失靈，從而埋下用水安全隱患，而且生活水箱設置的位置太高，也很容易被污染。在建筑高度超過100m的情況，如果還采用并聯供水模式，則會嚴重增加輸水管道的承壓，水管有爆裂風險。分區不合理還可能提高衛生器具配水點的水壓，比如分區后，各個區的最底層配水點的靜水壓要高于衛生器具的額定流量出水水壓，從而造成衛生器具的實際出水流量過大，漏水量和水擊的震動噪音太大，嚴重情況下還可能導致管道或者閥門破裂。

1.6 衛生器具與配水器具造成的水資源浪費

在住宅建筑的生活用水中，衛生器具用水占有重要部分，比坐便器、浴缸、淋浴用水幾乎超過生活用水的70%，其中僅僅是便器沖洗用水就達到了30%左右。傳統的便池抽水器的給水配件，無論是密封性還是耐用性都比較差，經常存在“跑水、冒水、漏水”等問題，比如低位沖洗水箱通常使用的是直落上導向球型排水閥，由于密封性較差，所以很容易滲漏水。還有的衛生器具、配水器具的能耗過高，存在水資源浪費嚴重等問題。比如蹲式大便器的沖洗水箱位置過高，一次沖水量便達到了12L/s。

2 建筑給排水系統的設計技術

2.1 雨水滲透技術

回收并利用雨水，是建筑給排水設計的重要技術之一。雨水滲透技術的應用原理為：利用專業設備收集雨水，并把雨水匯入建筑排水系統中，以作為建筑供水的一部分，一方面可以節約水資源，另一方面還不會對地下水造成污染。雨水滲透技術主要有兩種應用方式：一是滲透地面技術；另一種是滲溝管溝技術。滲透技術通常是根據建筑范圍來對建筑環境進行改良，采用人工滲透技術鋪設一層多瀝青路面，并保證良好的透水性能。在不違反綠色建筑施工要求的情況下，盡量增加綠化面積，提高雨水的滲透能力，盡可能地過濾掉雨水中的污染物，提高生活用水質量[3]。滲透管溝技術主要是在地下鋪設滲透管溝，采用的是透水性良好的穿透管與無砂混凝土，并且在管溝周圍填充礫石。滲水管具的優勢是滲透性好、占地面積小、蓄水性能優越，缺點是容易堵塞，不易清洗。所以，在雨水匯入給排水系統后，應該對雨水進行集中凈化處理，如果只用來沖廁、洗車，則只需要簡單處理即可。

2.2 空氣熱泵技術

空氣熱泵是一種熱量提升裝置?？諝庠礋岜脽崴畽C組由以下幾部分組成：膨脹閥、儲水箱、壓縮機、過濾器、蒸發器、儲液罐、冷凝器等，其工作原理為：收集熱能，利用熱能加熱水資源。當熱能與水資源相互接觸后，會產生氣化作用，利用壓縮機制熱后會產生氣體，在制冷劑的作用下，氣體會持續循環，最終起到對水加熱的效果。制冷劑是熱泵產品的媒介，在-40℃的環境中，制冷劑會汽化，因此加熱效果顯著?？諝鉄岜眉夹g具有較高的應用價值，符合綠色建筑的環保要求。所以，為了提升建筑給排水系統的節能效果，應深入研究空氣熱泵技術。

2.3 供水壓力的設計

建筑給排水系統供水壓力是否合理，直接決定了建筑的節水效果。傳統的給排水系統中，經常存在因水壓設置不合理而造成的水資源浪費問題，比如日常用水過程中，水壓太大就會增加出水量和用水量。針對這一問題，在設計給排水系統時，應該充分考慮水壓與用水需求之間的關系，在不影響日常用水的情況下盡量降低供水壓力，避免水流量大、水流速度太快而對水資源造成的浪費。供水壓力的設計可以從兩方面著手：一是限定配水點的實際水壓，避免因水壓標準問題而導致的水資源浪費。二是采用減壓技術，在給水系統中安裝減壓孔板、減壓閥、節流孔等減壓裝置，避免水壓過高而引起超壓出流現象。與減壓閥相比，減壓孔板的經濟性更好，而且便于維護。但減壓孔板只能降低動壓，不能改變靜壓，所以穩定性略差，而且容易堵塞，所以只適用于水質良好、供水壓力穩定的情況[4]。

2.4 開發第二水源

第二水源通常指的是生活排水和雨水，提高對第二水源的利用率能夠節約大量水資源。建立蓄水池用來回收雨水，采用凈化技術處理雨水，讓雨水的水質達到用水標準。在各類建筑的排水量中，占比最高的是賓館與飯店，約87%左右；其次便是住宅建筑，69%左右。根據污染程度，可將建筑排水分為兩種：一種是生活污水，通常指的是對環境污染較為嚴重的生活排水，比如糞便污水；另一種是生活廢水，比如洗衣、洗菜、沐浴產生的廢水。生活排水中的洗菜、洗衣等廢水都可以用來沖洗廁所。凈化水質較好的生活排水后，使之滿足《生活雜用水水質標準》，可以將水資源用于環境、市政、生活等方方面面，第二水源的充分利用，不僅可以減少建筑用水量，而且還能緩解城市用水壓力。

2.5 太陽能的利用

太陽能是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，具有較高的熱能轉化效率，所以提高對太陽能的利用率也是建筑給排水系統節能的重要措施。把太陽光能轉化為熱能與電能，可以大幅度降低建筑能耗。近年來，隨著科學技術的飛速發展，太陽能在熱水供應系統中的應用越發廣泛，設計太陽能熱水系統時，需要充分考慮當地的氣候、溫度、水流平衡以及集熱器本身的性能特點。但現階段我國對太陽能的利用率還需要進一步提高，在技術層面上還有很大的進步空間。除此之外，還要深入研究集熱器，力爭獲得技術上的突破，提高對太陽能資源的利用率。

3 建筑給排水系統的節水措施

3.1 合理設計給排水系統

建筑給排水系統的設計，需要合理規劃、充分利用室外管網，并安裝加壓裝置。為了避免因水壓太大而造成的水資源浪費，施工時應綜合了解建筑特點，合理規劃各個區域的用水量，采用豎向分區方式。在排水管道中的靜水壓超過0.35MPa時，必須提高警惕，采取調節靜水壓以及減壓措施。設計洗浴間的給排水系統時，管道的靜水壓力應低于0.45MPa。高層建筑的用水時間不夠集中，用水量并不均勻，所以可采用水箱與水泵聯合供水的方式來處理這些問題?？茖W使用變頻泵組為建筑提供供水壓力，如果是大型商業建筑，設計人員還需要為給排水系統配備輔助水泵、變頻泵組、輔助氣壓罐等設備，并保證各類設備能夠彼此配合，充分發揮其節水功能，保證建筑供水的穩定性、安全性與可靠性。

3.2 利用市政供水壓力實現分區供水

城市建筑的給排水系統，其網管末端的壓力為0.3～0.4MPa，在設計中應該充分利用這一壓力，以實現低層、多層建筑供水系統的節能功效。對于建筑中較低的樓層，為了提高節水效果，應充分利用市政管網的余壓進行供水。對供水系統進行科學分區，是建筑節水節能的重要措施。設計人員可以對給水壓力設備分區，同一個分區設置同一套壓力設備。盡管從理論上而言，分區越多，節水效果就越好，然而，實踐中卻很難在泵房內保持足夠的供水壓力，而且投入的管道、設備越多，維護與管理成本就會越高[5]。供水壓力設備是建筑能耗最大的設備之一，應用最多的設備是水泵，如何選擇水泵將直接決定節水效果。變頻泵可以根據水量自動調節轉速，從而很好地改變水流量、揚程以及功率。所以，在給水設備的選擇中，應優先選擇變頻設備，尤其是可以充分利用市政水壓的無負壓變頻給水設備。

3.3 合理利用自然能源

在建筑給排水系統的設計中，最常用到的自然能源有雨水、太陽能等。尤其是太陽能技術，在光照充足的地區應用已經十分廣泛，利用太陽能，可直接對冷水加熱。收集雨水后，需要用專業設備和化學藥劑進行處理，使之可用于綠化灌溉中。雨水收集需要注意兩點：①連接屋頂和地面的雨水引導導管，把雨水引入地面的沉砂池內，經沉淀后去除雨水中的雜質。②消毒雨水，保證雨水的安全性。

4 結束語

總之，科學的設計建筑給排水系統，能夠節約大量水資源，對于全面落實綠色施工理念、推動文明城市建設具有重要意義。因此，應深入研究、持續優化節水技術，合理選擇節水設備，提高水資源與自然資源的利用率，以推動綠色建筑的可持續發展。