李杰

【摘要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城市人口集聚增加，人們逐漸向高空方向拓展生存空間，國(guó)際高層建筑會(huì)議定義40層以上建筑物為超高層建筑。我國(guó)建設(shè)超高層建筑發(fā)展迅速，促進(jìn)了建筑行業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。超高層建筑建造會(huì)對(duì)城市區(qū)域環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，超高層建筑的不科學(xué)設(shè)計(jì)會(huì)造成能源資源浪費(fèi)。如何以最少資源能耗帶來(lái)最大效益是超高層建筑發(fā)展中亟待解決的問(wèn)題。對(duì)超高層建筑給排水系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，充分利用綠色節(jié)能減排技術(shù)保護(hù)環(huán)境節(jié)約資源能源，是推動(dòng)我國(guó)超高層建筑綠色健康發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文對(duì)節(jié)能減排技術(shù)在建筑給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能減排建筑給排水設(shè)計(jì)應(yīng)用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.04.027

1、建筑給排水系統(tǒng)節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用的意義

近年來(lái)，高層建筑數(shù)量不斷增加，使撲救火災(zāi)難度大幅度增加?；馂?zāi)是危害公共安全的主要災(zāi)害，21世紀(jì)后，各國(guó)高層建筑迅速發(fā)展，火災(zāi)發(fā)生次數(shù)不斷增多。為了避免火災(zāi)發(fā)生，降低火災(zāi)損失，需要設(shè)置科學(xué)可靠的消防給排水系統(tǒng)。隨著大氣污染加劇，人們意識(shí)到節(jié)能減排綠色建筑的重要性，高層建筑消防給排水高層設(shè)計(jì)具有更高要求。

1.1給排水系統(tǒng)節(jié)能減排是建筑綠色發(fā)展的要求

目前，我國(guó)加快全面建成小康社會(huì)，城鎮(zhèn)化是人們生產(chǎn)生活方式向城市轉(zhuǎn)型的歷史過(guò)程，改革開(kāi)放后我國(guó)城鎮(zhèn)化率不斷提高，各大城市的高層建筑是城市化發(fā)展產(chǎn)物，高層建筑興起解決了部分城市化問(wèn)題。隨著高層建筑綜合體的發(fā)展，建筑行業(yè)的建筑高度面積不斷發(fā)展，對(duì)建筑機(jī)電設(shè)備提出更高要求，其中建筑給排水系統(tǒng)普遍應(yīng)用于高層建筑。我國(guó)積極響應(yīng)可持續(xù)發(fā)展主題，建筑業(yè)是資源能耗最大的產(chǎn)業(yè)，目前建筑業(yè)節(jié)能減排任務(wù)艱巨，給排水系統(tǒng)節(jié)能減排是建筑節(jié)能的重要部分，加強(qiáng)給排水系統(tǒng)節(jié)能減排是建筑綠色發(fā)展的要求。

1.2給排水系統(tǒng)節(jié)能有利于建筑可持續(xù)發(fā)展

住建部要求北方城市集中供熱新建建筑按照用熱量計(jì)費(fèi)，節(jié)能減排規(guī)劃推動(dòng)能效水平提高成為主要任務(wù)，從規(guī)劃技術(shù)等方面推進(jìn)建筑節(jié)能。節(jié)能減排要求提高機(jī)電系統(tǒng)節(jié)能效率，采用新型設(shè)備更新落后耗電設(shè)備，對(duì)電機(jī)系統(tǒng)實(shí)施變頻調(diào)速等節(jié)能改造率?？沙掷m(xù)發(fā)展是我國(guó)發(fā)展的重要指導(dǎo)，能源有效利用度成為評(píng)價(jià)建筑物先進(jìn)的重要指標(biāo)。給排水系統(tǒng)是建筑物的重要部分，現(xiàn)有的給排水技術(shù)動(dòng)力設(shè)備中主要應(yīng)用變頻技術(shù)，現(xiàn)有的節(jié)能給排水安全方式仍存在缺陷。有必要加強(qiáng)建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的節(jié)能減排技術(shù)研究。

2、建筑給排水設(shè)計(jì)節(jié)能減排技術(shù)研究

2.1應(yīng)用節(jié)能配水器具

我國(guó)建筑行業(yè)快速發(fā)展帶動(dòng)給排水專業(yè)的發(fā)展，可以借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建筑給排水設(shè)計(jì)的快速發(fā)展。需要規(guī)范實(shí)施公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，建立公共建筑模型數(shù)據(jù)庫(kù)，提出推廣運(yùn)用高質(zhì)量閥門管材，推廣雨水收集利用技術(shù)。傳統(tǒng)鍍鋅鋼管易生銹，鍍鋅鋼管長(zhǎng)期使用會(huì)導(dǎo)致接頭處腐蝕滲水，PVC管可以解決鍍鋅鋼管存在的問(wèn)題。根據(jù)民用建筑節(jié)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，公共衛(wèi)生水龍頭采用紅外自動(dòng)感應(yīng)式控制，節(jié)水型噴頭噴水量約9L/min，合理運(yùn)用節(jié)能型配水器具對(duì)建筑節(jié)水具有重要意義。

2.2合理選擇變頻水泵

城市需要合理利用雨水資源，按照城鄉(xiāng)供水管理?xiàng)l例規(guī)定，新建建筑需要配套建設(shè)雨水收集利用系統(tǒng)。目前，節(jié)能減排得到群眾的廣泛關(guān)注，建筑給排水設(shè)計(jì)需要深入節(jié)能減排理念，有關(guān)節(jié)能減排設(shè)計(jì)的研究較多。高層建筑中，低區(qū)給排水要重點(diǎn)考慮市政給水管網(wǎng)，重視生活給水管道減壓節(jié)流，管道出水壓力過(guò)大會(huì)突發(fā)超壓出水流問(wèn)題，導(dǎo)致出現(xiàn)水壓過(guò)高引起水資源浪費(fèi)?？茖W(xué)合理地選擇變頻水泵可以避免傳統(tǒng)供水系統(tǒng)帶來(lái)的不利影響，與普通供水設(shè)備相比，變頻調(diào)速裝置可以節(jié)約30%的能量。

3、建筑給排水系統(tǒng)節(jié)能減排設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

3.1管道配件選擇不當(dāng)

現(xiàn)代城市建筑中，給排水高層建設(shè)會(huì)耗費(fèi)較多資金，排水系統(tǒng)主要利用各種管道及附屬結(jié)構(gòu)排出生活污水，建筑設(shè)計(jì)者需要根據(jù)規(guī)范做好給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，目前建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題主要包括管道配件問(wèn)題、排水污染問(wèn)題等。城市給水網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃通常以增強(qiáng)供水管網(wǎng)壓力的方式為主，高層建筑物給排水管道設(shè)計(jì)中，需要設(shè)計(jì)人員選擇合適的給水應(yīng)用設(shè)施，保證給水構(gòu)件應(yīng)用質(zhì)量。實(shí)際設(shè)計(jì)中，受人工成本等因素限制，部分設(shè)計(jì)人員對(duì)管道工作判斷出現(xiàn)平偏差會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)管道泄漏等問(wèn)題。

3.2排水管道泄漏

部分建筑物可能出現(xiàn)供水不足、供水系統(tǒng)能耗較大等問(wèn)題，原因可能是用戶未掌握水流速度導(dǎo)致水資源浪費(fèi)。一些建筑物給排水系統(tǒng)距離較近，建筑物供水系統(tǒng)包括熱水供應(yīng)，部分給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理會(huì)導(dǎo)致等待時(shí)間長(zhǎng)。建筑物設(shè)計(jì)未對(duì)熱水循環(huán)系統(tǒng)優(yōu)化，熱水循環(huán)管道設(shè)計(jì)中未采取保溫措施。建筑總體排水管道通常設(shè)置在地下深處，排水管道發(fā)生泄漏會(huì)對(duì)周圍土地造成污染。部分建筑物排水系統(tǒng)水壓設(shè)置不足，建筑物給排水設(shè)計(jì)不合理會(huì)影響居民生活質(zhì)量。

4、建筑給排水系統(tǒng)節(jié)能減排技術(shù)設(shè)計(jì)應(yīng)用

我國(guó)能源總量豐富但能源利用率較低，與我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力與國(guó)際地位不相稱。近年來(lái)，我國(guó)城鎮(zhèn)給排水系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，城鎮(zhèn)人口平均綜合用水量為300L/d，使用給水前置設(shè)備每年可以節(jié)省給水能耗100.4億kWh。加強(qiáng)建筑給排水系統(tǒng)節(jié)能減排技術(shù)設(shè)計(jì)具有重要意義，合理對(duì)給水管道進(jìn)行節(jié)流減壓處理、有效使用雨水資源、應(yīng)用性能較好的設(shè)備，可以促進(jìn)建筑給排水系統(tǒng)節(jié)能減排。建筑小區(qū)中水系統(tǒng)如圖1所示。

4.1優(yōu)化供水管道設(shè)計(jì)

市政工程中，供水管道水壓不變時(shí)，高層建筑易出現(xiàn)供水困難問(wèn)題，改善水壓?jiǎn)栴}能夠保證高層建筑正常供水。高層建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要優(yōu)化原有供水管道，減少建筑物對(duì)水資源的消耗。建筑物給排水設(shè)計(jì)中需要采用不同的管道設(shè)計(jì)方法，高層住戶采用普通給排水管道，底層用戶采用市政工程給排水管道，保證高層用戶正常供水。建筑工程熱水主要由電能加熱，可以采用太陽(yáng)能為熱能供源，保證使用清潔能源。目前，我國(guó)太陽(yáng)能利用技術(shù)成熟，許多建筑供水系統(tǒng)應(yīng)用太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)熱能供應(yīng)。城市中水系統(tǒng)如圖2所示。

4.2合理選擇管道材質(zhì)

目前，我國(guó)開(kāi)始限制建筑給水管道的最大壓力值，通常根據(jù)用戶用水量制定值域。給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，以用戶用水量為參考數(shù)據(jù)，對(duì)污水進(jìn)行集中處理，減少環(huán)境污染。實(shí)際應(yīng)用水超過(guò)額定水量會(huì)對(duì)機(jī)器造成損壞。給排水管道減壓處理中需要綜合考慮多種因素，供水管道工程涉及多種設(shè)備，管道的選材通常選用金屬材質(zhì)，但金屬管道長(zhǎng)期使用對(duì)人體健康造成危害，可以選用PVC管道避免出現(xiàn)生銹情況，保證水資源清潔。在給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中綜合考慮相關(guān)因素，能夠保證水資源最大利用率。屋面雨水收集與工藝流程如圖3所示。

4.3改進(jìn)中水管道設(shè)計(jì)

近年來(lái)，工業(yè)廢水大量排放使區(qū)域水資源生態(tài)環(huán)境污染嚴(yán)重。需要開(kāi)展中水管道回收處理工作，綜合處理小區(qū)日常生活工業(yè)污水，實(shí)現(xiàn)節(jié)約小區(qū)水資源回收處理，減少工業(yè)廢水對(duì)區(qū)域生態(tài)資源的污染。設(shè)計(jì)人員應(yīng)關(guān)注中水管道設(shè)計(jì)，水管道連接距離嚴(yán)格控制為0.5m，中水管道布設(shè)選在小區(qū)排水管上方與小區(qū)飲水管下方。設(shè)計(jì)人員需要加大給排水系統(tǒng)的性能設(shè)計(jì)，避免出現(xiàn)小區(qū)水資源受到嚴(yán)重污染等現(xiàn)象。

4.4正確選擇新型的或節(jié)水型的管道與水壓儀表

隨著城市高層建筑的數(shù)目越來(lái)越多，建筑給排水管道的設(shè)計(jì)成為了建設(shè)重點(diǎn)，高層建筑在管道設(shè)計(jì)需要考慮更多的因素，管道和水表儀器為了減少誤差必須加大對(duì)新型管材的研發(fā)。如靜音管和管材的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，減少了給排水管道的熱塑性損失和管道阻力的損耗，減少因長(zhǎng)期使用熱塑性鍍鋅鋼管材而造成的嚴(yán)重水質(zhì)和環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)了節(jié)水環(huán)保節(jié)能目的。其次，相關(guān)配件的選擇也要經(jīng)濟(jì)與性能綜合考慮。因?yàn)榕渌托l(wèi)生器具是整個(gè)建筑給水管理系統(tǒng)的核心和終端，設(shè)計(jì)者通常應(yīng)該在裝修成本允許的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇配水器具使用充氣閥芯水龍頭、陶瓷閥芯水龍頭、節(jié)水腳踏延時(shí)開(kāi)關(guān)自閉閥和節(jié)水腳踏開(kāi)關(guān)淋浴器等，減少濺水，最大限度的有效節(jié)約用水。裝修用戶在選擇裝修的配水器具時(shí)候，我們可以盡量選擇采用沖水量小、采取真空吸力的坐便器，雙檔自動(dòng)沖洗，減小沖水量，節(jié)約日常的用水。此外，設(shè)計(jì)者在裝修時(shí)還要根據(jù)自己的物業(yè)管理和裝修業(yè)主的實(shí)際要求來(lái)為設(shè)計(jì)者選擇合適的水表，水表一般要同時(shí)具備自動(dòng)閥控、抄表和預(yù)付費(fèi)三種功能，合理的控制水量。

4.5優(yōu)化消防貯水池設(shè)計(jì)

在提高高層建筑給排水系統(tǒng)的節(jié)能減排性能時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要優(yōu)化消防貯水池設(shè)計(jì)。近年來(lái)，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注建筑消防安全問(wèn)題。與高層建筑中的居民生活用水量相比，消防用水量更大。因此，消防貯水池不僅需要滿足滅火需求，還需要滿足火災(zāi)延續(xù)期間的用水需求。火災(zāi)事故具有突發(fā)性和不確定性，當(dāng)水不流動(dòng)并且長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存在貯水池中時(shí)，水質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，甚至出現(xiàn)二次污染的情況。為滿足生活用水水質(zhì)要求，工作人員需要經(jīng)常更換消防貯水池內(nèi)的水，而這又造成了水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。因此，為避免水資源浪費(fèi)，在開(kāi)展高層建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)優(yōu)化消防貯水池設(shè)計(jì)，將消防貯水池和生活貯水池分開(kāi)建設(shè)，從而保證消防貯水池的獨(dú)立性，在延長(zhǎng)消防貯水池的換水周期的同時(shí)，避免影響建筑生活用水質(zhì)量。此外，設(shè)計(jì)人員還可以將消防貯水池與園林水景或游泳池相結(jié)合，進(jìn)一步提高水資源的利用率。在設(shè)計(jì)高層建筑時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以讓一個(gè)消防貯水池同時(shí)供應(yīng)多個(gè)建筑。當(dāng)水壓較低時(shí)，工作人員可以利用加壓水泵來(lái)滿足高層建筑的用水量。

4.6充分利用雨水，提高水資源利用率

雨水再利用是當(dāng)前解決水資源短缺問(wèn)題的有效方式之一。因此，為實(shí)現(xiàn)高層建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綠色化，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分利用雨水資源，提高水資源利用率，最大化地節(jié)約水資源，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。具體而言，在設(shè)計(jì)高層建筑給排水系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)以收集雨水為目的來(lái)設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)，并且采取相關(guān)處理措施，使處理后的雨水達(dá)到中水標(biāo)準(zhǔn)。處理后的雨水可應(yīng)用于綠化、廁所沖洗等，從而有效減少水資源的浪費(fèi)。雨水再利用的整個(gè)流程為：工作人員先將雨水引入雨水沉砂池，經(jīng)過(guò)初步凈化后，使其流入蓄水池，并且對(duì)其進(jìn)行氯消毒，最終將其排入中水管道系統(tǒng)。雨水再利用能夠減少水資源污染，從而在保證居民正常生活質(zhì)量的同時(shí)，有效減輕當(dāng)?shù)氐挠盟?fù)擔(dān)。另外，在設(shè)計(jì)高層建筑地下給排水系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)做好自然采光與通風(fēng)設(shè)計(jì)，科學(xué)合理地設(shè)置通風(fēng)口和井下格局，最大限度地減少電力通風(fēng)設(shè)備和動(dòng)力風(fēng)孔的使用數(shù)量。在鋪設(shè)地下輸水管道時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)具體的地下環(huán)境狀況來(lái)確定管道分節(jié)的長(zhǎng)度。對(duì)于井下環(huán)境惡劣、積水很深的區(qū)域，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)增設(shè)維護(hù)工具暗格箱。中水循環(huán)系統(tǒng)的主要作用是，實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)利用，提高水資源的利用率。在設(shè)計(jì)中水循環(huán)系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)控制好水壓，因?yàn)檫@將直接關(guān)系到建筑的節(jié)水效果，水管壓力過(guò)大還會(huì)造成安全問(wèn)題。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)建筑頂層供水需求來(lái)選擇合適的給排水管道，從而在保證給排水系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性的同時(shí)，減少水資源的浪費(fèi)。

4.7建立完善的建筑內(nèi)部循環(huán)熱水供應(yīng)系統(tǒng)

為實(shí)現(xiàn)高層建筑給排水系統(tǒng)的節(jié)能減排目標(biāo)，在開(kāi)展建筑節(jié)能減排設(shè)計(jì)工作時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)將綠色環(huán)保、節(jié)能減排理念落實(shí)到設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)中。高層建筑節(jié)能減排設(shè)計(jì)不僅需要滿足人們?cè)絹?lái)越高的生活質(zhì)量要求，還需要避免資金浪費(fèi)。目前，雖然熱水系統(tǒng)在住宅小區(qū)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但是許多住宅小區(qū)仍存在熱水供應(yīng)不足的問(wèn)題，這不僅影響了房屋建筑的舒適性，還造成了水資源浪費(fèi)。因此，在設(shè)計(jì)高層建筑內(nèi)部循環(huán)熱水供應(yīng)系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要保證熱水溫度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，避免出現(xiàn)無(wú)效冷水的情況，從而減少給排水系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中水資源的浪費(fèi)。此外，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)做好阻力平衡設(shè)計(jì)以及熱水管網(wǎng)布置設(shè)計(jì)，完善循環(huán)熱水供應(yīng)系統(tǒng)，并且根據(jù)相關(guān)建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，綜合考慮成本與工期，保證循環(huán)熱水供應(yīng)系統(tǒng)的科學(xué)性和合理性，從而避免水資源浪費(fèi)。

結(jié)束語(yǔ)：

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市居住人口不斷增加，建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)工作需要順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展原則，合理運(yùn)用市政管網(wǎng)給排水余壓，達(dá)到城市能源清潔綜合利用目的。文章通過(guò)建筑物給排水系統(tǒng)分析，應(yīng)用節(jié)能減排技術(shù)對(duì)給排水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，控制水流速度減少水資源浪費(fèi)，通過(guò)應(yīng)用太陽(yáng)能裝置對(duì)水進(jìn)行恒溫加熱。未來(lái)建筑發(fā)展中，積極應(yīng)用節(jié)能減排技術(shù)對(duì)給排水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，大力宣傳節(jié)能理念，提高水資源利用率。

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