戴輝自，劉軍，秦硯瑤

（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司綠色建筑技術(shù)中心，重慶400016）

重慶地區(qū)某三星級(jí)綠色建筑雨水收集系統(tǒng)分析

戴輝自，劉軍，秦硯瑤

（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司綠色建筑技術(shù)中心，重慶400016）

基于重慶市降雨特點(diǎn)，對(duì)重慶市某綠色建筑三星級(jí)項(xiàng)目的雨水收集系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際使用情況，將雨水用于綠化灌溉、道路澆灑及試驗(yàn)用補(bǔ)水。該文詳細(xì)計(jì)算了收集雨水量和雨水回用需求量，進(jìn)行了用水量平衡分析；并從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)分析了該雨水收集系統(tǒng)的投資回收期約為7.2年，為其他項(xiàng)目的雨水收集系統(tǒng)應(yīng)用提供了借鑒。

綠色建筑；雨水收集；雨水回用；逐月降雨量；場(chǎng)地徑流

0 引言

雨水作為一種資源在綠色建筑應(yīng)用中具有重要意義。我國(guó)淡水資源豐富，但人均占有量?jī)H為世界人均占有量的1/4左右，耕地占有量?jī)H為設(shè)計(jì)占有量的3/4。雨水作為除中水、海水之外的另一類大量性非傳統(tǒng)水資源，其自身的凈化成本相對(duì)于中水和海水具有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。重慶地處我國(guó)西南地區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，常年降水1000～1450mm，大部分降雨集中在夏季[1]。重慶市自2014年11月1日起實(shí)施新的《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》DBJ50/T-066-2014[2]第6.2.10條對(duì)重慶市利用綠色建筑采用非傳統(tǒng)水源進(jìn)行了相應(yīng)引導(dǎo)，根據(jù)相關(guān)綠色建筑項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)實(shí)測(cè)，每平方米辦公建筑年耗水量約1.2m3[3]。根據(jù)中國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部公布的數(shù)據(jù)，截至2015年12月31日，我國(guó)累計(jì)評(píng)價(jià)的綠色建筑量達(dá)到3859個(gè)，總建筑面積為4.44億m2[4]，倘若非傳統(tǒng)水源利用率8%，即可節(jié)水0.426億m3，相當(dāng)于4個(gè)西湖水量。目前，在重慶地區(qū)開展雨水利用的工程較多，但針對(duì)實(shí)際工程的雨水收集系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析（尤其是高星級(jí)綠色建筑）仍然較少。本文通過(guò)實(shí)際工程的分析總結(jié)，對(duì)雨水收集系統(tǒng)在綠色建筑中的應(yīng)用進(jìn)行分析，為重慶地區(qū)其他項(xiàng)目的雨水收集應(yīng)用提供參考和借鑒。

1 雨水資源及雨水利用方式

1.1 重慶地區(qū)的雨水量簡(jiǎn)析

根據(jù)重慶市1961年至2000年的降水氣象數(shù)據(jù)分析，重慶地區(qū)的年總降雨量為1101mm，在4-9月間，月平均降雨量超過(guò)100mm，以7月份為最大，達(dá)到173mm。重慶夏季炎熱，蒸發(fā)量大，綠化灌溉、道路沖洗等需水量大，在一定程度上與雨水的供應(yīng)相吻合。詳見圖1。

圖1 重慶地區(qū)逐月降雨量

1.2 雨水收集利用分析

雨水利用的方式多種多樣，主要可用于綠化灌溉、道路沖洗、抹車洗車、景觀水體補(bǔ)水、實(shí)驗(yàn)用水補(bǔ)水、冷卻塔補(bǔ)水、沖廁所用水等，但各類型的水質(zhì)不盡相同，根據(jù)《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》GB/T18920-2002[5]的要求，沖廁、道路清掃、城市綠化、車輛沖洗的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求見表1所示。除沖廁外，各種水質(zhì)在PH要求上基本無(wú)異，在濁度、溶解性總固體、五日生化需氧量（BOD5）等指標(biāo)上存在部分差異。相對(duì)于沖廁水質(zhì)和景觀水補(bǔ)水、冷卻塔補(bǔ)水的水質(zhì)而言，相應(yīng)的處理費(fèi)用較低。因此，在目前在一些小區(qū)、博物館建筑、綠色建筑中得到了較為廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用于道路沖洗、綠化灌溉等[6-8]。

2 案例分析

2.1 項(xiàng)目概況

該項(xiàng)目為重慶某高校水力實(shí)驗(yàn)樓，擬評(píng)綠色三星級(jí)建筑設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)，主要開展國(guó)內(nèi)各主要水利航道的水力實(shí)驗(yàn)研究，目前土建施工圖設(shè)計(jì)已完成。項(xiàng)目場(chǎng)地周邊開闊，包含4個(gè)試驗(yàn)廳，其中1#試驗(yàn)廳地上一層，局部夾層，總建筑面積4184.48m2；2#試驗(yàn)廳為單層結(jié)構(gòu)，局部有夾層，總建筑面積3301.25m2，鋼管桁架、鋼框架結(jié)構(gòu)，夾層為混凝土框架結(jié)構(gòu)；3#試驗(yàn)廳為單層結(jié)構(gòu)，局部夾層，總建筑面積3116.55m2；4#試驗(yàn)廳為單層結(jié)構(gòu)，局部夾層，總建筑面積31043.58m2。項(xiàng)目總用地面積15.4萬(wàn)m2，場(chǎng)地內(nèi)綠地面積21359m2，建筑屋面面積41562m2，另有約8310m2的室外水力航道模型水面，室外硬質(zhì)鋪裝面積約82769m2。項(xiàng)目在設(shè)計(jì)建造過(guò)程中以三星級(jí)綠色建筑為設(shè)計(jì)目標(biāo)，綜合采用各項(xiàng)技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)“四節(jié)一環(huán)?！?，重視低影響開發(fā)（LID），考慮實(shí)驗(yàn)用水量大，充分利用場(chǎng)地內(nèi)雨水最大限度地降低市政用水量。項(xiàng)目開展水力實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，由于蒸發(fā)、管網(wǎng)漏損等因素需要大量補(bǔ)水，且根據(jù)建設(shè)方對(duì)實(shí)驗(yàn)用水的水質(zhì)要求，基本同綠化灌溉用水，因此，將雨水收集回用一部分用于實(shí)驗(yàn)補(bǔ)水。該項(xiàng)目室外硬質(zhì)鋪裝由于甲方后期的實(shí)驗(yàn)需求，水力模型變動(dòng)較大，占用硬質(zhì)鋪裝場(chǎng)地位置不確定，因此雨水收集系統(tǒng)中優(yōu)先收集屋面雨水、綠地雨水，僅收集部分的硬質(zhì)鋪裝雨水，雨水收集綜合管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮該因素。詳見圖2。

2.2 雨水收集系統(tǒng)利用設(shè)計(jì)計(jì)算

由于雨水的利用方式和水質(zhì)要求各不相同，該項(xiàng)目收集的雨水應(yīng)優(yōu)先保證綠化灌溉和道路沖洗，多余的雨水用于實(shí)驗(yàn)用水的補(bǔ)水。項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)下墊面不同，場(chǎng)地徑流不同，場(chǎng)地徑流系數(shù)亦不同。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，硬屋面、未鋪石子的平屋面和瀝青屋面徑流系數(shù)為0.8～0.9；鋪石子的平屋面徑流系數(shù)為0.6～0.7；混凝土和瀝青路面徑流系數(shù)為0.8～0.9；塊石等鋪砌路面徑流系數(shù)為0.5～0.6；干砌磚、石及碎石路面徑流系數(shù)為0.4；綠地徑流系數(shù)為0.15；水面徑流系數(shù)為1。根據(jù)前文所述的項(xiàng)目下墊面狀況，取項(xiàng)目場(chǎng)地硬質(zhì)路面的綜合徑流系數(shù)為0.8，計(jì)算得硬質(zhì)路面的面積為7.72hm2。

地面徑流量按2年重現(xiàn)期最大24h降雨徑流量計(jì)算。重慶市兩年一遇最大日降雨量為79.7mm。日雨水徑流量計(jì)算：

式中：Q-硬化面雨水設(shè)計(jì)徑流總量（m3）；Φc-綜合徑流系數(shù)，取0.8；Hd-2年重現(xiàn)期日最大降雨量（mm）；F-硬化面匯水面積（hm2）；

計(jì)算得Q=10×0.8×79.7×7.72=4922.27m3。

對(duì)于年可收集雨水量的計(jì)算，根據(jù)近20年的氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，項(xiàng)目所在地年降雨量按照1101mm取值。根據(jù)《建筑與小區(qū)雨水利用工程技術(shù)規(guī)范》GB50400-2006中第4.2.1條規(guī)定，雨水設(shè)計(jì)徑流總量公式：

式中：W為雨水設(shè)計(jì)徑流總量（m3）；Φa為雨水徑流系數(shù)；K為雨水收集系數(shù)（0.6-0.7）；ha為設(shè)計(jì)降雨厚度（mm），取1101mm；F為匯水面積（hm2）；

計(jì)算得W=10×0.7×0.8×1101×7.72=47598.43m3。

2.3 回用雨水量計(jì)算

綠化澆灑用水計(jì)算：按照《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50015-2003（以下簡(jiǎn)稱“給水排水規(guī)范”）中第3.1.4規(guī)定，綠化澆灑用水定額可按澆灑面積1～3 L/（m2·d）設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目室外綠化面積為21359.8m2，用水定額取2L/（m2·d），澆灑月份取5-9月每?jī)商鞚矠⒁惶欤?-4月以及10-12月每五天澆灑一天，全年需澆灑日數(shù)約為117天。綠化日用水量Q天=2×21359.8÷1000= 42.72m3/d，綠化年用水量Q年=42.72×117=4998.19m3/a。

道路沖洗用水計(jì)算：根據(jù)“給水排水規(guī)范”中第3.1.5條規(guī)定，路面、地面沖洗的用水定額可按2～3 L/（m2·d）計(jì)算，該項(xiàng)目建筑室外硬質(zhì)道路面積為14508.6m2，用水定額取2L/（m2·d），每年沖洗117天。道路、廣場(chǎng)單次用水量Q次=14508.6×2÷1000= 29.02m3/d，道路、廣場(chǎng)年用水量Q路=Q次×117=3395.01m3/a。

試驗(yàn)補(bǔ)水水量：地下水庫(kù)補(bǔ)水參考“給水排水規(guī)范”中景觀水補(bǔ)水相應(yīng)規(guī)定，日補(bǔ)水量為水庫(kù)總儲(chǔ)水量的2%，每年補(bǔ)水取8個(gè)月。試驗(yàn)補(bǔ)水日用水量Q次=10705×2%=215m3/d，試驗(yàn)補(bǔ)水年用水量Q路=Q次×240=51600m3/a，廣場(chǎng)水面面積8310m2。當(dāng)環(huán)境溫度為25℃、相對(duì)濕度80%及風(fēng)速為1m/s時(shí)，根據(jù)道爾頓經(jīng)驗(yàn)公式：

式中:E-水面蒸發(fā)量mm/（d·m2）；es-飽和蒸氣壓，25℃時(shí)為31.7hPa；e-空氣中水蒸氣分壓，相對(duì)濕度80%時(shí)為25.36hPa；u-風(fēng)速，m/s；

計(jì)算得E=0.2×（1+0.32×1）×（31.7-25.36）=1.67mm/d·m2

日總蒸發(fā)量：Q蒸日=8310×0.00167=13.87m3

年總蒸發(fā)量：Q蒸年=13.87×240=3328.8m3

根據(jù)建設(shè)方的要求，實(shí)驗(yàn)室日補(bǔ)水能力需達(dá)215m3，全年實(shí)驗(yàn)按240d計(jì)，每年實(shí)驗(yàn)室用水量為51600m3。

不可計(jì)用水量：不可計(jì)日用水量按用水量10%計(jì)，Q不可計(jì)=（42.47+29.02+215+13.87）×10%=330.3m3/a；不可計(jì)年用水量按用水量10%計(jì)，Q不可計(jì)年=（4998.19+3395.01+51600+3328.8）× 10%=69654.2m3/a；

項(xiàng)目年總用水量為Q總=69654.2m3/a。

2.4 水量平衡分析

經(jīng)計(jì)算該項(xiàng)目收集區(qū)域內(nèi)收集到的雨水總量為47598.43m3/年，而項(xiàng)目綠化澆灌、道路沖洗和試驗(yàn)補(bǔ)水總用水量為69654.2m3/年。即收集的雨水量小于綠化澆灌、道路沖洗和試驗(yàn)補(bǔ)水總用水量，不足的水量由市政水補(bǔ)充至實(shí)驗(yàn)補(bǔ)水。

2.5 系統(tǒng)流程說(shuō)明

雨水經(jīng)過(guò)安全分流后進(jìn)入截污沉淀裝置，該裝置含有截污掛籃可攔截大型污染物；而后進(jìn)入雨水棄流裝置，通過(guò)雨水重力及浮力的作用完成對(duì)初期雨水的棄流；再進(jìn)入雨水復(fù)合流過(guò)濾器，采用折流、重力流、旋流三重復(fù)合完成精細(xì)過(guò)濾功能；然后進(jìn)入雨水收集水池前段的沉砂池，通過(guò)投加混凝劑達(dá)到沉砂目的；沉砂后的雨水進(jìn)入蓄水池收集儲(chǔ)存；最后通過(guò)雨水終端一體式凈水機(jī)完成進(jìn)一步過(guò)濾消毒，將雨水凈化后達(dá)到城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)存于清水池中；最終通過(guò)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)將雨水供至綠化、道路沖洗和試驗(yàn)補(bǔ)水等用水點(diǎn)。通過(guò)上述技術(shù)措施，可使得回用水水質(zhì)達(dá)到表1中的綠化灌溉、道路沖洗和實(shí)驗(yàn)用水補(bǔ)水要求。當(dāng)收集量遠(yuǎn)大于日用水量時(shí)，按能夠滿足3-7d雨水用水量的要求考慮3d用水量，日用水量為330.3m3/d，則蓄水池容積為330.3×3=990.9。故定1000m3作為雨水蓄水池容積，清水池容積100m3。

3 系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析

3.1 系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用

雨水收集系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中主要涉及費(fèi)用為用電設(shè)備耗電、加藥處理費(fèi)用和設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。系統(tǒng)設(shè)備包含提升泵（功率7.5 kW）、變頻供水泵（功率11kW）、水池排污泵功率（1.5kW）。水池排污泵為定期使用，使用時(shí)間短，用電量低，可不計(jì)入運(yùn)行成本。雨水回用系統(tǒng)運(yùn)行功率為：11kW+7.5kW= 18.5kW。電費(fèi)以0.6元/kW·h計(jì)，噸水處理電費(fèi)=18.5kW×10h/天平均×0.6元/kW·h÷330.42t/天=0.34元/t，藥劑噸水成本見表2。

表2 雨水收集系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用

該系統(tǒng)處理量為330.3m3/d時(shí)，噸水處理成本為0.66元/t，故每年雨水系統(tǒng)運(yùn)行成本0.66元/t×47598.43t=3.1萬(wàn)元。項(xiàng)目年雨水可用水量為47598.43m3，即每年可節(jié)約47598.43m3自來(lái)水。目前自來(lái)水價(jià)格為4.5元/m3，即每年可節(jié)約自來(lái)水費(fèi)21.4萬(wàn)元，每年節(jié)約費(fèi)用=21.4-3.1=18.3萬(wàn)元。

3.2 投資回收期分析

經(jīng)測(cè)算分析，整個(gè)雨水收集系統(tǒng)總投資約130萬(wàn)，其中土建成本約95萬(wàn)元（不含挖方費(fèi)用），雨水處理工藝設(shè)備成本約35萬(wàn)元（不含用水點(diǎn)及用水末端費(fèi)用），則雨水收集系統(tǒng)的投資回收期為130÷18.3=7.2年。與部分項(xiàng)目的雨水收集系統(tǒng)投資回收期相比，投資回收期仍存在一定優(yōu)勢(shì)[9-11]。

4 結(jié)論

項(xiàng)目通過(guò)對(duì)某三星級(jí)綠色建筑的雨水收集回用進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況將雨水回用于綠化灌溉、道路沖洗以及實(shí)驗(yàn)用水補(bǔ)水，可取得良好的效果。在低運(yùn)營(yíng)成本的情況下對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析，該系統(tǒng)每年可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用18.3萬(wàn)元，雨水收集系統(tǒng)的投資回收期為7.2年，基本在可接受范圍內(nèi)，為其他項(xiàng)目雨水收集系統(tǒng)的運(yùn)行提供了良好的借鑒。

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責(zé)任編輯:孫蘇,李紅

萬(wàn)花筒

國(guó)外政策性住房面面觀（2）

匈牙利

為保障年輕夫婦、中低收入者能夠買得起房，匈牙利于2004年、2005年相繼推出了“安居計(jì)劃”、“預(yù)制板樓優(yōu)惠貸款計(jì)劃”。

2004年，匈牙利政府推出的“安居計(jì)劃”主要服務(wù)于年輕人，政策措施主要是在貸款利率上給予支持。如年輕夫婦第一次購(gòu)置舊房的商業(yè)貸款利率為9%～10%，政府可以墊付2%～3%，實(shí)際上是降低了貸款利率。如年輕夫婦有孩子，加上相關(guān)的財(cái)政補(bǔ)貼，年輕夫婦首付10%～20%的購(gòu)房款，就可以購(gòu)置一套小戶型住房。

西班牙

西班牙人口不足4000萬(wàn)，卻有3400多萬(wàn)人擁有產(chǎn)權(quán)住房。跟大多數(shù)西方國(guó)家一樣，西班牙95%以上的房地產(chǎn)市場(chǎng)由私人開發(fā)商控制，但對(duì)解決中低收入居民的住房問題，卻受到歷屆西班牙政府的高度重視，把它作為穩(wěn)定西班牙政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的基本政策之一，采取了許多積極有效的措施。

政府推進(jìn)“公民有適合自己住房”的政策。西班牙憲法規(guī)定，所有西班牙的公民都有權(quán)擁有適合自己的住房，政府的責(zé)任就是采取一切可能的手段和措施，推動(dòng)這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。經(jīng)議會(huì)批準(zhǔn)，西班牙政府制定了1998-2001年新的四年住房發(fā)展計(jì)劃。根據(jù)該計(jì)劃，4年內(nèi)政府將通過(guò)財(cái)政貼息、減免稅收、提供優(yōu)惠價(jià)格土地和住房補(bǔ)貼等措施，共將提供50.5萬(wàn)套住房，滿足中低收入者的住房需求，其中新建28.4萬(wàn)套住宅，翻建5萬(wàn)套舊住房，對(duì)7.8萬(wàn)套現(xiàn)住房的內(nèi)部設(shè)施和外部環(huán)境進(jìn)行改造和改善，資助私人自建住房9.375萬(wàn)套。

新加坡

在新加坡，組屋(相當(dāng)于中國(guó)的經(jīng)濟(jì)適用房）已成為當(dāng)?shù)刈》渴袌?chǎng)的主體，87%的人住在其中。這種住宅比私人房地產(chǎn)市場(chǎng)上的商品住房便宜許多。對(duì)于那些實(shí)在買不起組屋的居民，政府將其分為困難戶和特困戶。對(duì)困難戶，政府將給予適當(dāng)補(bǔ)貼，爭(zhēng)取每戶能夠購(gòu)買一套60～70平方米的舊房；而對(duì)特困戶，則租給每套42平方米的廉租屋，每月只象征性收取房租。組屋售價(jià)如此優(yōu)惠，購(gòu)房者當(dāng)然趨之若鶩。然而，購(gòu)買了組屋，就必須要住，否則將面臨高額罰款及牢獄之災(zāi)。新加坡政府表示，任何人在買賣組屋時(shí)，必須提供詳實(shí)的資料，如果發(fā)現(xiàn)虛報(bào)，將面臨高達(dá)5000新元的罰款或6個(gè)月的監(jiān)禁，嚴(yán)重者兩者兼施。(摘自：《生活日?qǐng)?bào)》）

Analysis on Rainwater Collecting System for a Three-Star Green Building in Chongqing

Based on the rainfall characteristics in Chongqing,this paper designs the rainwater collecting system for a three-star green building in Chongqing.According to the actual use of the project,the rainwater is used for green irrigation,road pouring and test replenishment.After carefully calculating the rainwater amount collected and the rainwater amount needed for reuse,this paper analyzes the water balance and,based on the economic consideration,concludes that the investment recovery period of this system is about 7.2 years,providing a reference for the application of rainwater collecting system in other projects.

green building;rainwater collecting;rainwater reuse;monthly rainfall;field runoff

TU991.11+4

A

1671-9107（2017）09-0023-04

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.09.023

2016-11-26

戴輝自（1988-），男，重慶人，研究生，工程師，主要從事綠色建筑咨詢及可再生能源建筑應(yīng)用。