殷宇航

（濰坊市建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，山東濰坊 261205）

1 研究背景

1.1 綠色建筑

在我國，建筑業(yè)能耗約為全國總能耗的1/3[1]。隨著人們環(huán)境保護意識及可持續(xù)發(fā)展意識的增強，綠色建筑的概念引起了廣泛關(guān)注。綠色建筑技術(shù)，旨在建筑全壽命周期內(nèi)、提高資源（能耗、土地、水、建筑材料）利用效率，進而在提供高品質(zhì)建筑體驗的同時，減少對環(huán)境的負面影響[1-2]。

1.2 建筑給排水系統(tǒng)

建筑給排水系統(tǒng)是建筑工程中的重要環(huán)節(jié)，它貫穿建筑項目的施工階段和使用階段。建筑給排水系統(tǒng)主要包括建筑給水系統(tǒng)、建筑排水系統(tǒng)（含雨水以及污水、廢水）、消火栓給水系統(tǒng)、自動噴淋滅火系統(tǒng)、景觀系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、中水系統(tǒng)等[3]。建筑給排水系統(tǒng)的主要作用是實現(xiàn)建筑內(nèi)部的給水及排水，其基本目標是保證建筑使用者的正常使用。

1.3 綠色給排水系統(tǒng)

綠色給排水系統(tǒng)是指節(jié)能節(jié)水的給排水系統(tǒng)，它是實現(xiàn)綠色建筑的關(guān)鍵分支[4]，其重要意義主要有以下2 個方面：

（1）綠色建筑倡導(dǎo)對建筑能耗的高效利用，而建筑給排水系統(tǒng)所需要的能耗在建筑所用總能耗中的比重呈逐年上升的趨勢。因此，實現(xiàn)節(jié)能給排水系統(tǒng)是實現(xiàn)綠色建筑的基礎(chǔ)。例如，建筑使用者的生活熱水一項所帶來的給水能耗，就占到建筑能耗的1/3 左右。

（2）資源高效利用是綠色建筑的另一個目標，而建筑給排水系統(tǒng)是影響建筑水資源利用的主要系統(tǒng)[5]。因此，實現(xiàn)節(jié)水的給排水系統(tǒng)是綠色建筑最重要的組成部分。

節(jié)能節(jié)水的給排水系統(tǒng)在實現(xiàn)綠色建筑中具有至關(guān)重要的作用。然而，國內(nèi)給排水系統(tǒng)節(jié)能節(jié)水技術(shù)仍處于起步階段，這使得研究探討給排水系統(tǒng)節(jié)能節(jié)水相關(guān)技術(shù)具有重要意義。

2 傳統(tǒng)建筑給排水存在的問題

2.1 決策不當(dāng)造成水資源和能耗浪費

決策不當(dāng)是指針對現(xiàn)有的給排水系統(tǒng)，由于采取了不適當(dāng)?shù)慕o水或排水系統(tǒng)而導(dǎo)致的水資源浪費。例如，市政基礎(chǔ)供水系統(tǒng)一般是3～5 層，現(xiàn)有的建筑樓層一般都很高，如果在某個時間段，市政基礎(chǔ)供水系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)5 層樓的供水，而建筑管理方由于信息共享不當(dāng)，認為市政供水水壓很低，此時，建筑管理方增加不必要的水壓來實現(xiàn)高層供水。在壓力非常大的時候，低樓層（主要指市政基礎(chǔ)供水樓層）設(shè)施有時會出現(xiàn)超額流水的狀況，造成水資源的浪費。此外，加大不必要的水泵壓力同時會帶來額外的能耗[6]。

2.2 傳統(tǒng)設(shè)備造成水資源和能耗浪費

傳統(tǒng)給排水設(shè)備沒有加入節(jié)能節(jié)水因素，因此住戶在正常使用這些設(shè)備時，會不自覺地造成水資源的浪費。生活中常見的水資源浪費例子即熱水系統(tǒng)干管循環(huán)。當(dāng)住戶使用熱水時，需要打開水龍頭放掉部分冷水后才能使用到熱水[5]。常見的給水設(shè)備帶來的能耗例子是使用電熱水器。冬季保持電熱水器全天處于打開狀態(tài)下，當(dāng)熱水器的水降溫后，需要不停耗能以保持預(yù)定的溫度，帶來不必要的給水設(shè)備能耗。

另外，現(xiàn)有建筑給排水系統(tǒng)無法完全實現(xiàn)建筑室內(nèi)用水重復(fù)利用，造成水資源的浪費。水資源的重復(fù)利用，雖然與居民的節(jié)能意識有關(guān)，但更主要的應(yīng)依靠建筑硬性加裝排水系統(tǒng)的節(jié)能節(jié)水技術(shù)[3]。

2.3 設(shè)備故障造成水資源和能耗浪費

設(shè)備故障包括設(shè)備老化和設(shè)備損壞。設(shè)備老化主要包括水管道內(nèi)部生銹，這會帶來兩個問題。首先，管道生銹后，當(dāng)住戶擱置一段時間（例如放假出游）再使用后，需要放出大量銹水，從而產(chǎn)生水量浪費現(xiàn)象。其次，管道接頭處生銹會使得接口不緊，導(dǎo)致漏水現(xiàn)象的發(fā)生。特別是埋在地下的給水管道出現(xiàn)破損很難被發(fā)現(xiàn)，會造成極大的水資源浪費[3]。

設(shè)備故障問題主要指給排水設(shè)備發(fā)生損壞，諸如建筑群周邊常常出現(xiàn)人行道給水管道爆炸而導(dǎo)致大量漏水的現(xiàn)象。由于缺乏對給排水設(shè)備的實時監(jiān)控，建筑給排水系統(tǒng)因故障導(dǎo)致的水資源浪費現(xiàn)象無法被及時響應(yīng)，進而導(dǎo)致大量的水資源浪費[4]。

3 節(jié)能給排水系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

近年來，我國綠色建筑領(lǐng)域飛速發(fā)展，也使得建筑給排水節(jié)能節(jié)水技術(shù)引起了廣泛的關(guān)注。目前，建筑給排水節(jié)能節(jié)水技術(shù)主要有以下兩個方面的解決方案[4]。

3.1 太陽能的利用

采用太陽能代替煤炭燒水、電能燒水等熱水器，可極大緩解給水系統(tǒng)的能耗開銷。太陽能是可持續(xù)發(fā)展能源，且具有無污染、可持續(xù)、干凈等優(yōu)勢。綠色建筑的目標是提高對不可再生資源的使用率，因此，使用太陽能不僅能滿足人們?nèi)粘崴男枨?，也實現(xiàn)了綠色建筑的目標[4]。

3.2 中水回收技術(shù)

中水回收技術(shù)能夠緩解建筑給排水系統(tǒng)的水資源浪費，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。中水回收技術(shù)的核心是通過對廢水或自然雨水進行科學(xué)無害處理，使其被凈化為與水資源標準一致的中水，進而可以使這些水資源被再利用為建筑工程或建筑綠植的用水。研究表明，大部分需要達到高標準的生活用水，如飲用水、烹調(diào)用水、洗滌用水等，只占到總生活用水量的40%，而其他部分用水無需達到與人體接觸的用水標準。因此，提高中水的使用效率，是未來建筑給排水節(jié)能的重要途徑。目前，大部分城市開始推行和利用中水回收工藝，以降低建筑水資源的浪費[4]。

4 綠色給排水系統(tǒng)的發(fā)展方向

隨著綠色建筑概念的不斷深化，給排水節(jié)能節(jié)水技術(shù)不斷成熟。但是，現(xiàn)有建筑給排水節(jié)能節(jié)水技術(shù)仍無法充分實現(xiàn)節(jié)能節(jié)水的目標[3]。一個完善的綠色給排水系統(tǒng)應(yīng)能在滿足人們生活需求之外，盡可能大地減少水資源的浪費以及降低能耗[5]?，F(xiàn)階段實現(xiàn)綠色給排水系統(tǒng)，仍需要技術(shù)與管理的創(chuàng)新。

4.1 科學(xué)加壓

高層建筑水泵加壓系統(tǒng)對建筑低區(qū)（低層）水管系統(tǒng)的壓力會帶來水資源的浪費。為了緩解這個現(xiàn)象，可以首先采取建筑分區(qū)供水的方式。建筑內(nèi)置加壓系統(tǒng)僅對高區(qū)（高層）建筑供水，而低區(qū)建筑則直接通過市政管網(wǎng)完成。

此外，在分區(qū)供水的基礎(chǔ)上，可以利用變頻調(diào)速水泵技術(shù)，通過感知當(dāng)前水量的需求，自主調(diào)節(jié)水泵電機轉(zhuǎn)速，即在水量需求較大時，自適應(yīng)增加電機的轉(zhuǎn)速；而在水量需求較小時，自適應(yīng)降低電機的轉(zhuǎn)速，以此避免給排水系統(tǒng)帶來的能耗浪費。理論研究顯示，如果運用變頻調(diào)速水泵實施供水，給排水系統(tǒng)將能減少30%～50%的能耗開銷[6]。

4.2 開發(fā)推廣節(jié)能節(jié)水設(shè)備和技術(shù)

借助先進科技向?qū)В_發(fā)智能節(jié)能節(jié)水設(shè)備，是未來綠色給排水系統(tǒng)的發(fā)展方向。其中智能節(jié)能節(jié)水設(shè)備主要可從以下方面進行開展。

4.2.1 推廣使用智能給排水設(shè)備

（1）大部分建筑（尤其部分出租用建筑）仍然未全面覆蓋或未使用太陽能熱水設(shè)備。加大推廣太陽能設(shè)備將會大大降低能耗。

（2）鼓勵住戶選擇節(jié)水器具，如腳踏開關(guān)淋浴器、真空式坐便器、節(jié)水龍頭等[5]。例如，使用陶瓷片等密封良好耐用的水嘴，在水壓相同的條件下，比普通水龍頭有著更好的節(jié)水效果，節(jié)水量可達30%～50%[3]。

（3）設(shè)計綠色的給排水公用系統(tǒng)。如大多數(shù)熱水器在開啟熱水裝置后，仍需要放掉冷水后才能使用熱水，這會導(dǎo)致大量冷水資源的浪費。可以通過采用循環(huán)系統(tǒng)，通過立管及直管循環(huán)的方法，保障立管以及干管熱水循環(huán)，有助于水資源的節(jié)約。

4.2.2 使用BIM 技術(shù)

BIM 技術(shù)在推動綠色建筑的發(fā)展中具有巨大的潛力[1]，在綠色給排水系統(tǒng)的實現(xiàn)中也同樣發(fā)揮著重要作用：

（1）設(shè)計階段，利用BIM 技術(shù)對建筑日光與遮陽進行可視化分析，幫助確定建筑物的最佳朝向[7-8]，以使建筑在冬天獲得最充足的日照，減少建筑使用階段的熱水能耗。

（2）建筑施工過程中用水量較大，反復(fù)施工或者施工規(guī)劃不科學(xué)將導(dǎo)致大量非必要水資源浪費[9]。

（3）使用階段，采用BIM 技術(shù)采集建筑的全部信息，包括給排水系統(tǒng)信息。通過對給排水系統(tǒng)的監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)并定位老化和損壞的給排水設(shè)備，避免出現(xiàn)更大的水資源浪費和能耗開銷。

4.2.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

可以借鑒物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)對熱水設(shè)備的遠程開關(guān)，降低不必要的給排水設(shè)備能耗。例如，對于仍使用電加熱水的住戶，可以用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在下班后開啟熱水器，而不必全天開啟，節(jié)省時間、降低能耗。

4.3 建立完善的綠色給排水系統(tǒng)

建筑物節(jié)省水資源的規(guī)章制度還缺乏一致性，有關(guān)工藝的成效也沒有獲得全面的開展，特別是相對于落后的農(nóng)村地區(qū)，建設(shè)項目給排水節(jié)能技術(shù)的利用還處于一片空白的初始階段。因此，應(yīng)由政府主導(dǎo)鼓勵綠色給排水系統(tǒng)的建設(shè)和使用。

5 結(jié)束語

本文針對綠色給排水系統(tǒng)，即節(jié)水節(jié)能的給排水系統(tǒng)開展分析和探討，闡述傳統(tǒng)給排水系統(tǒng)在水資源利用和能耗利用方面存在的問題，分析當(dāng)下給排水系統(tǒng)節(jié)水節(jié)能技術(shù)現(xiàn)狀，指出給排水系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)水節(jié)能仍需發(fā)展完善的技術(shù)與措施，包括科學(xué)加壓節(jié)能節(jié)水、開發(fā)推廣節(jié)能節(jié)水設(shè)備和技術(shù)以及建立完善的綠色給排水系統(tǒng)制度。