李曉峰，王 巖，王官勝

(中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100044)

1 引言

當(dāng)今世界，可持續(xù)發(fā)展已成為全球共識(shí)。2015年聯(lián)合國(guó)召開可持續(xù)發(fā)展峰會(huì)，與會(huì)193個(gè)成員國(guó)一致通過了17項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。這17項(xiàng)目標(biāo)涵蓋了人類社會(huì)發(fā)展的各個(gè)方面，其中第六項(xiàng)目標(biāo)“為所有人提供水和環(huán)境衛(wèi)生并對(duì)其進(jìn)行可持續(xù)管理”提出了水的高效利用和可持續(xù)提取、水資源綜合管理等要求。水資源是基礎(chǔ)自然資源，是生態(tài)環(huán)境的控制性因素之一[1]。我國(guó)人均水資源量只有2300 m3，僅為世界平均水平的1/4，屬于全球人均水資源最貧乏的國(guó)家之一，同時(shí)用水效率不高和用水嚴(yán)重浪費(fèi)的現(xiàn)象也普遍存在。建筑生活用水約占城市總用水量的60 %, 隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展和建筑設(shè)施的不斷完善, 其值還將逐步增大。解決建筑生活用水的節(jié)水問題, 是推進(jìn)全國(guó)節(jié)水工作的重要組成部分[2]。節(jié)水與水資源利用是綠色建筑的關(guān)鍵部分，雖然在不同國(guó)家和地區(qū)由于水資源占有量的不同，在標(biāo)準(zhǔn)中節(jié)水所占權(quán)重不同，但節(jié)水是必不可少的內(nèi)容[3]。國(guó)際主要的可持續(xù)建筑或綠色建筑評(píng)價(jià)體系中均涉及了建筑節(jié)水及水資源利用的評(píng)價(jià)指標(biāo)。本文選取了英國(guó)建筑研究院環(huán)境評(píng)估方法(BREEAM)、德國(guó)可持續(xù)建筑評(píng)估系統(tǒng)(DGNB)、美國(guó)綠色建筑評(píng)價(jià)系統(tǒng)(LEED)、日本建筑環(huán)境性能效率綜合評(píng)估系統(tǒng)(CASBEE)以及我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB50378-2019作為分析對(duì)象，對(duì)其中有關(guān)節(jié)水及水資源利用的要求進(jìn)行比對(duì)分析。

2 英國(guó)BREEAM

BREEAM[4]是英國(guó)建筑研究院所制定的一套環(huán)境評(píng)估方法，是世界上第一套針對(duì)建筑環(huán)境的可持續(xù)性評(píng)價(jià)體系。BREEAM共有9大類評(píng)價(jià)指標(biāo)，節(jié)水是其中一類，下設(shè)4項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)，分別為用水量、用水監(jiān)測(cè)、漏水檢測(cè)及防范、高效用水設(shè)備。

2.1 用水量評(píng)價(jià)

用水量評(píng)價(jià)的目的是通過使用高效用水器具和水循環(huán)系統(tǒng)，減少建筑用水消耗。通過使用BREEAM配套提供的“Wat01 計(jì)算器” 對(duì)建筑家庭用水器具的效率進(jìn)行評(píng)估。將建筑的用水量(升/人/天)與基準(zhǔn)性能比較，根據(jù)改善程度授予不同的分?jǐn)?shù)。由于用水量中包括雨水利用的部分，而氣候區(qū)的差異會(huì)影響到雨水收集利用的機(jī)會(huì)，因此BREEAM通過降水量世界地圖來確定建筑所在降水區(qū)，從而確定適當(dāng)?shù)挠盟炕鶞?zhǔn)值，并根據(jù)在基準(zhǔn)值基礎(chǔ)上的改善比例以及用水器具的用水等級(jí)獲得相應(yīng)的得分。

2.2 用水監(jiān)測(cè)

用水監(jiān)測(cè)是通過監(jiān)測(cè)和管理水的日常消耗，從而達(dá)到減少水耗的目標(biāo)。各建筑(包括通過自備井或其他私人來源供應(yīng)的水)的總管供水應(yīng)設(shè)置水表，并應(yīng)配備便于查看的分表或與設(shè)備或區(qū)域一體的用水監(jiān)測(cè)設(shè)備。各水表(總表和分表)具備脈沖或其他開放協(xié)議通信輸出，用于連接適當(dāng)?shù)墓檬聵I(yè)監(jiān)控和管理系統(tǒng)(例如建筑管理體系BMS)以監(jiān)控用水量。

2.3 漏水檢測(cè)和防范

其目標(biāo)是能夠檢測(cè)到建筑中總管供水以及建筑與市政水表之間主要漏水點(diǎn)的漏水檢測(cè)。漏水檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)該是能夠提醒建筑使用者存在泄漏的永久性自動(dòng)化漏水檢測(cè)系統(tǒng)，或用于檢測(cè)泄漏的內(nèi)建自動(dòng)化診斷程序，當(dāng)通過水表或數(shù)據(jù)記錄儀的水流超過預(yù)設(shè)期間預(yù)設(shè)最大值時(shí)，將激活此系統(tǒng)。系統(tǒng)可識(shí)別設(shè)定期間內(nèi)不同流量，并因此能夠識(shí)別泄漏率，例如連續(xù)、高或低流量。系統(tǒng)還可以根據(jù)業(yè)主的耗水量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編程設(shè)置。公共建筑應(yīng)安裝流量控制裝置，根據(jù)需求調(diào)節(jié)每個(gè)廁所區(qū)域或設(shè)施的供水，從而最大限度地減少衛(wèi)浴配件產(chǎn)生的漏水和浪費(fèi)。

2.4 高效用水設(shè)備

其目的是通過鼓勵(lì)使用高效用水設(shè)備，減少耗水量，范圍涵蓋除家庭飲用水和衛(wèi)浴器具之外其他用途的用水需求，例如游泳池、洗車和灌溉設(shè)備?？刹捎玫姆绞桨ㄔO(shè)置土壤含水量傳感器的地表滴灌；灌溉分區(qū)控制；對(duì)不同的種植組合的變量灌溉；灰水回收用于洗車、衛(wèi)浴設(shè)施、灌溉等；選擇的植物僅限于在當(dāng)?shù)貤l件下沒有灌溉的情況下能夠茁壯成長(zhǎng)的物種。

3 德國(guó)DGNB

德國(guó)在2008年正式推出了第二代可持續(xù)建筑評(píng)估體系—DGNB[5]，該評(píng)估體系從 6 個(gè)建筑可持續(xù)性的核心要素，即環(huán)境質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)質(zhì)量、社會(huì)文化及功能質(zhì)量、技術(shù)質(zhì)量、建設(shè)過程質(zhì)量和區(qū)位質(zhì)量對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行全面的綜合評(píng)估。而 DGNB 體系的獨(dú)特之處在于它將建筑的經(jīng)濟(jì)質(zhì)量放在與環(huán)境質(zhì)量同等重要的位置上進(jìn)行評(píng)價(jià)。

在DGNB評(píng)價(jià)體系中，飲用水需求與廢水排放是在環(huán)境質(zhì)量主題下的一組指標(biāo)。其目標(biāo)是通過回收廢水和利用本地資源來維護(hù)自然水循環(huán)和減少飲用水需求。為了確保供應(yīng)優(yōu)質(zhì)飲用水，人類每天從自然循環(huán)中取水，經(jīng)過高成本的處理過程后供人們使用。由此產(chǎn)生的廢水在返回自然水循環(huán)之前必須經(jīng)過凈化處理，去除有害物質(zhì)和污染物。因此，可持續(xù)建筑的目標(biāo)是減少飲用水的需求量和產(chǎn)生的廢水量，以便盡可能少地?cái)_亂自然水循環(huán)。在用水參數(shù)評(píng)估中，記錄飲用水節(jié)約量和廢水減少量，并將它們納入生命周期評(píng)估的評(píng)價(jià)中。由此，在此標(biāo)準(zhǔn)中全面落實(shí)了對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)。另外，從經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā)可以減少飲用水需求量和產(chǎn)生的廢水量，降低運(yùn)營(yíng)成本。

在DGNB中，測(cè)定的飲用水需求量與產(chǎn)生的廢水量相加之和即為“用水量”。它是用來評(píng)估建筑物中用水情況的一個(gè)參數(shù)，根據(jù)不同的建筑功能，如辦公、學(xué)校、住宅、酒店、超市、商場(chǎng)等，其用水量計(jì)算也不盡相同。在節(jié)約用水方面，淋浴顯然比泡澡更可取。選擇的浴缸類型必須也可以用于淋浴，同時(shí)不降低舒適度或方便性。對(duì)于浴缸來說，節(jié)約用水與浴缸的容積成正比。浴缸越小，節(jié)約用水的可能性就越大。在給浴缸注水時(shí)，配水配件的類型不影響需水量。鑒于配件的原因，只有在淋浴時(shí)，才有可能節(jié)約用水。對(duì)于帶浴缸的住宅，可以假設(shè)每14 d泡一次澡(浴缸注滿水)，并在其他日子用浴缸進(jìn)行淋浴。

4 美國(guó)LEED

LEED[6]是最為熟悉的一種評(píng)價(jià)體系，是由美國(guó)綠色建筑委員會(huì)建立并推行的，也是一種比較有影響力的評(píng)價(jià)體系。LEED評(píng)價(jià)體系主要由選址與交通、可持續(xù)場(chǎng)地、水利用效率、能源與大氣、材料與資源、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量、地域優(yōu)先等部分組成，其中水利用效率是非常重要的部分。LEED認(rèn)為可以通過減少室外用水量及室內(nèi)用水量來實(shí)現(xiàn)建筑整體用水效率的提升。

4.1 室外用水減量

室外用水減量可以通過設(shè)計(jì)使室外景觀在兩年的定植期內(nèi)不需要永久灌溉系統(tǒng)，或盡量減少灌溉量，其手段包括植物物種選擇、非傳統(tǒng)水源、智慧化的灌溉技術(shù)等策略的組合。通過美國(guó)環(huán)保署(EPA)提供的用水量計(jì)算工具WaterSence可以對(duì)用水效率進(jìn)行量化評(píng)估。

4.2 室內(nèi)用水減量

LEED要求主要室內(nèi)用水器具得用水量應(yīng)比基準(zhǔn)值減少20%～50%，主要用水器具的基準(zhǔn)值見表1。

表1 主要用水器具的基準(zhǔn)值

空調(diào)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷卻塔的補(bǔ)水量在建筑用水中占有相當(dāng)大的比重，LEED對(duì)冷卻塔補(bǔ)水提出了比較具體的要求，在控制冷卻水系統(tǒng)中的微生物、腐蝕和水垢的同時(shí)，節(jié)約冷卻塔補(bǔ)充水。對(duì)于冷卻塔和蒸發(fā)式冷凝器，先期進(jìn)行冷卻水水質(zhì)分析，至少要測(cè)量5個(gè)控制參數(shù)。用每個(gè)參數(shù)允許的最大濃度等級(jí)除以在補(bǔ)充水中發(fā)現(xiàn)的每個(gè)參數(shù)的實(shí)際濃度等級(jí)，即可計(jì)算出冷卻塔循環(huán)次數(shù)。限定冷卻塔循環(huán)次數(shù)，以避免其中任何參數(shù)超出其最大值。

為了通過跟蹤用水量來進(jìn)行用水管理并找到更多節(jié)約用水的機(jī)會(huì)，LEED要求對(duì)不同功能的用水子系統(tǒng)安裝永久性水表，包括灌溉、室內(nèi)衛(wèi)生器具、鍋爐、生活熱水、再生水等，分項(xiàng)計(jì)量范圍應(yīng)超過總用水量的80%。對(duì)于醫(yī)療建筑，LEED還要求在凈化水系統(tǒng)(反滲透，去離子)、過濾器反流水、餐飲部門用水、洗衣店用水、實(shí)驗(yàn)室用水、中央無(wú)菌處理部門用水、理療和水療以及治療區(qū)用水、手術(shù)間用水、閉環(huán)液體循環(huán)加熱/制冷系統(tǒng)補(bǔ)水、生活熱水系統(tǒng)的冷水補(bǔ)充等部位中至少選擇5個(gè)部位設(shè)水表計(jì)量 。

5 日本CASBEE

日本政府開始關(guān)注建筑物全壽命周期中對(duì)環(huán)境造成的負(fù)荷是在20世紀(jì)90年代后期。2001年日本可持續(xù)建筑協(xié)會(huì)(JSBC)開展了日本綠色建筑評(píng)估系統(tǒng)——建筑環(huán)境性能效率綜合評(píng)估系統(tǒng)(CASBEE)的研發(fā)工作，并于2003年頒布了針對(duì)新建建筑的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。CASBEE[7]將所有指標(biāo)劃分為兩大類：一類叫做“建筑物環(huán)境質(zhì)量與性能”，代表建筑為使用者提供的舒適度；另一類叫做“建筑物的外部環(huán)境負(fù)荷”，代表建筑對(duì)一定范圍外的環(huán)境所造成的不利影響的程度。CASBEE 為通過評(píng)估比較由建筑對(duì)環(huán)境造成的單位不利影響所帶來的品質(zhì)提升量，來判斷環(huán)境犧牲的價(jià)值，對(duì)建筑進(jìn)行更客觀的評(píng)價(jià)。

CASBEE關(guān)于水資源的要求包括節(jié)約水資源及雨水再生水利用兩部分。在節(jié)水方面要求在主要用水設(shè)施安裝節(jié)水裝置。如住宅中廚房、浴室、衛(wèi)生間等使用的水龍頭及節(jié)水馬桶等。節(jié)水裝置示例見表2。

表2 節(jié)水裝置示例

6 我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB50378-2019

我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB50378-2019[8]中有關(guān)節(jié)水及水資源利用的要求主要為以下4類。

(1)鼓勵(lì)使用較高用水效率等級(jí)的衛(wèi)生器具，衛(wèi)生器具的用水效率等級(jí)分為3級(jí)，當(dāng)全部衛(wèi)生器具的用水效率等級(jí)達(dá)到1級(jí)時(shí)可以獲得全部評(píng)價(jià)分值。

(2)綠化灌溉及空調(diào)冷卻水系統(tǒng)采用節(jié)水設(shè)備或技術(shù)，具體措施包括：采用節(jié)水灌溉系統(tǒng)、設(shè)置土壤濕度感應(yīng)器、雨天自動(dòng)關(guān)閉裝置等節(jié)水措施、種植無(wú)須永久灌溉植物、空調(diào)冷卻水系統(tǒng)采用節(jié)水設(shè)備或技術(shù)等。

(3)結(jié)合雨水綜合利用設(shè)施營(yíng)造室外景觀水體，室外景觀水體利用雨水的補(bǔ)水量大于水體蒸發(fā)量的60%，并采用保障水體水質(zhì)的生態(tài)水處理技術(shù)。

(4)鼓勵(lì)使用非傳統(tǒng)水源，綠化灌溉、車庫(kù)及道路沖洗、洗車用水、沖廁用水、冷卻水補(bǔ)水采用非傳統(tǒng)水源的用水量占比越高則評(píng)分值越高。

7 分析及思考

7.1 衛(wèi)生器具用水效率等級(jí)的比較

各國(guó)均制定了衛(wèi)生器具用水效率等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，并鼓勵(lì)采用較高用水效率的器具以減少水的消耗，表3為各國(guó)主要衛(wèi)生器具水效指標(biāo)與我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《坐便器用水效率限定值及用水效率等級(jí)》GB25502-2017[9]、《小便器用水效率限定值及用水效率等級(jí)》GB28337-2019[10]、《淋浴器用水效率限定值及用水效率等級(jí)》GB28338-2019[11]、《水嘴用水效率限定值及用水效率等級(jí)》GB25501-2010[12]的比較。

表3 五國(guó)主要衛(wèi)生器具的水效指標(biāo)

由表3可以發(fā)現(xiàn)，目前我國(guó)建筑用水器具的用水效率標(biāo)準(zhǔn)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比并不遜色，但在性能指標(biāo)的細(xì)化方面還有很大的進(jìn)步空間，如日本的水龍頭產(chǎn)品可以通過產(chǎn)品設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化操作動(dòng)作，減少無(wú)效流量，小便器的沖洗與照明、排風(fēng)系統(tǒng)相結(jié)合，周期性運(yùn)行，從而達(dá)到節(jié)水節(jié)能的目的。同時(shí)，使用先進(jìn)節(jié)水的衛(wèi)生器具也能夠達(dá)到節(jié)水的目的，如空氣壓水摻氣式噴頭可以節(jié)省50%的水量[13]。

7.2 用水量基準(zhǔn)的確定

英國(guó)BREEAM提出通過不同地區(qū)降水量地圖來確定建筑所在降水區(qū)，從而確定適當(dāng)?shù)挠盟炕鶞?zhǔn)值。我國(guó)幅員遼闊，水資源分布差異很大，在現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50015-2019[14]中，對(duì)于用水定額僅規(guī)定了一個(gè)范圍，缺乏對(duì)設(shè)計(jì)人員合理選取用水定額的有效指導(dǎo)。在現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑節(jié)水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50555-2010[15]中，給出了3個(gè)分區(qū)的用水定額，但范圍仍較為寬泛。為了更加科學(xué)的配置水資源，可通過繪制降水量地圖，以氣候分區(qū)為基礎(chǔ)，各地制定適合本地需求的差異化的用水量基準(zhǔn)，對(duì)于優(yōu)化水資源分配，選用適合本區(qū)域的合理節(jié)水及水資源利用措施具有積極的作用。

7.3 對(duì)節(jié)水與水資源利用措施的效果評(píng)估

各國(guó)均制定了節(jié)水措施評(píng)估方法及輔助計(jì)算工具，如BREEAM的“Wat01 計(jì)算器”及美國(guó)環(huán)保署的“WaterSence” 計(jì)算工具，對(duì)各類節(jié)水措施的效果進(jìn)行量化評(píng)估，并通過數(shù)據(jù)積累不斷修正和完善評(píng)估方法，使評(píng)估結(jié)果能夠準(zhǔn)確客觀地反映水資源利用效益，合理采取建筑節(jié)水及水資源利用措施。如美國(guó)環(huán)保署發(fā)現(xiàn)，在對(duì)灌溉系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)之后，德克薩斯州普萊諾的一個(gè)辦公大樓在2009年將室外用水量減少了40%，節(jié)省了1250萬(wàn)加侖的水[16]。目前我國(guó)在節(jié)水措施的要求方面與發(fā)達(dá)國(guó)家基本相同(表4)，但在效果的評(píng)估方面還有較大差距，主要是缺乏權(quán)威性的量化評(píng)估工具，亟待開展這方面的研究與實(shí)踐，開發(fā)出適用的評(píng)估方法及計(jì)算工具。

表4 五國(guó)節(jié)水措施的比較

7.4 用戶行為節(jié)水

德國(guó)DGNB認(rèn)為人的行為習(xí)慣對(duì)節(jié)水及水資源利用有著很大的影響，因此提出了不同類型建筑如住宅、工廠、商業(yè)、酒店等場(chǎng)所的用戶行為規(guī)范，并以此為基礎(chǔ)制定特定設(shè)施用水量，在提升衛(wèi)生器具節(jié)水性能的同時(shí)加強(qiáng)對(duì)人的行為方式的引導(dǎo)，兩方面措施相結(jié)合，能夠有效提高實(shí)際的建筑節(jié)水效果。我國(guó)近期也研發(fā)了基于用戶行為的節(jié)水軟件，通過行為反饋及激勵(lì)機(jī)制培養(yǎng)用戶的節(jié)水意識(shí)[17]。

7.5 用水監(jiān)測(cè)及漏水防范

英國(guó)BREEAM要求所有水表應(yīng)具備脈沖或其他開放協(xié)議通信輸出，用于連接適當(dāng)?shù)墓檬聵I(yè)監(jiān)控和管理系統(tǒng)(例如建筑管理體系BMS)以監(jiān)控用水量。設(shè)置永久性自動(dòng)化漏水檢測(cè)系統(tǒng)，或用于檢測(cè)泄漏的內(nèi)建自動(dòng)化診斷程序，識(shí)別泄漏率。系統(tǒng)還可以根據(jù)業(yè)主的耗水量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編程設(shè)置。公共建筑應(yīng)安裝流量控制裝置，從而最大減少衛(wèi)浴配件產(chǎn)生的漏水和浪費(fèi)。近年來我國(guó)在供水終端管網(wǎng)在線檢漏技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)一步開展了供水終端管網(wǎng)水能高效開發(fā)利用技術(shù)研究、以及供水終端管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)控及預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)，進(jìn)而全面推進(jìn)了供水終端管網(wǎng)智慧化建設(shè)[18]。

7.6 雨水利用

英國(guó)BREEAM充分利用英國(guó)的降雨豐富的氣候特點(diǎn), 大力鼓勵(lì)搜集雨水, 把人們通常認(rèn)為可以造成洪水的雨水變成了一種有價(jià)值的財(cái)產(chǎn), 可以應(yīng)用于很多方面, 特別是用于灌溉和景觀用水[19]。我國(guó)部分地區(qū)雨量充沛，可利用的雨水資源較為豐富，但往往對(duì)雨水更多的是強(qiáng)調(diào)排放而非利用，今后需結(jié)合地區(qū)特點(diǎn)，因地制宜，強(qiáng)化綜合性和生態(tài)化雨洪控制利用措施，建立完善雨水利用激勵(lì)機(jī)制，促進(jìn)城市水資源合理利用[20]。

8 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)各國(guó)在建筑可持續(xù)領(lǐng)域?qū)τ诠?jié)水及水資源利用要求的分析，可以看到各國(guó)均將節(jié)水與水資源利用作為建筑可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分，并分別從工程措施、產(chǎn)品性能、運(yùn)行管控、用戶行為引導(dǎo)等維度提出系統(tǒng)性策略，形成有效的節(jié)水及水資源利用機(jī)制，對(duì)于我國(guó)建筑節(jié)水及水資源利用策略發(fā)展具有一定的借鑒意義。