◎葉琴曾

引言

建筑行業(yè)的不斷發(fā)展推動了國民經(jīng)濟(jì)增長，而社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展又進(jìn)一步推動了建筑行業(yè)的升級改進(jìn)。隨著環(huán)境問題的日益突出，節(jié)能減排成為時代主旋律，作為經(jīng)濟(jì)支柱的建筑業(yè)首當(dāng)其沖，同時“雙碳”目標(biāo)的提出，也給建筑行業(yè)分配了碳排放指標(biāo)，尤其是高層建筑，其耗水、耗能水平遠(yuǎn)高于常規(guī)建筑。給排水、建筑電氣、機(jī)電設(shè)備是建筑節(jié)能減排的三個主要方面，給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)和消防系統(tǒng)是建筑給排水設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。部分老舊小區(qū)的給排水系統(tǒng)同時還存在著安全隱患，排水系統(tǒng)不暢帶來嚴(yán)重的生態(tài)問題，直接影響周邊居民的生活環(huán)境。

建筑給排水設(shè)計(jì)節(jié)能減排包含兩個方面：一是新增建筑給排水設(shè)計(jì)按照節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，選用新型節(jié)水節(jié)能衛(wèi)生器具和機(jī)電設(shè)備；二是老舊住宅建筑給排水系統(tǒng)升級改造，對老舊設(shè)備進(jìn)行升級替換，同步消除安全隱患，現(xiàn)場環(huán)境條件具備的，可以考慮重新布置排水系統(tǒng)，同時滿足節(jié)水、節(jié)能要求。綜合考慮成本因素，后者的施工難度遠(yuǎn)大于前者。節(jié)能減排技術(shù)在建筑給排水設(shè)計(jì)中應(yīng)用，作為一個細(xì)分技術(shù)領(lǐng)域，有許多值得深入學(xué)習(xí)和研究的點(diǎn)。

一、節(jié)能減排思維融入建筑給排水設(shè)計(jì)的必要性

隨著近幾年我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的持續(xù)提升，高層建筑以及超高層建筑數(shù)量呈現(xiàn)快速增長趨勢，使得火災(zāi)撲救面臨更大困難。火災(zāi)的發(fā)生是危害社會大眾安全的重要災(zāi)害，二十一世紀(jì)以來，世界各個國家的高層建筑大幅增加，高層火災(zāi)發(fā)生頻率不斷提高。為及時發(fā)現(xiàn)和有效撲救火災(zāi)，減少由于火災(zāi)造成的損失，必須建設(shè)合理有效的消防設(shè)施系統(tǒng)。同時，面臨著大氣污染不斷加重、水資源以及能源的供給不足的現(xiàn)實(shí)壓力，人們逐漸了解到節(jié)能減排可持續(xù)建筑即綠色建筑的必要性，對高層以及超高層建筑消防給排水設(shè)計(jì)提出更高標(biāo)準(zhǔn)。

1.給排水系統(tǒng)節(jié)能減排是綠色建筑發(fā)展的內(nèi)生需求。

當(dāng)前我國小康社會建設(shè)進(jìn)入快速發(fā)展階段，城市轉(zhuǎn)型發(fā)展以城鎮(zhèn)化為主要內(nèi)容，我國城鎮(zhèn)化率不斷攀升。高層建筑是城市建設(shè)邁向成熟的重要標(biāo)志，部分城市化問題的解決有賴于高層建筑提供的城市縱向發(fā)展空間。建筑物高度及面積實(shí)現(xiàn)同步增長，高層建筑綜合體成為一種必然產(chǎn)物，其給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度成倍提升，同時對機(jī)電設(shè)備性能提出更高要求?？沙掷m(xù)發(fā)展已上升為國策，分行業(yè)資源能耗數(shù)據(jù)排名顯示，建筑行業(yè)一直高居榜首。因此，建筑行業(yè)節(jié)能減排是實(shí)現(xiàn)“碳中和、碳達(dá)峰”的重要一環(huán)，同時由于體量巨大，節(jié)能任務(wù)艱巨且道路漫長。給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)節(jié)能減排是建筑節(jié)能的三大主體之一，綠色建筑的內(nèi)涵，需要高效、清潔、節(jié)能的給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2.建筑給排水動力系統(tǒng)節(jié)能有利于綠色建筑可持續(xù)發(fā)展。

對于集中供熱的城市新建建筑物，按照住建部要求，以用熱量計(jì)算費(fèi)用。通過節(jié)能減排設(shè)計(jì)，使建筑物達(dá)到更高能效水平，推行覆蓋規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)的全壽命周期節(jié)能減排工作。給排水系統(tǒng)最重要的耗能設(shè)備為各類水泵，屬于典型的建筑機(jī)電設(shè)備，為節(jié)能設(shè)計(jì)的主體，新型節(jié)能機(jī)電設(shè)備完成對老舊高耗能設(shè)備的升級替換，變頻調(diào)速是一種先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)，廣泛應(yīng)用于各類電機(jī)系統(tǒng)?！疤贾泻?，碳達(dá)峰”是我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的進(jìn)一步深化，能效利用水平是衡量建筑物設(shè)計(jì)超前性的重要指標(biāo)。給水與排水系統(tǒng)是建筑設(shè)計(jì)的三大系統(tǒng)之一，其動力設(shè)備屬于典型的高耗能旋轉(zhuǎn)機(jī)械，變頻技術(shù)已趨于穩(wěn)定和成熟，變頻電機(jī)的安全隱患得到有效控制，在給排水系統(tǒng)中用量巨大。綠色建筑以低碳、節(jié)能、環(huán)保為特點(diǎn)，其中以節(jié)能任務(wù)最為迫切，綜合運(yùn)用多種手段，完成高質(zhì)量建筑給排水節(jié)能減排設(shè)計(jì)。

二、建筑給排水設(shè)計(jì)中的節(jié)水設(shè)計(jì)方案

1.科學(xué)選用節(jié)水節(jié)能型衛(wèi)生器具和管道管材。

廚房、衛(wèi)生間是建筑結(jié)構(gòu)中的高耗水、高耗能區(qū)域，是節(jié)能減排的重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容，優(yōu)選節(jié)水節(jié)能型衛(wèi)生器具，水龍頭設(shè)計(jì)優(yōu)選充氣水嘴，在實(shí)際使用時表明，基于充氣的水嘴的水龍頭僅為普通水龍頭85%的用水量。衛(wèi)生間用水設(shè)計(jì)方案，優(yōu)選節(jié)水節(jié)能型馬桶，其水箱容積的設(shè)置小于等于六升，以獲得最佳沖水效率。公共區(qū)域衛(wèi)生間沖水設(shè)計(jì)，優(yōu)選感應(yīng)式或自閉式?jīng)_洗水龍頭，避免人為忽視的水資源浪費(fèi)；對于調(diào)整好水量大小的水龍頭，當(dāng)排放水量達(dá)到設(shè)定水量時，為高效節(jié)約水資源，可實(shí)現(xiàn)水龍頭的自動閉合。除此之外，給排水管道材質(zhì)是一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，直接影響水流速度和管道使用壽命。塑料管材作為目前常用的給排水管材，使用時間較長時易發(fā)生管道破損，從而引起水資源浪費(fèi)以及污染的問題。

綜上所述，為降低水資源污染概率和延長管道系統(tǒng)的服用壽命，給排水管道設(shè)計(jì)時，要足夠重視給排水管材的選擇。

2.科學(xué)布置管道網(wǎng)絡(luò)。

設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行建筑工程設(shè)計(jì)工作時，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的具體情況，從實(shí)際出發(fā)，全面的分析用戶對水資源的需求情況，針對節(jié)水節(jié)能問題制定出科學(xué)合理的解決方案。在設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)人員還應(yīng)結(jié)合整個建筑排水系統(tǒng)的管網(wǎng)，給出合理經(jīng)濟(jì)的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。其次，設(shè)計(jì)人員應(yīng)精確計(jì)算建筑管網(wǎng)水壓力，并制定出相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，杜絕由于設(shè)計(jì)缺陷造成不必要的水資源浪費(fèi)。根據(jù)現(xiàn)行相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，高層建筑生活污水排放系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要進(jìn)行豎向分區(qū)，各分區(qū)靜水壓力最小值不得高于0.45 Mpa，特殊情況下，該壓力值不應(yīng)超過0.55 Mpa。當(dāng)水壓過高時，會從衛(wèi)生器具中滲漏或形成水流，嚴(yán)重時還會造成用水設(shè)施的損壞，從而導(dǎo)致水資源的浪費(fèi)。為了應(yīng)對這種情況的發(fā)生，需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)具體情況合理規(guī)劃分區(qū)，并在需要時增加設(shè)置減壓孔或減壓閥，確保配水管靜水壓力值保持在0.35 Mpa 附近。

3.根據(jù)不同情況，控制供水壓力。

第一點(diǎn)，在進(jìn)行建筑給排水的設(shè)計(jì)工作時，應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范。當(dāng)今社會，部分水資源并未被列入供水單位的管理范圍，這部分水資源的流失，必定會加劇水資源的浪費(fèi)。這種狀況的出現(xiàn)，主要是因?yàn)閺?fù)雜的社會人際關(guān)系、以權(quán)謀私、違法偷竊等現(xiàn)象的存在。未避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員在完成設(shè)計(jì)文件的編制時，一定要在必要的位置增加節(jié)水器的設(shè)置，來應(yīng)對社會上出現(xiàn)水資源私用的現(xiàn)象。

第二點(diǎn)，在進(jìn)行建筑給排水的設(shè)計(jì)工作時，應(yīng)對供水方式做出調(diào)整。當(dāng)今社會，水資源正在不斷枯竭，這種趨勢還在與日俱增，面對如此嚴(yán)峻的形勢，需要加大對水箱供水的重視程度，并增強(qiáng)推廣力度。水箱供水的方法能夠有效的應(yīng)對供水量不足的情況，并且還能解決臨時出現(xiàn)的故障問題，能夠保障供水系統(tǒng)的長期性、均衡性和穩(wěn)定性，因此，這種供水形式一定能夠成為我國現(xiàn)有供水形式的補(bǔ)充。水箱供水有很多不同的形式，在建筑設(shè)計(jì)時，可根據(jù)具體的情況進(jìn)行選擇。穩(wěn)定持續(xù)的供水、有效的節(jié)約水資源、控制總體投資成本，這些都是水箱供水方式的優(yōu)點(diǎn)。這種供水方式不僅能夠給用戶提供方便，同時還能增加供水集團(tuán)的收益，因此，政府相關(guān)部門應(yīng)該增強(qiáng)水箱供水的推廣力度，增加使用規(guī)模。

第三點(diǎn)，相關(guān)部門應(yīng)該對不同區(qū)域的用戶進(jìn)行統(tǒng)一的分析和調(diào)查，根據(jù)調(diào)查結(jié)果和用戶密度進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，從而提高整個地區(qū)的水資源利用率，從而達(dá)到節(jié)約用水的目的。如果用戶收入水平比較高，對價(jià)格的敏感度相對較低，對于供水也有更高的標(biāo)準(zhǔn)和需求，因此應(yīng)把重點(diǎn)放在對供水質(zhì)量的把控上，并且提高售后服務(wù)的水平和質(zhì)量。如果用戶的收入水平處在中等，較收入水平較高的用戶而言，這類用戶對價(jià)格的敏感對相對較高，仍需在飲用水質(zhì)量和售后服務(wù)方面有一定的控制。如果用戶收入水平交底，他們對價(jià)格敏感度非常高，使用飲用水設(shè)備的頻次比較低，在供水質(zhì)量和需求方面也相對較寬松。

4.建筑中水回收系統(tǒng)。

中水也被稱為再生水資源，是指雨水、廢水處理后達(dá)到回收再利用的標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)二次使用，其能改善生態(tài)環(huán)境，還能促進(jìn)水資源的良性循環(huán)及使用。因此，在建筑給排水設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員要做好廢水、雨水預(yù)留設(shè)計(jì)，借助創(chuàng)新型技術(shù)和工藝，將雨水、廢水進(jìn)行分類并處理。在檢驗(yàn)生活廢水時，工作人員應(yīng)高效處理水中的有毒物質(zhì)，確保其達(dá)到排放規(guī)定及要求。如果不能將水中的有毒物質(zhì)清除干凈，施工人員也應(yīng)將有害物質(zhì)排放到指定位置，避免出現(xiàn)環(huán)境污染問題，危害人們的安全。中水處理技術(shù)的選擇應(yīng)考慮各個方面，在水質(zhì)達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上追求經(jīng)濟(jì)性與可行性。城市污水要比天然水成分更加復(fù)雜，在使用循環(huán)冷卻水時，技術(shù)人員應(yīng)對其中的結(jié)垢、微生物、腐蝕性進(jìn)行充分考量，并可借助微絮凝過濾與普通消毒工藝來開展工作。

5.用水定額分配，強(qiáng)化公民節(jié)水意識。

城市選址大都依水而建，水源是城鎮(zhèn)建設(shè)和發(fā)展的基礎(chǔ)。水資源開發(fā)利用過程中，受所處發(fā)展階段和技術(shù)水平的限制，存在不同程度的浪費(fèi)現(xiàn)象，強(qiáng)化公民節(jié)水意識，是生態(tài)城市建設(shè)的重要內(nèi)容。

建筑生活用水的利用率和建筑給排水工程的成本，都受到建筑生活用水定額的控制。因此，選擇合理的用水定額，就是建筑給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。如果用水定額選值較小，就不能達(dá)到建筑使用者的基本生活要求，但如果選值較大，就造成了不必要的資源浪費(fèi)。所以在進(jìn)行建筑給排水設(shè)計(jì)時，應(yīng)該根據(jù)項(xiàng)目所在地的基本條件確定一個合理的用水定額，這些基本條件包括當(dāng)?shù)氐臍夂驙顩r、地理?xiàng)l件、人口數(shù)量等。

推廣節(jié)水宣傳工作，強(qiáng)化居民生產(chǎn)生活中節(jié)約用水思維，作為一種非可再生資源，水資源的浪費(fèi)成為可持續(xù)發(fā)展的障礙。政府部門作為牽頭單位，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、分工作業(yè)指導(dǎo)，選用科學(xué)、合理、有效的方式，開展節(jié)水理念宣傳。針對水資源浪費(fèi)行為進(jìn)行批評、改正，對于故意浪費(fèi)行為，且屢教不改的，可以給予一定程度的處罰。重點(diǎn)關(guān)注水資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重的區(qū)域和行業(yè)，發(fā)揮階梯水費(fèi)的市場調(diào)節(jié)作用，有條件的地區(qū)試點(diǎn)階段供水模式。綜合運(yùn)用技術(shù)和管理手段，幫助城市居民建立節(jié)水意識，養(yǎng)成良好的節(jié)水行為習(xí)慣。

三、建筑給排水設(shè)計(jì)中的節(jié)能設(shè)計(jì)方案

1.新型材料的合理開發(fā)與應(yīng)用。

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和環(huán)保節(jié)能的發(fā)展讓我國材料市場發(fā)生了變革，各種新型節(jié)能材料大量出現(xiàn)在市場中，并且質(zhì)量良莠不齊，因此，在進(jìn)行建筑給排水設(shè)計(jì)時，需要明確給排水設(shè)計(jì)所采用的建筑材料的性能與功能。許多建筑工程中，出于建筑成本考慮，通常會選擇經(jīng)濟(jì)性較高的建筑材料進(jìn)行給排水施工，但這些材料的實(shí)際應(yīng)用效果卻并不理想。

由于建筑給排水地下管網(wǎng)聯(lián)通較廣，因此在給排水管道中流通的水源較多，水質(zhì)較為復(fù)雜。如果在進(jìn)行給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時采用的給排水管道質(zhì)量不符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其抗氧化、抗腐蝕以及抗高溫性能都存在一定的缺陷的話，則將導(dǎo)致在施工過程中容易受到水的侵蝕，使管道質(zhì)量受損，甚至?xí)a(chǎn)生裂痕或缺陷，水在流動過程中從管道中滲漏，造成大量的水資源浪費(fèi)。因此，需提高給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的材料辨識能力，加強(qiáng)其對市場中新型節(jié)能材料的認(rèn)知，并選用具有輕質(zhì)高強(qiáng)特性的材料進(jìn)行給排水施工，必要時還可以聘請給排水行業(yè)的專家對給排水設(shè)計(jì)的節(jié)能減排能力進(jìn)行評估，及時修改不夠完善的地方，提升給排水設(shè)計(jì)的節(jié)能減排可行性。此外，應(yīng)用新型節(jié)能材料時需要在施工前對材料展開抗腐蝕性、高溫耐受性、壓力曲折性以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等測試，確保質(zhì)量能夠與施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相符，提升建筑給排水系統(tǒng)的使用壽命的同時確保水資源在流動過程中不會因給排水系統(tǒng)的質(zhì)量問題而出現(xiàn)浪費(fèi)。

2.二次供水設(shè)備的合理選擇。

在傳統(tǒng)供水設(shè)計(jì)方案中，對二次污染考慮的并不多，最終阻攔效果有限，綠色建筑的一項(xiàng)重要內(nèi)容即供水方式變革與創(chuàng)新。變頻高速供水是一種行之有效的節(jié)能減排技術(shù)，其核心模塊為交流變頻器，通過改變交流電動機(jī)的供電頻率，以匹配轉(zhuǎn)矩輸出值，提高變頻水泵的能量轉(zhuǎn)換效率。我國較早在該領(lǐng)域開展研究工作，已取得部分創(chuàng)新成果，目前向著變頻氣壓供水、變壓變量供水技術(shù)轉(zhuǎn)型升級，體現(xiàn)了供水設(shè)備技術(shù)進(jìn)步的連續(xù)性和創(chuàng)新工作的持續(xù)性，相較于傳統(tǒng)電機(jī)設(shè)備，能效水平提升明顯。設(shè)備自身性能提升是第一步，設(shè)備參數(shù)的合理選擇和不同設(shè)備間的有效配合是第二步，直接影響給排水系統(tǒng)運(yùn)行效率和整體能效水平。變頻高速供水系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)水泵無極調(diào)速，支持軟啟動和不間斷循環(huán)。特別是在高層建筑中，因?yàn)槭艿焦芫W(wǎng)壓力的局限，供水設(shè)備難以達(dá)到較高壓力，從而引發(fā)用水問題，二次供水設(shè)備的使用便緩解了該問題。另外，二次供水設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、凈化效果出眾，且安裝簡單迅速、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，能夠在建筑給排水系統(tǒng)中有效發(fā)揮節(jié)約能源的作用。

3.合理調(diào)節(jié)市政管網(wǎng)壓力。

在通常情況下，城市給水系統(tǒng)壓力，該壓力值足以供應(yīng)三層及以下建筑物的正常用水，但隨著高度的提升，供水壓力會隨之降低。我國主要的建筑物為高層、超高層建筑，為了保證高層的正常用水，需要增加水泵壓力值控制在0.2MPa，保證給水系統(tǒng)的正常使用。當(dāng)前，無負(fù)壓變頻供水技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)的工作原理是，調(diào)控壓力調(diào)節(jié)罐，有效消除真空復(fù)壓問題，實(shí)現(xiàn)給水壓力調(diào)節(jié)的目的。無負(fù)壓變頻供水技術(shù)能夠合理地調(diào)節(jié)給水壓力，保障水資源利用率。如果居民的用水量減少，設(shè)備就會停止運(yùn)轉(zhuǎn)，在保證供水任務(wù)的同時達(dá)到節(jié)約電能和水資源的效果。

4.超壓出流節(jié)能設(shè)計(jì)。

建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，管道與相關(guān)配件構(gòu)成一個互連互通的整體，最薄弱位置決定了系統(tǒng)所能承受壓力的最大值。如果壓力參數(shù)匹配不當(dāng)，水壓力過大時，管道會出現(xiàn)裂縫、滲漏，甚至爆管事故；管壁選取過厚時，造成不必要的浪費(fèi)。事故的預(yù)防分為事前、事中和事后，事前防范措施為上策，在設(shè)計(jì)階段糾正錯誤規(guī)定，精準(zhǔn)化許用系數(shù)，優(yōu)化給排水系統(tǒng)參數(shù)配比，引入超壓出流設(shè)計(jì)內(nèi)容。

參照超壓出流設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，對于普通建筑，分區(qū)布局的衛(wèi)生器具壓力許用值不宜超過0.2 Mpa。對于樓層高度超過24 的建筑，配備二次供水設(shè)備，以獲得更高的出水壓力，沿豎直方向進(jìn)行分段分區(qū)。配套完成水回流設(shè)計(jì)，為居民提供更加舒心的居住環(huán)境。

5.真空排水節(jié)能技術(shù)。

真空排水是近些年出現(xiàn)的一種新技術(shù)，可以顯著提升排水利用率，滿足節(jié)水節(jié)能需求。真空技術(shù)利用負(fù)壓原理，借助標(biāo)準(zhǔn)大氣壓強(qiáng)，形成氣-水混合物，取代常規(guī)的液態(tài)水流，完成管道清洗和除污操作，作業(yè)時間短、能量消耗低。在給排水施工環(huán)節(jié)，利用真空排水技術(shù)，將渾濁物排入下水道。對比測試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示：進(jìn)行高層建筑給排水管道清洗作業(yè)時，真空排水技術(shù)相比于常規(guī)水清洗方式，節(jié)水率超過40%，節(jié)能超過20%，且隨樓層數(shù)的增加，節(jié)水節(jié)能率進(jìn)一步提升。真空排水節(jié)能技術(shù)，憑借顯著的節(jié)水、節(jié)能優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于建筑排水系統(tǒng)，并逐步向?qū)懽謽?、辦公樓、城市綜合體等大型建筑結(jié)構(gòu)拓展。

四、結(jié)束語

建筑工程無論是在施工中還是在使用中，都需要耗費(fèi)大量的水資源，而合理應(yīng)用節(jié)能節(jié)水技術(shù)可以有效節(jié)約水資源，提高水資源的利用率。給排水設(shè)計(jì)是建筑施工過程中的重要組成部分，其不僅與人們的用水安全緊密相連，而且會影響居民對建筑物的整體滿意度。所以，在建筑給排水設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視節(jié)能減排的科學(xué)合理設(shè)計(jì)，不斷優(yōu)化和改進(jìn)施工方法，大幅提升建筑使用效能，保證人們的用水安全。