祝 超，趙秀慧，張自強(qiáng)，劉馨怡

（中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，天津 300220）

引言

智慧樓宇的三大代表關(guān)鍵詞是綠色、安全及節(jié)能，“智慧樓宇”就是在樓宇的生命里程內(nèi)，竭力節(jié)約資源，綠色環(huán)保，安全生產(chǎn)等等。怎樣將給排水設(shè)計(jì)全面地融入到智慧樓宇中，使智慧樓宇中的“水脈”更加營養(yǎng)和豐盛[1]，是我們?cè)O(shè)計(jì)人員的研究方向。為了響應(yīng)國家倡導(dǎo)的智慧樓宇政策，本文從直飲水系統(tǒng)、太陽能熱水系統(tǒng)、生活污水處理設(shè)施+中水深度處理系統(tǒng)、水質(zhì)在線檢測(cè)系統(tǒng)、智能消火栓水壓無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等幾個(gè)方面，探討了智慧樓宇的給排水設(shè)計(jì)，樓宇的整體能耗降低的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了樓宇綠色、節(jié)能節(jié)水及高效生產(chǎn)的目標(biāo)。

1 給排水綠色設(shè)計(jì)

1.1 直飲水系統(tǒng)

管道直飲水系統(tǒng)從節(jié)水、健康、造福人民等理念出發(fā)，進(jìn)一步升級(jí)了單一的自來水產(chǎn)品。而智慧化管道直飲水將形成新型、節(jié)水、環(huán)保、高效的“以水為主，綜合發(fā)展”的新格局[2]，真正地將“節(jié)水第一、空間合理、著手治理、雙手齊發(fā)”落實(shí)到了實(shí)處。

樓宇設(shè)計(jì)直飲水系統(tǒng)分為預(yù)處理系統(tǒng)、反滲透除鹽系統(tǒng)及供水系統(tǒng)三部分。本預(yù)處理系統(tǒng)包括：多介質(zhì)過濾器、碳纖維過濾器、計(jì)量加藥、原水箱、原水泵等設(shè)備。反滲透是一種組成RO 組件功能的技術(shù)，以壓力為推動(dòng)力的膜分離技術(shù)。用RO 處理后的出水，去除了大多數(shù)無機(jī)鹽和有機(jī)物，不僅保證水質(zhì)高質(zhì)量還保證高效率。完成預(yù)處理后的出水由淤積密度指數(shù)SDI 測(cè)試儀取樣檢測(cè)，當(dāng)SDI 值＜4時(shí)，即可進(jìn)入RO 系統(tǒng)，由水泵提升后進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，RO 出水一部分（除鹽水）去緩沖水箱，另一部分未透過水由管道收集后成濃水回流至水泵進(jìn)口，另一部分隨小部分未透過水成濃水排入下水道。供水系統(tǒng)由直飲水箱，變頻供水泵、紫外線殺菌器、碳纖維過濾器及微孔過濾器等組成，在工藝中主要是起滅菌，去除有機(jī)物及微生物的作用，以確保供水的純度。

1.2 太陽能熱水系統(tǒng)

作為一種新型的熱水供應(yīng)技術(shù)，取之不盡用之不竭的太陽能清潔能源是節(jié)能的重要方式，太陽能熱水系統(tǒng)的應(yīng)用原理是基于太陽能的可循環(huán)性，利用太陽能熱水系統(tǒng)來取代傳統(tǒng)的熱水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源的同時(shí)還能夠減少由陳舊的供熱方式帶來的的大氣、固廢污染[3]。成本低、投入少也是太陽能熱水系統(tǒng)的一項(xiàng)重要優(yōu)勢(shì)，一方面太陽能本身幾乎沒有成本，另一方面太陽能熱水系統(tǒng)的安裝簡單、造價(jià)低[4]。

淋浴間熱水供應(yīng)方式采用太陽能集熱板集成空氣源熱水機(jī)組輔助方式。太陽能集熱器及空氣源熱水機(jī)組放置在樓頂，水箱及循環(huán)水泵等其他設(shè)備放置在水箱間內(nèi)。太陽能熱水系統(tǒng)包括熱水箱，太陽能集熱板，循環(huán)水泵及各種管線，空氣源熱水機(jī)組及其系統(tǒng)閥門和附件等。供熱方式采用冷、熱水雙管供熱方式，太陽能熱水和淋浴熱水循環(huán)方式采用強(qiáng)制性水泵循環(huán)。集熱器與熱水箱之間采用的循環(huán)方式為靠溫差強(qiáng)制性水泵循環(huán)。

1.3 水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是在給水支管上設(shè)置的壓力傳感器、遠(yuǎn)傳式水表采集信息數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)感知給水系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，形成管網(wǎng)系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)，將用戶需求和用水信息進(jìn)行快速分析和處理，以更加精細(xì)及動(dòng)態(tài)的方式落實(shí)整個(gè)水務(wù)系統(tǒng)的需求和工藝流程，從而達(dá)到“智慧”的狀態(tài)。依靠水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)化、智能化管理才能實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的合理利用、開發(fā)和調(diào)劑?！爸腔鬯畡?wù)”平臺(tái)都能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，隨時(shí)調(diào)用，隨時(shí)調(diào)度[5]。

樓宇設(shè)計(jì)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括三部分，分別是污水處理系統(tǒng)水質(zhì)在線檢測(cè)系統(tǒng)、給水系統(tǒng)水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)、直飲水系統(tǒng)水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)。污水處理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)經(jīng)格柵預(yù)處理后的生活污水原水以及經(jīng)過生活污水處理設(shè)施、一體化中水深度凈化設(shè)備處理后的回用水水質(zhì)。

1.4 生活污水處理設(shè)施及中水深度處理系統(tǒng)

中水回用代替?zhèn)鹘y(tǒng)水源是目前節(jié)水的重要可靠手段，水資源的回收再利用，既減少了周邊環(huán)境污染的壓力，同時(shí)也降低了系統(tǒng)處理成本。系統(tǒng)回收了大量水資源，為企業(yè)降低了生產(chǎn)成本，在解決生活污水處理問題的同時(shí)，通過回用減少了水資源的消耗，實(shí)現(xiàn)了污染物的減排，改善了生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，提升了智慧樓宇的清潔文明程度，可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益的雙增長，是實(shí)現(xiàn)節(jié)水、分質(zhì)供水、改善水質(zhì)、飲水健康的重要一環(huán)。中水回用減少了港區(qū)市政管網(wǎng)的壓力、管徑及敷設(shè)難度和長度，既經(jīng)濟(jì)又合理實(shí)用[6]。樓宇污水處理設(shè)計(jì)如下。

1）工藝流程圖

圖1 污水處理系統(tǒng)

2）生活污水預(yù)處理

生活污水經(jīng)重力流至閘門，流入格柵井后進(jìn)入生活污水集水池，經(jīng)水泵工作提升至污水調(diào)節(jié)池。沉淀池處理后排泥至污泥坑，定期要外運(yùn)。

3）綜合污水處理

來自預(yù)處理的生活污水進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)行混合均質(zhì)，經(jīng)提升后進(jìn)入生物反應(yīng)器，經(jīng)生物處理后的污水進(jìn)入中間水池，經(jīng)提升后進(jìn)入高效過濾器過濾，濾后水經(jīng)加藥消毒后由變頻供水提升回用，并用于過濾器的反洗用水。

2 給排水安全設(shè)計(jì)

在建筑給排水消防系統(tǒng)中,消火栓給水系統(tǒng)的重要地位是不容忽視的。傳統(tǒng)的消火栓管理方法已經(jīng)使用多年，缺陷逐漸暴露，尤其是人工巡查消火栓信息，不能高效的反應(yīng)消火栓實(shí)時(shí)狀態(tài)。因此火災(zāi)發(fā)生后，由于消火栓管道內(nèi)缺水無法及時(shí)撲滅初期火災(zāi)，導(dǎo)致火勢(shì)進(jìn)一步蔓延的例子也屢見不鮮。在消火栓的地方設(shè)置智能消火栓水壓無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了消火栓定位功能、管道水壓的監(jiān)測(cè)、水壓超限實(shí)時(shí)報(bào)警，將消火栓管理集成平臺(tái)化。智能消火栓水壓無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了無人監(jiān)控自動(dòng)采集壓力數(shù)據(jù)，對(duì)消火栓水壓的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并向監(jiān)控中心自動(dòng)傳送數(shù)據(jù)發(fā)出信號(hào)并及時(shí)報(bào)警，方便了消火栓的日常集中統(tǒng)一管理，及時(shí)快速對(duì)消火栓進(jìn)行維護(hù)，保障消火栓在任何時(shí)刻有水，保障消防供水安全。

圖2 智能消火栓水壓無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

采用智能消火栓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的智慧樓宇，將節(jié)能理念投入消防系統(tǒng)給水系統(tǒng)，保證滅火效果的同時(shí)優(yōu)化水資源的合理利用。

3 節(jié)能設(shè)計(jì)

3.1 水池、水箱進(jìn)水方式設(shè)計(jì)

消防水池、高位水箱及生活水池補(bǔ)水管線采用浮球閥+液位計(jì)+電動(dòng)執(zhí)行器控制，將水池、水箱進(jìn)水方式采用自動(dòng)化控制進(jìn)水，節(jié)省人力投入，操作便捷可靠，節(jié)約水資源的效果顯而易見[7]。避免浮球閥老化而造成水資源浪費(fèi)。

3.2 變頻調(diào)速設(shè)計(jì)

改變運(yùn)行中的電機(jī)供電頻率是變頻調(diào)速供水系統(tǒng)的運(yùn)行主要原理，從建筑中實(shí)際用水開始進(jìn)行軟啟動(dòng)并實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，這種供水泵組的供電模式使用方便，高效節(jié)能。樓宇設(shè)計(jì)中生活水泵房內(nèi)設(shè)置全變頻箱泵一體化智能泵站，配置變頻控制柜，通過出水總管的壓力傳感器啟停泵組，泵房PLC 控制系統(tǒng)控制所有信號(hào)。使用變頻調(diào)速后，實(shí)現(xiàn)了水泵轉(zhuǎn)速及用水量變化情況有效調(diào)節(jié)，水壓調(diào)整好了，用水及供水達(dá)到平衡，極大地減少了水資源浪費(fèi)[8]。

4 結(jié)語

智慧樓宇，集“綠色”、“安全”、“節(jié)能”于一體，體現(xiàn)共享、平衡、集成的理念。綠色建筑，即在全壽命期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的辦公空間；安全建筑，即供水安全，采取自動(dòng)監(jiān)控的方式避免管網(wǎng)漏損，采取防止系統(tǒng)超壓出流和用水點(diǎn)水壓控制措施保障安全供水；節(jié)能建筑，即采用高節(jié)水效率等級(jí)的節(jié)水器具，按用途、或管理單元設(shè)置用水計(jì)量裝置并遠(yuǎn)傳與相應(yīng)的建筑能耗管理平臺(tái)相匹配。

科技化、智能化的智慧世界將要求未來的樓宇必將實(shí)現(xiàn)更加智慧化發(fā)展。綠色安全節(jié)能的智慧樓宇無疑順應(yīng)了這一趨勢(shì)的發(fā)展，讓樓宇通過設(shè)計(jì)“自由呼吸”，通過“綠色安全節(jié)能”整體升級(jí)，達(dá)到生活生產(chǎn)完美融合的境界。