低碳经济下建筑给排水节能问题分析

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摘要：文中概述了节能减排的低碳建筑，论述了低碳经济下建筑给排水的节能问题，并提出了相应措施。

关键词：低碳经济；建筑工程；给排水设计；节能问题

我国水资源储量丰富,但由于水资源利用不充分,部分地区存在水资源供给不足的现象。随着城市化进程的加快，人们的生产和生活不能缺少水资源，城市的发展离不开水资源。节约水资源已成为全社会关注的问题。目前，由于建筑给排水节能技术存在的问题，造成了水资源的严重浪费。应在智能建筑中合理应用给排水节能技术，以保证水资源的高效利用。

1节能减排的低碳建筑概述

1.1绿色建筑的界定

所谓“绿色建筑”，就是在建筑物全生命周期内采用必要的环境保护措施，减少能源消耗，将污染控制在最低，以保护人们的健康，为人们塑造良好的适用空间，实现人与自然的和谐共生。绿色建筑主要涵盖三个方面的内容：（1）对环境予以保护，有效控制污染；（2）节约资源；（3）为用户提供舒适的空间。其中，节约资源所涵盖的内容非常丰富，包括：节约能源、节约水资源、节约用地、节约材料。通常而言，绿色建筑与既有建筑相比较，其所具备的一个突出特点就是可使能源消耗量降低70%左右，中国目前所确定的绿色建筑和既有建筑相比较，能源消耗量大大降低，幅度已经超过80%。

1.2LEED标准对给排水所提出的要求

LEED标准的全称是“LeadershipinEnergyandEnvironmentalDesign”，是一个评价绿色建筑的工具，是美国绿色建筑委员会（USGBC）所建立的领先能源与环境设计建筑评级体系。LEED标准是对给排水的水资源评定，所涉及到的内容主要体现在三个方面：用水效率提高；对雨污水进行处理和排放；节水指标。（1）提高用水效率。要提高用水效率，需要采用分质供水的方式，即在提供水资源的过程中，需要按照用水水质要求实施，即将生活用水、饮用水、园林景观用水以及绿化用水分开。在供水的过程中应用节水系统，还要结合使用节水器具和相应的设备，比如空调冷却水以及游泳池的用水等都要采用循环水处理系统，公共卫生间安装感应出水龙头，并结合使用缓闭冲洗阀等等。通过科学的节水设计和绿化浇灌设计，比如，根据需要使用雨水收集回用系统和滴灌系统等等。考虑到对水资源的重复利用，在建筑施工的过程中要采用节水工艺，同时还要结合使用节水设备以及相应的设施。要强化节水管理，在建筑施工的过程中，对用水定额用量，可以有效地减少水资源浪费。（2）对雨污水进行处理和排放。对于雨水、污水以及废水分离，可以采用分流系统，合理应用污水处理技术，对雨水以及废水回收再利用。应用雨水和中水回用系统，合理控制污水以及雨水的排放。基地的保水性能要有所提高，合理控制地表水以及屋顶雨水径流，促使地表径流减少。采用多种渗透措施，增加雨水自然渗透量。（3）节水指标。主要分为三项，即雨洪水利用率、水使用率和循环量。雨洪水利用率是常年降水量除以雨水的使用量或者雨水的收集量；水使用率是正常使用量除以使用量；循环量是一次性用量与循环次数的乘积。

2给排水工程的结构形式分析

2.1给排水工程的管道地基

在铺设给排水管道时，土壤硬度是结构设计过程中需要重点考虑的因素。例如，在软土地基上，软土、液化土和回填有不同的设计。但是，土的组成以及所具备的特性促使地基产生不均匀沉降［1］。地基强度不足，缺乏稳定性，导致整个给排水系统在运行的过程中很有可能存在安全问题。产生不均匀沉降主要是由于管道上部结构的自重荷载以及地面建筑物的附加荷载，使得管道的压力加大，很有可能产生压缩变形以及管道开裂。所以，有必要对管道基础差予以处治。

2.2给排水工程的基坑支护加固

给排水管道施工需要采用基坑支护技术，基坑支护就是保证软土地区输水管道工程管道稳定性的基础。钢筋及支护的设计中要充分考虑到实际情况。如果埋深不足3m的管道，可以实施边坡开挖；超过3m的管道基础，就要使用钢板桩支护，还需要加上横向支撑。开挖施工的过程中，需要对地下水位和土壤质量所具备的特点进行充分考量。开挖地基的地下水位过高或者过低的时候，要做好排水工作，对泥沙采用泵送的方法，之后实施加固处理。

3给水系统的节水问题分析

3.1冷热给水系统设计不科学

随着城市的发展，建筑越来越多考虑设置集中热水供应系统。在建筑设计中，冷热水压力设计不够科学，导致热水出水温度不稳定，给居民的正常生活带来了麻烦，也造成了很大的水资源浪费。在选用高区的生活饮用水系统时，大部分采用地下室内设水箱加变频加压供水设备或无负压加压供水系统，总体系统为下行上给方式，而集中热水供水的方式大多采用屋面设热水箱的开式系统的上行下给方式。由于冷热水给水形式不一致末端出水压力不稳定，为了保证末端压力平衡增设减压阀，反而导致系统越加复杂，可靠性大幅下降且造价成本也大幅增加。另由于开式系统造成的水箱二次污染愈发频繁，导致清洗水箱及补充水箱又进一步造成水资源的浪费。

3.2建筑给排水系统流量及压力的合理设计

在对建筑给排水系统进行设计的过程中，水泵的流量及压力设计如果过于保守，就会导致水资源得不到充分利用而造成浪费。根据建筑的实际高度及规模和功能，将给水系统划分为几个不同区域功能分区，针对不同的区域功能分区内严格按照有关的规范确定器具用水定额及水压要求，以保证用户能够用上水，水压满足在0.15~0.2MPa即可，无需取上限值增加流量及压力。

3.3工程建造材料不符合标准

建筑工程的质量和进度直接关系到材料的质量。在购买建材时，应做好各种准备工作，详细准备采购文件，在材料选择的过程中，从采购材料的数量、型号、价格预算等多个角度考虑，充分了解材料的质量。在材料运输过程中，应采用合适的运输方式，并做好材料保护，避免损坏。但在实际工作中，由于缺乏准备和质量意识，在选用材料的时候不能控制质量。如果在施工中使用不合格的材料，必然会影响施工安全，也会导致资源的滥用和资金的浪费。另外特别是在较大项目中，拥有多家分包单位，还会出现管材不统一的情况，进一步导致水资源的浪费。

3.4雨水回用系统缺乏可行性

在非政府投资项目中设置的雨水回用系统，大部分为了节省造价，设计上即使设有雨水回用系统，施工过程中也因造价问题而被过分简化，原本极具节水功效的一大措施并未实施到位，也进一步造成了水资源的浪费。

4低碳经济下建筑给排水的节能策略

4.1借助市政管网余压，采用分区给水形式

市政管网进水口引入地下储水池，管网水压未得到有效发挥，用户供水由水泵供水，导致市政水压未得到合理利用。为保证城市供水安全，大部分供水管网采用环网供水，在此较安全的市政供水条件下，采用无负压供水设备，不仅可充分利用市政管网的余压，且省去地下储水池，进一步减少水质污染的概率，也能减少清洗补充水箱用水。另分区供水不仅体现在竖向高度上的合理分区，更需结合使用功能的类别统筹考虑，以使泵组常年在高效区间内运行。

4.2落实好综合水池设置，节约用水防止浪费

为减少水池的清洗补水的用水量，特别需要做好各类型水池，如：生活水箱、屋顶消防水池、地下消防水池等的水质保护措施，而防水质污染也是建筑给排水设计过程中强制要求的一项技术措施，另各类型水池均应设置水位监控系统，由于后期物业管理水平不一，实际管理中常出现消防水池或屋顶的消防水箱由于长时间处于备用状态，未检查到位，出现进水设施破损，水池水箱常年出现溢流现象。

4.3使用节水器，打造节水型建筑给排水设施

打造节水型建筑，使用节水器是非常必要的。应用智能节水装置，就是充分利用过滤管道，对于排水管道所排出的污水过滤成无大颗粒污物的水，在智能控制器的控制下，实施消毒灭菌，之后排入到厕所冲洗水箱；智能节水器中设置有除湿器和加热板，避免湿度和温度损害到设备。智能节水装置上设置有进水口、出水口和节水出水口，进水口连接排污口，出水口连接污水管连接，节水出口连接冲洗水箱，智能节水器箱体上固定有水泵、除湿器、过滤管、储水箱、自动感应开关、消毒管以及控制器等等。其中，过滤管的两端分别固定连接到箱体的进水口和出水口，过滤水帽被安装在过滤管的管道内，过滤水帽连接储水箱，储水箱通过管道连接到箱体的节水口，连接管上依次安装有自动感应开关、消毒管以及水泵。控制器控制并连接消毒管、除湿器和加热板。

4.4采用双变频的泵变量变压水泵

给排水节能技术在智能建筑中的应用，需要良好的给排水节能设计，这既是重点内容，也是难点。变频调速泵应用于供水工程系统时，可根据需要灵活调节供水范围和速度，有效控制泵的水压和流量变化，这样可以减少电能损耗，避免水资源的大量消耗。传统的变频控制技术，均采用变量恒压控制技术，控制方式原始，所以恒定的压力也是满足最高峰最不利点运行压力，但是这种时刻在整个运行时间段所占比例不到1/20，设备绝大部分时间运行在中峰期和低峰期，所以传统的变量恒压技术应用于某些工程中已不是最佳方案。而变量变压控制技术，设备时刻检测自身运行状态，根据用水情况的不同，输出满足工程需要输水压力，使设备始终高效运行状态，从而大大降低了设备的运行费用，节能效果显著。根据相关统计数据，双变频调速水泵可实现10%~40%的节电效果，因此双变频调速水泵在当前智能建筑中得到广泛应用。在智能建筑中安装双变频调速水泵，有利于提高施工企业的经济效益，大大降低了给水系统的运行成本，避免了环境污染，取得了良好的节水节电效果。

4.5引入新型热水供水系统

在低碳经济背景下，对于建筑给排水设计是时候采用新型热水供水系统，可以实施智能建筑热水系统设计，也可以应用太阳能技术与空气源热泵的热水供应系统。（1）在当前智能建筑热水系统的设计中，主要采用的是干管和立管循环系统，以保证热水的连续供应［3］。运行此模式时，冷水和热水同时存储在管道中。如果需要使用热水，必须先排出剩余的冷水，以促进热水循环。随着系统运行时间的不断延长，将有更多的冷水储存在管道中，需要排放更多的冷水，消耗大量水资源，造成浪费。因此，有必要对热水系统进行优化，根据发展情况充分利用冷热水系统同源同式，而闭式系统的承压式空气源热泵热水系统，空气源热泵为一次加热式热泵主机，辅助热源为容积式电加热器，贮热水箱为承压式水箱与无负压设备或是水箱变频泵组的配合使用，可较好地实现同源同式，将无效冷水量控制在最低限度，充分利用了冷水的压力，冷热压力同源末端压力一致，系统均为下行上给式，水箱又为闭式，更好地实现节水节能技术要求。（2）太阳能技术与空气源热泵的热水供应系统的应用中，要求在热水供应系统运行过程中合理控制热水流量，以满足用户的需要，减少热水消耗。太阳能热水系统应根据集热器类型及其承压能力、集热系统布置方式、运行管理条件等经比较采用闭式太阳能集热系统或开式太阳能集热系统；开式太阳能集热系统宜采用集热、贮热、换热一体间接预热承压冷水供应热水的组合系统；且随着科技的不断进步，卫生器具及配套水龙头等设备制作精良，节水性能较好，且设计要求均应满足国家相应的节水器具标准。因此，为控制热水耗热量，可尽量减少设计冗余量，卫生器具的一次和小时用水定额及水温宜按低限取值。积极采用先进技术，如：无动力集热循环太阳能热水系统、智能无机房梯级贮热装置（热源配备太阳能+空气源热泵），提高冷热水转换效率，有效避免二次污染，消除卫生隐患，减少水资源的浪费。所选材料应具有良好的隔热性能，以防止传热过程中的散热，并确保充足的热水供应。此外，还要提高清洁新能源的利用率，科学管理和控制能源。将太阳能应用于智能建筑给排水系统设计中，在于其储量丰富，经过技术改造之后不会产生大量有害物质。太阳能作为一种清洁能源，其衍生物有多种，即：水能、化学能、风能等等。智能建筑的热水器可以充分利用太阳能发电和提供热能。热能传输采用真空管和热管。操作简便，影响因素少，热能传输效率高。太阳能及空气源热泵在智能建筑给排水系统中的应用可以达到良好的节能效果，但在具体设计中需要注意水流应保持平衡状态，以便灵活利用太阳能，并应提高集热效果。可采用并联和串联的方式。要科学选择采集器，即在选择收集器时，应考虑各种参数，如：规格、性能等。设计人员还应考虑设备的抗冻性和承压性，重视收集器的性能，以有效控制经济成本。对于冬季环境温度较低的地区，太阳能及空气源热泵加热设备应采取防冻措施，防止出现故障。

5结语

综上所述，从经济可持续发展的现状来看，水资源供给不足已成为一个重要的影响因素。因此，设计人员在设计建筑给排水工程系统时，应合理利用节水技术和节能技术，最大限度地减少水资源的浪费，提高水资源的利用率。此外，在设计过程中，应引进先进技术，开发并合理利用可再生清洁资源，以达到节能节水的目的。

参考文献

［1］胡小娟，王彩云.低碳经济背景下绿色建筑节能的发展方向及技术措施［J］.工业安全与环保，2021，47（1）：58-59.

［2］李国锋.分析建筑给排水系统中的节水与节能问题［J］.魅力中国，2019（4）：75-76.

［3］尚雅斐，杜书廷.低碳经济背景下房屋建筑材料对建筑节能的影响分析［J］.绿色环保建材，2021（1）：96-97.

作者：姚军 单位：中国建筑设计研究院有限公司