能源供應(yīng)緊張、缺水是一個全球性的大問題。建筑給水排水和其他專業(yè)一樣必須充分考慮節(jié)水和節(jié)能的問題。
1節(jié)水新技術(shù)
1.1新型節(jié)水設(shè)備
1.1.1優(yōu)質(zhì)管材、閥門
由于鍍鋅鋼管容易生銹，長時間閑置后再使用時會有銹水放出，同時還會造成水質(zhì)污染。接頭處如果銹蝕也會漏水滲水。采用新型管材如鋁塑復(fù)合管、鋼塑復(fù)合管、不銹鋼管、銅管、PP-R管、PE管、PVC-U管等就能很好的解決此類問題。閥門也是建筑給排水中最常用的配件之一，其類型和質(zhì)量的好壞也能影響用水的質(zhì)量。一般而言，截止閥比閘閥關(guān)得嚴(yán)，閘閥比蝶閥關(guān)得嚴(yán)。同等條件下，我們應(yīng)當(dāng)選用更能節(jié)水的閥門。
1.1.2節(jié)水型衛(wèi)生器具和配水器具
一套好的設(shè)備能夠?qū)λY源的節(jié)約產(chǎn)生非常大的作用。例如，通常淋浴噴頭每分鐘噴水20多L，而節(jié)水型噴頭則每分鐘只需要9L水左右，節(jié)約了一半的水量。衛(wèi)生器具和配水器具的節(jié)水性能直接影響著整個建筑節(jié)水的效果。所以在選擇衛(wèi)生器具和配水器具時，除了要考慮價格因素和使用對象外，還要考察其節(jié)水性能的優(yōu)劣。大力推廣使用節(jié)水型衛(wèi)生器具和配水器具是建筑節(jié)水的一個重要方面[1]。
（1）以瓷芯節(jié)水龍頭和充氣水龍頭代替普通水龍頭。在水壓相同的條件下，節(jié)水龍頭比普通水龍頭有著更好的節(jié)水效果，節(jié)水量為3%~50%，大部分在20%~30%之間。且在靜壓越高、普通水龍頭出水量越大的地方，節(jié)水龍頭的節(jié)水量也越明顯。因此，應(yīng)在建筑中（尤其在水壓超標(biāo)的配水點(diǎn)）安裝使用節(jié)水龍頭，以減少浪費(fèi)[2]。
（2）采用延時自閉式水龍頭和光電控制式水龍頭的小便器、大便器水箱。延時自閉式水龍頭在出水一定時間后自動關(guān)閉，可避免長流水現(xiàn)象。出水時間可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，但出水時間固定后，不易滿足不同使用對象的要求，比較適用于使用性質(zhì)相對單一的場所，比如車站、碼頭等地方。光電控制式水龍頭可以克服上述缺點(diǎn)，且不需要人觸摸操作，可用在多種場所，雖價格較高，但節(jié)水效果十分顯著。
1.2完善熱水供應(yīng)循環(huán)系統(tǒng)
隨著人們生活水平的提高，小區(qū)集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的應(yīng)用也得到了充分的發(fā)展，建筑熱水循環(huán)系統(tǒng)的質(zhì)量也逐漸變得越來越重要了。大多數(shù)集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)存在嚴(yán)重的浪費(fèi)現(xiàn)象，主要體現(xiàn)在開啟熱水裝置后，不能及時獲得滿足使用溫度的熱水，而是要放掉部分冷水之后才能正常使用。這部分冷水，未產(chǎn)生應(yīng)有的使用效益，因此稱之為無效冷水。這種水流的浪費(fèi)現(xiàn)象是設(shè)計、施工、管理等多方面原因造成的。如在設(shè)計中未考慮熱水循環(huán)系統(tǒng)多環(huán)路阻力的平衡，循環(huán)流量在靠近加熱設(shè)備的環(huán)路中出現(xiàn)短流，使遠(yuǎn)離加熱設(shè)備的環(huán)路中水溫下降；熱水管網(wǎng)布置或計算不合理，致使混合配水裝置冷熱水的進(jìn)水壓力相差懸殊，若冷水的壓力比熱水大，使用配水裝置時往往要流出很多冷水之后才能將溫度調(diào)至正常。同一建筑采用各種循環(huán)方式的節(jié)水效果，其優(yōu)劣依次為支管循環(huán)、立管循環(huán)、干管循環(huán)，而按此順序各回水系統(tǒng)的工程成本卻是由高到低。修訂后的《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》GB50015-2003（2009年版）第5.2.10條強(qiáng)調(diào)了循環(huán)系統(tǒng)均應(yīng)保證立管和干管中熱水的循環(huán)，要求隨時取得不低于規(guī)定溫度的熱水的建筑物，應(yīng)保證支管中的熱水循環(huán)，或有保證支管中熱水溫度的措施；此條對節(jié)水、節(jié)能有著重要的作用。因此，新建建筑的集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)在選擇循環(huán)方式時需綜合考慮節(jié)水效果與工程成本，根據(jù)建筑性質(zhì)、建筑標(biāo)準(zhǔn)、地區(qū)經(jīng)濟(jì)條件等具體情況選用支管循環(huán)方式或立管循環(huán)方式，盡可能減小乃至消除無效冷水的浪費(fèi)[3]。
1.3控制超壓出流
在我國現(xiàn)行的《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》中，雖對給水配件和入戶支管的最大壓力做出了一定的限制性規(guī)定，但這只是從防止因給水配件承壓過高而導(dǎo)致?lián)p壞的角度來考慮，并未從防止超壓出流的角度考慮，因此壓力要求過于寬松，對限制超壓出流基本沒有起作用。如果設(shè)計時沒有充分考慮這一方面將會造成極大的水資源浪費(fèi)。所以應(yīng)根據(jù)建筑給水系統(tǒng)超壓出流的實際情況，對給水系統(tǒng)的壓力做出合理限定�！督ㄖo水排水設(shè)計規(guī)范》第3.3.5條規(guī)定，高層建筑生活給水系統(tǒng)應(yīng)豎向分區(qū)，各分區(qū)最低衛(wèi)生器具配水點(diǎn)處的靜水壓不宜大于0.45MPa，特殊情況下不宜大于0.55MPa。而衛(wèi)生器具的最佳使用水壓宜為0.20MPa~0.30MPa，大部分處于超壓出流。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)研究，當(dāng)配水點(diǎn)處靜水壓力大于0.15MPa時，水龍頭流出水量明顯上升。建議高層分區(qū)給水系統(tǒng)最低衛(wèi)生器具配水點(diǎn)處靜水壓大于0.15MPa時，就應(yīng)采取減壓措施。
1.4開發(fā)第二水資源———中水
中水來源于建筑生活排水，包括人們?nèi)粘Ｉ钪信懦龅纳钗鬯蜕顝U水。生活廢水包括冷卻排水、沐浴排水、盥洗排水、洗衣排水及廚房排水等雜排水。不含廚房排水的雜排水稱為優(yōu)質(zhì)雜排水。中水指的是各種排水經(jīng)過處理后，達(dá)到規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可在生活、市政、環(huán)境等范圍內(nèi)雜用的非飲用水。我國的建筑排水量中生活廢水所占份額：住宅為69%，賓館、飯店為87%，辦公樓為40%，如果收集起來經(jīng)過凈化處理成為中水，用作建筑雜用水和城市雜用水，如沖廁、道路清掃、城市綠化、車輛沖洗、建筑施工、消防等雜用，從而替代等量的自來水，這樣就相當(dāng)于增加了城市的供水量。以某高校為例，在目前的技術(shù)條件下，中水工程的投資大約為3000元/m3~4000元/m3，水處理費(fèi)用為1.5元/m3左右。該校平均用水量約為8000m3/d，若按計劃內(nèi)用水費(fèi)用2.4元/m3計算，則每年的水費(fèi)將高達(dá)700多萬元，若考慮計劃外用水費(fèi)用及水費(fèi)不斷增長的因素，則每年的水費(fèi)將突破1000萬元。為節(jié)約水資源，目前，該校結(jié)合生態(tài)校園規(guī)劃，陸續(xù)在一批學(xué)生宿舍及游泳池等建筑物中設(shè)置了中水回用設(shè)備，并在保證供水水質(zhì)的條件下，實現(xiàn)了分質(zhì)供水。據(jù)不完全統(tǒng)計，此舉不僅每天為該校節(jié)約了1200m3左右的水量，而且將為該校每年節(jié)約水費(fèi)100萬元左右，效益十分顯著。由于中水工程是影響到整個建筑的系統(tǒng)工程，在已建成建筑中改造比較困難。同時又因為其初期投資較高，所以至少在目前看來是比較難于讓開發(fā)商接受的。但是從長遠(yuǎn)看，在水資源越發(fā)缺乏的情況下，建設(shè)第二水資源———中水勢在必行。它是實現(xiàn)污水資源化、節(jié)約水資源的有力措施，是今后節(jié)約用水發(fā)展的必然方向。
1.5雨水利用
雨水利用就是將雨水收集起來，經(jīng)過一定的設(shè)施和藥劑處理后，得到符合某種水質(zhì)指標(biāo)的水再利用的過程。類似于中水，處理后的雨水作為一種可以利用的水資源可以用于廁所沖洗、城市綠化、景觀用水以及其他適合中水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的用水。建筑物收集雨水的一般結(jié)構(gòu)是，由導(dǎo)管把屋頂?shù)挠晁嗽O(shè)在地下的雨水沉沙池，經(jīng)沉積的雨水流人蓄水池，由水泵送入雜用水蓄水池，經(jīng)加氯消毒后送入中水道系統(tǒng)，為解決降塵和酸雨問題，一般將降雨前2min的雨水撇除。目前，世界上許多國家都展開了對雨水利用的研究，以節(jié)約水資源，減輕當(dāng)?shù)氐挠盟臀鬯幚碡?fù)擔(dān)。如德國，日本等國在一些城市的建筑物上設(shè)計了收集雨水的設(shè)施，將收集到的雨水用于消防、小區(qū)綠化、洗車、廁所沖洗和冷卻水補(bǔ)給等，也可經(jīng)深度處理后供居民飲用。東京、福岡、大阪、名古屋4個城市的拱型建筑棒球場的雨水利用系統(tǒng)，集水面積在1.6萬m2~3.5萬m2，貯水槽容積為1000m3~2800m3，經(jīng)砂濾和消毒后用于沖洗廁所和綠化。每個系統(tǒng)年利用雨水量在3萬t以上[4]。
1.6消防貯水池的設(shè)置及加壓
高層建筑中消防貯水池盡可能地與游泳池、水景合用，做到一水多用、重復(fù)利用及循環(huán)使用[5]。同時，高層建筑群或小區(qū)應(yīng)盡可能共用消防水池和加壓水泵。消防貯水量應(yīng)按其中最大的一座高層建筑需水量來計算。這樣，既可避免消防加壓給各建筑設(shè)計帶來的諸多技術(shù)問題，又可以節(jié)省工程建設(shè)和設(shè)備投資，降低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，便于集中管理，同時可避免多座貯水池大量消防貯水及定期換水而造成的浪費(fèi)。
1.7加強(qiáng)水表管理
1.7.1增加小區(qū)進(jìn)戶總水表的設(shè)置
顯而易見，水表的設(shè)置對水量的控制起著至關(guān)重要的作用。增加小區(qū)進(jìn)戶總水表，通過與各戶水表進(jìn)行水量平衡分析，有利于查出漏水隱患。所謂水量平衡測試，是指用水單位對本單位用水體系進(jìn)行實際測試，根據(jù)其輸入水量與輸出水量之間的平衡關(guān)系進(jìn)行分析的工作。如上海交通大學(xué)徐匯分部，進(jìn)行水量平衡測試后，查出了不少漏水隱患，經(jīng)整治給水系統(tǒng)后，取得了每月節(jié)水3萬t，每年少繳100萬元水費(fèi)的顯著成效。而進(jìn)行水量平衡測試時需要注意在如下幾處位置安裝水表：①入戶支管（或公共建筑內(nèi)需計量收費(fèi)的水管）起端、多層建筑（每個樓門）引入管、住宅小區(qū)(或機(jī)關(guān)、院校及其他單位)給水系統(tǒng)引入管；②高層建筑如下位置：直接由外網(wǎng)供水的低區(qū)引入管上；高區(qū)二次供水的集水池前引入管上；對于供水方式為水池一水泵一水箱的高層建筑，有條件時，應(yīng)在水箱出水管上設(shè)置水表；高區(qū)給水系統(tǒng)每根給水立管上設(shè)置分水表（或2根立管合設(shè)1個分水表）；③滿足水量平衡測試及合理用水分析要求的管道其他部位。
1.7.2提高水表計量的準(zhǔn)確度
由于選型和水表本身的問題，水表計量的準(zhǔn)確性較差。如有的建筑物水表型號過大。用水量較小時，水表指針基本不動。約有40%的水表不符合±4％的精度要求。水表計量的準(zhǔn)確性關(guān)系到對漏損控制的評價和采用的對策。為此應(yīng)采取有效措施提高水表計量的準(zhǔn)確度[6]。
1.7.3限制使用年限
根據(jù)國家技術(shù)監(jiān)督局《強(qiáng)制檢定的工作計量器具實旋檢定的有關(guān)規(guī)定（試行）》，對生活用水表只做首次強(qiáng)制檢定，限期使用，到期更換。但是，由于各地對上述規(guī)定并未采取有效措施加以落實，致使目前建筑中的水表大多數(shù)無限期使用。由于水表自身零件的機(jī)械磨損，水表的使用年限越長，其準(zhǔn)確度就越低。所以為了保證水表的工作精度，物業(yè)部門和自來水公司有必要對水表進(jìn)行經(jīng)常性檢查。
1.7.4發(fā)展IC卡水表和遠(yuǎn)傳水表
目前分戶水表仍有一部分設(shè)置在居民家中，入戶查表給居民生活帶來不便，同時居民進(jìn)行室內(nèi)裝修時，常常把本來明裝的水表遮蔽（暗敷），給查表和水表的維修管理帶來很大困難。近幾年，我國住宅設(shè)計開始將水表相對集中或統(tǒng)一設(shè)于一樓（或設(shè)備層），或把水表設(shè)于管井內(nèi)。這些設(shè)計會造成供水管線的增加和成本的提高，同時還增加了施工難度和住戶驗看水表不方便等問題�？梢姡覈乃響�(yīng)用技術(shù)應(yīng)朝著IC卡水表和遠(yuǎn)傳水表系統(tǒng)的方向發(fā)展[7]。
1.8真空節(jié)水技術(shù)
為了保證衛(wèi)生潔具及下水道的沖洗效果，可將真空技術(shù)運(yùn)用于排水工程，用空氣代替大部分水，依靠真空負(fù)壓產(chǎn)生的高速氣水混合物，快速將潔具內(nèi)的污水、污物沖洗干凈，達(dá)到節(jié)約用水、排走污濁空氣的效果。一套完整的真空排水系統(tǒng)包括：帶真空閥和特制吸水裝置的潔具、密封管道、真空收集容器、真空泵、控制設(shè)備及管道等。真空泵在排水管道內(nèi)產(chǎn)生40kPa~50kPa的負(fù)壓，將污水抽吸到收集容器內(nèi)，再由污水泵將收集的污水排到市政排水管道。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，在各類建筑中采用真空技術(shù)平均節(jié)水超過40%。若在辦公樓中使用，節(jié)水率可超過70%[8]。
2節(jié)能新技術(shù)
2.1充分利用市政給水管網(wǎng)的資用水頭H0
高層建筑，城市管網(wǎng)水壓難以完全滿足其供水要求。某些工程設(shè)計中將管網(wǎng)進(jìn)水直接引入貯水池中，白白損失掉了H0。高層建筑的下面幾層常常是用水量較大的公共服務(wù)商業(yè)設(shè)施，如：公共浴室、洗衣房、汽車庫、美發(fā)廳等，這部分用水量占建筑物總用水量相當(dāng)大的比例，如果全部由貯水池及水泵加壓供水，無疑是一個極大的浪費(fèi)。例如：某座大廈是32層的綜合性高層建筑，地下1至2層為汽車庫，沖洗汽車用水量為25m3/d；地上1至3層商業(yè)服務(wù)用水量為25m3/d;4至6層辦公樓用水量為12m3/d;綠化、噴灑及其他用水10m3/d;城市管網(wǎng)水壓可保證供給3層及3層以下的用水，4至6層可由管網(wǎng)間斷供水。若這部分用水全部由地下2層的貯水池通過水泵房負(fù)擔(dān)，則全年多耗電量約為1.75萬kWh，因此應(yīng)該重視H0的充分利用[9]。
2.2生活給水管道中減壓節(jié)流
前面筆者在敘述給水管道出水壓力過大問題時曾提及容易發(fā)生超壓出流而造成水資源的浪費(fèi)。對于節(jié)能方面，這一點(diǎn)也同樣存在問題。因為即使在分區(qū)后各區(qū)最低層配水點(diǎn)的靜水壓仍高達(dá)300kPa~400kPa。而在進(jìn)行設(shè)計流量計算時，衛(wèi)生器具的額定流量是在流出水頭為20kPa~30kPa的前提條件下所得的。若不采取減壓節(jié)流措施，衛(wèi)生器具的實際出水流量將會是額定流量的4-5倍。隨之帶來了水量浪費(fèi)、水壓過高的弊病，同時易產(chǎn)生水擊、噪聲和振動，致使管件損壞、破裂。減壓節(jié)流的有效措施是控制給水系統(tǒng)配水點(diǎn)的出水壓力，已有設(shè)計單位提出在配水點(diǎn)前安裝節(jié)流孔板、減壓閥等措施來避免部分供水點(diǎn)超壓，為用戶提供適宜的服務(wù)水龍頭，使豎向分區(qū)的水壓分布更加均勻[10]。所以在高層建筑給水系統(tǒng)豎向分區(qū)后仍應(yīng)注意減壓節(jié)流的問題。
2.3合理選用變頻水泵
在不設(shè)調(diào)節(jié)水箱的供水方式中應(yīng)選用高效、節(jié)能的變速水泵。變速水泵的應(yīng)用可避免傳統(tǒng)供水系統(tǒng)中按供水最不利情況計算所引起的水量、電能的浪費(fèi)問題，在各類資源緊缺的今天有著廣闊的前景。同樣，在熱水供應(yīng)系統(tǒng)中，隨著水泵自控技術(shù)及各種監(jiān)測儀表和新型感溫材料的出現(xiàn)，循環(huán)水泵的運(yùn)行也可采用變流量變揚(yáng)程的自動控制系統(tǒng)。可以考慮在配水龍頭處裝設(shè)簡易的水流指示器或在最遠(yuǎn)配水點(diǎn)處裝設(shè)感溫元件，把信號傳遞至循環(huán)水泵的控制系統(tǒng)，根據(jù)熱水的不同配水工況命令水泵時停時轉(zhuǎn)隨機(jī)改變其運(yùn)行參數(shù)，從而節(jié)省電耗。采用變頻調(diào)速裝置比一般供水設(shè)備節(jié)省電耗10%~40%[11]。
3發(fā)展與展望
以上內(nèi)容僅為筆者從事工程設(shè)計時的一點(diǎn)體會。應(yīng)該說，建筑給排水在節(jié)水節(jié)能方面還有著廣闊的發(fā)展前景。除了管材更新引起的技術(shù)發(fā)展之外，水資源回用技術(shù)也將日趨成熟。特別是雨水回用技術(shù)將有著及其廣闊的發(fā)展空間。另外，真空節(jié)水技術(shù)也將引起排水業(yè)的巨大變革。節(jié)能方面，關(guān)于消防系統(tǒng)與給水系統(tǒng)的聯(lián)系也將是討論的重點(diǎn)。一些節(jié)能的細(xì)節(jié)問題也會日益受到人們的重視。
