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建设可持续发展给排水系统之我见
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内容提示：面对全球性的能源危机,建筑节能是城市建设可持续发展的必由之路。本文从建筑给排水工程设计中的水系统设计,建筑污水处理回用,节水节能器材使用等环节上展开探讨,提出民用建筑给排水工程节水设计的见解。
前言：当前我国水资源短缺和水环境污染日益严重，不仅困扰国计民生，并已成为制约社会经济可持续发展的重要因素。面对日趋严重的“看老天爷脸色喝水”的状况，我们给排水工作者必须围绕提高用水使用效率，减少无用水耗这一根本设计出发点为创建环节友好型城市建设做出自己的贡献。（参考《建筑中文网》）
当前建筑给排水设计常出现的浪费水资源的形式：
⑴热水系统干管循环系统设计的不合理。循环方式:从热水系统本身分析，循环方式是决定无效冷水是否存在和相对大小的内在原因。热水系统采用不同的循环方式会产生不同的理论无效冷水量，无循环系统的理论无效冷水量最大，水量浪费极其严重。干管循环系统的理论无效冷水量较大，水量浪费严重，而且建筑的层数越多，无效冷水管段长度会因立管的增长、支管的增加而增加，因而无效冷水量也将越大，远大于支管循环系统和立管循环系统的无效冷水量。
管线设置:不同的管线设计也会影响无效冷水量的大小。如在设计中未考虑热水循环系统多环中阻力的平衡，循环流量在靠近加热设备的环中出现短流，使远离加热设备的环路中水温下降；热水管网布置或计算不合理，致使混合配水装置冷热水进水压力相差悬殊，若冷水的压力比热水大，使用配水装置时往往要出流较多冷水，之后才能将温度调至正常。
施工质量：在施工中如管道保温质量差，致使管道热损失增加，会导致配水温度低于设计值；如横管敷设不合要求，会导致管网滞气，不能保持正常循环，系统热损失得不到及时补偿，也会使水温逐渐下降。⑵超压出流现象。超压出流就是指给水配件前的压力过高，使得其流量大于额定流量的现象。如按照《建筑给水排水设计规范 GB 50015—2003))的规定，一个洗涤盆水龙头在管径 15mm 时，额定流量为 0.15～0.2L/s；若在上述相同条件下，因水压过高导致其出流量大于 0.2L/s 时，即为超压出流。此时的出流量与0.2L/s 的差值为超压出流量，这部分流量未产生正常的使用效益，是浪费的水量。由于这种水量浪费不易被人们察觉和认识，因此可称之为“隐形”水量浪费。这种“隐形”水量流失并不亚于“显形”的漏水量。
⑶器材老化，劣质器材的使用。管道锈蚀、阀门的质量等经常导致大量的水消失于无形。经常都能看到路边的给水管道在管子接缝处及法兰、阀门连接处滋滋的往外冒水，埋在地下的看不见的更不知道有多少。用户们经常反映浮球阀经常损坏、漏水，不论是用于水池、水箱的还是马桶上使用的，其质量的低劣直接导致大量水从溢流管流出。据有关资料，滴漏的水龙头每天就多耗水70 升。
在给排水系统设计中除了上述比较明显的浪费水资源隐患以外还有很多其他问题，这里不一一例举。在建筑给排水设计中推广节水措施应该主要从三个方面来考虑：一是减少用水量，二是提高水的有效使用效率，三是防止泄漏。针对我国给排水设计存在的问题，笔者应该觉得从如下方面入手。
1 完善给排水系统设计
1.1 充分利用变频调速供水设备、气压罐供水等节水技术
由于传统的水泵水箱联合供水方式会造成水质二次污染，污染物在水池、管道中沉淀，每次使用时都需放掉一定量的水，造成水的浪费;此外定期清洗水池，也需大量用水。目前变频调速给水装置已经是一种较成熟的应用技术，具有占地少、噪音低、可靠性高、节约人力等优点。控制电机的功率一般为 7.5～110kW，最大可达到280kW，供水量为 0～2000m3/h，供水扬程为 0～300m。气压罐给水方式的供水设备包括离心泵和气压罐。气压罐为钢制密闭容器，供水时利用容器内空气的可压缩性，使气压罐既可储存和调节水量，又可将罐内储有的水压送到一定的高度。采用变频调速供水设备、气压罐供水，可取消给水系统中的高位水箱，避免由于二次污染造成的水的浪费。也可以采取气压给水设备和调速泵并联安装，昼夜交替运行的方式，取长补短，有利于节能和提高供水的可靠性。
1.2 完善热水供水循环系统
在热水系统的各种循环方式中，无效冷水量从大到小依次为无循环、干管循环、立管循环、支管循环，依此顺序，各循环系统的节水效果则是从差到好。为节水，可以对已建成的建筑热水系统进行改造。在循环系统改造中，设置循环管的管径也相应增大，同时比相应热水配水管管径小 1 档，循环管的管长与相应配水管相同，并均设防结露保温层及防护层。同一栋建筑由干管循环改造成支管循环增加的工程成本为改造成立管循环的6.8 倍。无循环的建筑改造成支管循环所增加的工程成本分别为改造成立管循环和干管循环的 1.8 倍和 6.4倍。由此可见，支管循环系统的成本是相当高的，但是采用支管循环节水效果非常显著，而采用立管循环有其独到的优势，不仅节水效果比无循环和干管循环好，而且系统比支管循环简单，建设成本较低，见效快。改造时需根据工程实际情况，经综合比较后，采取经济有效的循环系统。不同的保温材料，需厚度是不一样的。
2 完善污水处理回用系统
2.1 雨水利用
雨水利用就是将雨水收集起来，一定设施和药剂处理后，到符合某种水质指标水再利用过程。类似于中水，处理后雨水作为一种可以利用水资源可以用于厕所冲洗、城市绿化、景观用水以及其他适应中水水质标准用水。建筑物收集雨水一般结构是，由导管把屋顶雨水引入设下雨水沉沙池，经沉积雨水流人蓄水池，由水泵送入杂用水蓄水池，经加氯消毒后送入中水道系统，为解决降尘和酸雨问题，一般将降雨前两分钟雨水撇除。目前，世界上许多国家都展开了对雨水利用研究，以节约水资源，减轻当用水和污水处理负担。如德国，日本等国一些城市建筑物上设计了收集雨水设施，将收集到雨水用于消防、小区绿化、洗车、厕所冲洗和冷却水补给等，也可以经深度处理后供居民饮用。东京、福冈、大阪、名古屋四个城市拱型建筑棒球场雨水利用系统。集水面积1.6～3.5 万 m2，贮水槽容积为 1000～2800m3，经砂滤和消毒后用于冲洗厕所和绿化。每个系统年利用雨水量 3万吨以上。
2.2 开发第二水资源———中水中水来源于建筑生活排水，包括人们日常生活中排出生活污水和生活废水。生活废水包括冷却排水、沐浴排水、盟洗排水、洗衣排水及厨房排水等杂排水。不含厨房排水杂排水称为优质杂排水。中水指是各种排水处理后，达到规定水质标准，可生活、市政、环境等范围内杂用非饮用水。我国建筑排水量中生活废水所占份额住宅为 69%，宾馆、饭店为 87%.办公楼为 40%，收集起来净化处理成为中水，用作建筑杂用水和城市杂用水，如冲厕所、道路清扫、城市绿化、车辆冲洗、建筑施工、消防等杂用，替代出等量自来水，这样相当于增加了城市供水量。
以某高校为例，目前技术条件下，中水工程投资大约为3000～4000 元 /m3，水处理费用为 1.5 元 /m3 左右。该校平均每天用水量约为 8000m3，若按计划内用水费用 2.4元 /m3 计算，则每年水费将高达 700 多万元，若考虑计划外用水费用及水费不断增长因素，则每年水费将突破1000 万元。为节约水资源，目前，该校结合生态校园规划，陆续一批学生宿舍及游泳池等建筑物中设置了中水回用设备，并保证供水水质条件下，实现了分质供水。据不完全统计，此举每天为该校节约了 1200m3 左右水量，将为该校每年节约水费 100 万元左右，效益十分显著。
3 使用节水型卫生器具，减少用水量及加压能耗
3.1 提倡使用节水型卫生器具
除节水效果外，其节能效果也是比较显著的。目前使用节水型器具主要有以下几点；①减少马桶冲洗水量：目前，我国普遍采用冲水量≥9L 的坐便器，耗水量大。若全部使用冲水量≤6L 的马桶且采用两档冲洗阀门，则住宅可节水 12%，宾馆、饭店可节水 4%，办公楼可节水 27%。②厨房、沐浴、盥洗的节水。厨房的洗涤盆、和盥洗室的面盆龙头若采用充气水嘴，可节水且不减小水柱的直径，充气率一般可在 15%左右。即节水率在 15%左右。淋浴喷头每分钟喷水 20 多升，而节水型喷头则每分钟只需要 9L 水左右，节约了一半的水量。节能效果：若在住宅中充分使用节水型卫生器具，可节约住宅生活用水量的 10%左右，也就是节约用水加压能源的 10%左右，节能效果跟住宅高度成正比，建筑物越高，节能效果更显著。其节能投资也比较省（节水型卫生器具比普通型卫生器具价格稍贵），考虑既节水又节能，应值得大力推广。
当前建筑给排水设计常出现的浪费水资源的形式：
⑴热水系统干管循环系统设计的不合理。循环方式:从热水系统本身分析，循环方式是决定无效冷水是否存在和相对大小的内在原因。热水系统采用不同的循环方式会产生不同的理论无效冷水量，无循环系统的理论无效冷水量最大，水量浪费极其严重。干管循环系统的理论无效冷水量较大，水量浪费严重，而且建筑的层数越多，无效冷水管段长度会因立管的增长、支管的增加而增加，因而无效冷水量也将越大，远大于支管循环系统和立管循环系统的无效冷水量。
管线设置:不同的管线设计也会影响无效冷水量的大小。如在设计中未考虑热水循环系统多环中阻力的平衡，循环流量在靠近加热设备的环中出现短流，使远离加热设备的环路中水温下降；热水管网布置或计算不合理，致使混合配水装置冷热水进水压力相差悬殊，若冷水的压力比热水大，使用配水装置时往往要出流较多冷水，之后才能将温度调至正常。
施工质量：在施工中如管道保温质量差，致使管道热损失增加，会导致配水温度低于设计值；如横管敷设不合要求，会导致管网滞气，不能保持正常循环，系统热损失得不到及时补偿，也会使水温逐渐下降。⑵超压出流现象。超压出流就是指给水配件前的压力过高，使得其流量大于额定流量的现象。如按照《建筑给水排水设计规范 GB 50015—2003))的规定，一个洗涤盆水龙头在管径 15mm 时，额定流量为 0.15～0.2L/s；若在上述相同条件下，因水压过高导致其出流量大于 0.2L/s 时，即为超压出流。此时的出流量与0.2L/s 的差值为超压出流量，这部分流量未产生正常的使用效益，是浪费的水量。由于这种水量浪费不易被人们察觉和认识，因此可称之为“隐形”水量浪费。这种“隐形”水量流失并不亚于“显形”的漏水量。
⑶器材老化，劣质器材的使用。管道锈蚀、阀门的质量等经常导致大量的水消失于无形。经常都能看到路边的给水管道在管子接缝处及法兰、阀门连接处滋滋的往外冒水，埋在地下的看不见的更不知道有多少。用户们经常反映浮球阀经常损坏、漏水，不论是用于水池、水箱的还是马桶上使用的，其质量的低劣直接导致大量水从溢流管流出。据有关资料，滴漏的水龙头每天就多耗水70 升。
在给排水系统设计中除了上述比较明显的浪费水资源隐患以外还有很多其他问题，这里不一一例举。在建筑给排水设计中推广节水措施应该主要从三个方面来考虑：一是减少用水量，二是提高水的有效使用效率，三是防止泄漏。针对我国给排水设计存在的问题，笔者应该觉得从如下方面入手。
1 完善给排水系统设计
1.1 充分利用变频调速供水设备、气压罐供水等节水技术
由于传统的水泵水箱联合供水方式会造成水质二次污染，污染物在水池、管道中沉淀，每次使用时都需放掉一定量的水，造成水的浪费;此外定期清洗水池，也需大量用水。目前变频调速给水装置已经是一种较成熟的应用技术，具有占地少、噪音低、可靠性高、节约人力等优点。控制电机的功率一般为 7.5～110kW，最大可达到280kW，供水量为 0～2000m3/h，供水扬程为 0～300m。气压罐给水方式的供水设备包括离心泵和气压罐。气压罐为钢制密闭容器，供水时利用容器内空气的可压缩性，使气压罐既可储存和调节水量，又可将罐内储有的水压送到一定的高度。采用变频调速供水设备、气压罐供水，可取消给水系统中的高位水箱，避免由于二次污染造成的水的浪费。也可以采取气压给水设备和调速泵并联安装，昼夜交替运行的方式，取长补短，有利于节能和提高供水的可靠性。
1.2 完善热水供水循环系统
在热水系统的各种循环方式中，无效冷水量从大到小依次为无循环、干管循环、立管循环、支管循环，依此顺序，各循环系统的节水效果则是从差到好。为节水，可以对已建成的建筑热水系统进行改造。在循环系统改造中，设置循环管的管径也相应增大，同时比相应热水配水管管径小 1 档，循环管的管长与相应配水管相同，并均设防结露保温层及防护层。同一栋建筑由干管循环改造成支管循环增加的工程成本为改造成立管循环的6.8 倍。无循环的建筑改造成支管循环所增加的工程成本分别为改造成立管循环和干管循环的 1.8 倍和 6.4倍。由此可见，支管循环系统的成本是相当高的，但是采用支管循环节水效果非常显著，而采用立管循环有其独到的优势，不仅节水效果比无循环和干管循环好，而且系统比支管循环简单，建设成本较低，见效快。改造时需根据工程实际情况，经综合比较后，采取经济有效的循环系统。不同的保温材料，需厚度是不一样的。
2 完善污水处理回用系统
2.1 雨水利用
雨水利用就是将雨水收集起来，一定设施和药剂处理后，到符合某种水质指标水再利用过程。类似于中水，处理后雨水作为一种可以利用水资源可以用于厕所冲洗、城市绿化、景观用水以及其他适应中水水质标准用水。建筑物收集雨水一般结构是，由导管把屋顶雨水引入设下雨水沉沙池，经沉积雨水流人蓄水池，由水泵送入杂用水蓄水池，经加氯消毒后送入中水道系统，为解决降尘和酸雨问题，一般将降雨前两分钟雨水撇除。目前，世界上许多国家都展开了对雨水利用研究，以节约水资源，减轻当用水和污水处理负担。如德国，日本等国一些城市建筑物上设计了收集雨水设施，将收集到雨水用于消防、小区绿化、洗车、厕所冲洗和冷却水补给等，也可以经深度处理后供居民饮用。东京、福冈、大阪、名古屋四个城市拱型建筑棒球场雨水利用系统。集水面积1.6～3.5 万 m2，贮水槽容积为 1000～2800m3，经砂滤和消毒后用于冲洗厕所和绿化。每个系统年利用雨水量 3万吨以上。
2.2 开发第二水资源———中水中水来源于建筑生活排水，包括人们日常生活中排出生活污水和生活废水。生活废水包括冷却排水、沐浴排水、盟洗排水、洗衣排水及厨房排水等杂排水。不含厨房排水杂排水称为优质杂排水。中水指是各种排水处理后，达到规定水质标准，可生活、市政、环境等范围内杂用非饮用水。我国建筑排水量中生活废水所占份额住宅为 69%，宾馆、饭店为 87%.办公楼为 40%，收集起来净化处理成为中水，用作建筑杂用水和城市杂用水，如冲厕所、道路清扫、城市绿化、车辆冲洗、建筑施工、消防等杂用，替代出等量自来水，这样相当于增加了城市供水量。
以某高校为例，目前技术条件下，中水工程投资大约为3000～4000 元 /m3，水处理费用为 1.5 元 /m3 左右。该校平均每天用水量约为 8000m3，若按计划内用水费用 2.4元 /m3 计算，则每年水费将高达 700 多万元，若考虑计划外用水费用及水费不断增长因素，则每年水费将突破1000 万元。为节约水资源，目前，该校结合生态校园规划，陆续一批学生宿舍及游泳池等建筑物中设置了中水回用设备，并保证供水水质条件下，实现了分质供水。据不完全统计，此举每天为该校节约了 1200m3 左右水量，将为该校每年节约水费 100 万元左右，效益十分显著。
3 使用节水型卫生器具，减少用水量及加压能耗
3.1 提倡使用节水型卫生器具
除节水效果外，其节能效果也是比较显著的。目前使用节水型器具主要有以下几点；①减少马桶冲洗水量：目前，我国普遍采用冲水量≥9L 的坐便器，耗水量大。若全部使用冲水量≤6L 的马桶且采用两档冲洗阀门，则住宅可节水 12%，宾馆、饭店可节水 4%，办公楼可节水 27%。②厨房、沐浴、盥洗的节水。厨房的洗涤盆、和盥洗室的面盆龙头若采用充气水嘴，可节水且不减小水柱的直径，充气率一般可在 15%左右。即节水率在 15%左右。淋浴喷头每分钟喷水 20 多升，而节水型喷头则每分钟只需要 9L 水左右，节约了一半的水量。节能效果：若在住宅中充分使用节水型卫生器具，可节约住宅生活用水量的 10%左右，也就是节约用水加压能源的 10%左右，节能效果跟住宅高度成正比，建筑物越高，节能效果更显著。其节能投资也比较省（节水型卫生器具比普通型卫生器具价格稍贵），考虑既节水又节能，应值得大力推广。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201102/14753.htm
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