吴宜珍　王桂荣

【摘 要】随着我国经济的快速发展，各类高层建筑、居住小区不断涌现，建筑给水排水工程新技术、新材料逐步推进。面向低碳技术，结合现代信息技术，构建建筑给水排水教学内容，开拓学生视野，增强学生专业学习兴趣，为社会培养出具有低碳理念工程应用类专业人才奠定基础。

【关键词】建筑给水排水工程；节能系统；低碳技术；低碳理念

建筑给水排水工程是研究工业与民用建筑用水供应和污废水的汇集、处理，以满足生活、生产的需求，创造卫生、安全、舒适的生活、生产环境的工程学科；具有实践性、综合性和专业性强的特点。它是给水排水工程、建筑环境与设备工程、建筑工程管理、工程造价等专业本科学生必修的一门重要专业课，应用面广泛，与建筑业联系紧密。随着我国经济实力增强，各类高层建筑、各种住宅小区不断涌现，人民生活质量不断提高，对供水的水量、水质、水温和水压要求不断提高，直接导致建筑内部能耗增大，主要体现在两大指标：生活和生产用水量和耗电量增大。在满足人们生活舒适性的前提下，利用低碳技术设计节能型建筑给水排水系统，降低部分建筑内部能耗，是高校给排水专业学生必须掌握的专业技能。

一、低碳技术及其在建筑给水排水工程中的应用

低碳技术源自能源利用，内涵丰富广泛，一般分为三种类型：一是减碳技术：指高能耗高排放领域的节能减排技术；二类是无碳技术，如核能、太阳能、风能、生物质能等可再生能源技术；三是去碳技术，二氧化碳捕获及封存技术。具体到《建筑给水排水工程》这门专业课，低碳技术是狭义的，主要指能够降低建筑物内部能耗的管理和技术，具体包含三点：一是合理确定系统方案，二是节能减排和中水回用技术；三是太阳能热水综合利用技术；在建筑给水排水工程教学实践过程中，以建筑工业出版社《建筑给水排水工程》第六版为基本教材，在传统框架体系下，精简教学内容，教学重点偏向低碳技术及其应用，目的是提高学生低碳意识，教学实践特色如下。

（一）建筑内部给水系统设计。设计理念强化建筑节能，基本原则是：合理布置管线，合理确定用水量（包括冷、热水和其他用水）的定额，合理确定给水系统。在理论计算方面：除住宅采用概率统计方法确定计算管段设计秒流量外，其他建筑物生活和生产给水设计秒流量公式对应选用平方根法和百分比法公式。在方案选择方面，如尽量利用市政给水系统直接供水。由经验公式估算确定最不利配水点水压，结合资用水头合理进行竖向分区，平衡用水点的水压。水压不能满足的楼层或区域优先采用变频调节供水技术，其理论依据是流体力学相似定律，水泵流量、扬程和功率分别与其转速的1次方，2次方和3次方成正比，调节水泵转速可以改变水泵的流量、扬程和功率。在供水管路状态不变（供水管路阀门开启度不变）的前提下，水泵转速增大管路流量增大，水泵转速降低管路流量减少。根据用户使用水量规律实时调整水泵转速，大幅降低节流能量损耗，具有明显的节能效果。

变频供水技术是一种成熟节能技术，适用水泵间接抽水，如果建筑物内用水存在微水量情况，采用变频水泵并联小型气压给水罐节能技术；为了充分利用市政管网压力，对于住宅楼、居住小区、集体宿舍、宾馆、幼儿园、办公楼、学校、商场等民用建筑优先采用无负压供水（管网叠压供水）技术，水泵直接从市政管网抽水，既节能节水，又经济环保。例如：常规加压供水方式设有水泵、水池或水箱，将市政供水管网中的余压10-20m泄为0后，再进行二次加压。而管网叠压供水方式可充分利用市政管网余压叠加进行供水。如果按平均利用10m的市政供水管网水压计算，每1×104m3/d供水规模，一年可节约用电1.0×105KW·h；若最不利点所需压力为50m，较常规供水方式的二次增压模式节能效果为20%。由此可见，合理的给水系统设计，直接降低建筑内部能耗。

（二）生活热水系统设计。设计理念是充分利用可再生能源，降低人类对石化能源的消耗，加强余热的回收和利用，采用太阳能热水供应系统。太阳能热水系统原理主要是通过太阳能集热器将太阳能转化成热能作为生活热水系统的热水源，通过自动控制和辅助热源获得满足使用要求的生活热水。根据热水量大小，太阳能热水供应系统有集中式和分散式。集中式太阳能热水供应系统在我国已有不少成功案例，分散式太阳能热水供应系统在我国已经普及。通常情况下，夏热冬冷地区太阳能提供的热量可以满足40%左右的全年热水用水要求，太阳能作为建筑物内部生活热水供应系统热源，低碳环保。

（三）用水计量方面，水表的选择不可忽视，合理设置和使用水表是建筑节水的重要硬件设施之一。以住宅建筑为例，适合住宅建筑的常用水表宜为旋翼式水表，其水表公称直径宜为20mm或25mm，以满足入户管设计流量、水表水头损失和水表计量精确度等要求。对公共建筑，为了方便日常维护和管理，可以通过增加设置高精度远传智能化水表实时检查管道各段的水量，及时找出渗漏点并予以修复，或及时发现不合理用水造成水量浪费的原因；还可以采用限量水表实现节水。

对生活给水管材优选市场推荐的PP-R等塑料管材，同时注意使用条件；水龙头选择带陶瓷阀芯的节水龙头，与普通水龙头相比节水20-30%，公共场所采用感应式水龙头，卫生方便。

（四）建筑内部排水系统设计。为了满足建筑排水系统的功能要求，即将人们日常生活和工业生产过程中受到污染的水和降落在屋面的雨水和雪水收集并及时排放，排水宜尽量采用重力流排水方式。优先采用室外雨、污水分流系统，室内污、废水分流系统，污废水管道的敷设应就近排放，避免压力提升；室外屋面雨水加以控制并综合利用。例如上海世博会场馆“沪上·生态家”回收屋面雨水，直接作为地下室水景补水，降低水景对市政自来水的消耗，达到生态节水目的，该建筑物非传统水源利用率20%，可再生能源利用率50%，建筑综合节能60%，是绿色建筑给水排水系统设计典范。

（五）提倡建筑中水回用系统。采用中水系统直接提高水的利用效率，预计居住区用水量可节省30-40%，排水量可减少35-50%，减轻城市排水系统负荷，有效利用和节约淡水资源，减少了对水环境的污染，具有明显的社会效益、环境效益和经济效益。中水系统设计关键是水量平衡，建筑中水处理工艺和设施仍然在不断的完善和开发之中。

因此，在教学内容安排上，体现建筑节能、节水、节材要点，教师不仅要熟悉课程体系，而且要根据教学特色，构建低碳技术教学内容，剖析典型低碳节能系统，积极引导学生探索新技术。

二、更新教学观念，改进教学方法，采用多种教学方式，强化学生低碳意识

低碳教育渗透到专业课程教学之中，一方面是教学理念和教学内容的更新，另一方面是教学手段和方法的运用。为在建筑给水排水工程教学中强化学生低碳意识，突出专业技能的学习，教学方式主要采用以下两种模式。

（一）多媒体教学

我校已经全面实施多媒体教学。课堂采用多媒体教学，简洁、直观，信息量大，效果良好。教师制作的多媒体课件可将管线布置原则、系统设计原理、计算方法、计算步骤，调理清楚的呈现出来；不同管材、用水设备通过大量图片展示；复杂设备如气压给水设备等通过动画演示工作过程，将复杂问题简单化，内容通俗易懂，达到事半功倍的效果。

案例教学采用多媒体，使学习总是与生动的“情景”联系在一起。比如，室内消火栓布置一般要综合考虑灭火安全、经济、美观、施工方便等原则，如果在讲授完原则后给出一个建筑平面图案例，要求学生据此原则进行消火栓布置。课堂上采用互动方式，让学生自觉分组讨论，由他们自发产生的代表提出各自不同的设计方案。通过比较系统优缺点，确定出合理方案，并对学生的典型布置方案进行适当评述。这种互动式教学，基于学生的思考过程和结果，针对性强，则不但能对看似空洞的原则加深理解，更可以在此过程中培养学生创新思维的能力。

教学过程中，学生为主，教师为辅。教师鼓励学生通过浏览专业网站，获取产品样本，了解不同厂家产品和设备性能。通过查阅资料，补充和完善课内知识，拓展学生专业知识面，有利于发挥学生主观能动性，提高学生自主学习能力。

（二）现场教学

建筑给水排水工程本身就是一门应用学科，具有很强的实践性，应当加强实践教学。完成建筑内部给水排水、建筑消防系统理论学习后，组织学生参观学校标志性建筑物给排水设计，具体分析系统的优缺点，进行一次现场教学。学生通过实际观察，建立直观的感性认识，加深对理论的理解。

三、提升课程设计质量，培养学生低碳理念

课程设计是对建筑给水排水教学内容的巩固和提高，在整个教学过程中教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，学生是主体，充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学生有效地利用低碳技术解决实际问题。我校给水排水专业该门课程设计的内容是：在两周内完成一幢多层建筑如公寓楼的给水、排水、消防（热水）系统设计，原始资料和设计要求任务书有详细要求。学生可先根据给出的题目观察日常生活中公寓楼的设计情况，结合课堂教学过程中所学的专业知识，秉承低碳设计理念，查看相关建筑给水排水节能依据，了解法规、规范、标准等，主要资料有：《中华人民共和国节约能源法》、《民用建筑节能设计标准》（JGJ26-95）、《住宅建筑规范》（GB50368-2005）、《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）、《建筑给水排水与采暖工程施工质量验收规程》（GB50242-2002）、《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》（GB50364-2005）、《建筑中水设计规范》（GB50336-2002）、《城市污水回用设计规范》（CECS61-1994）、《建筑与小区雨水利用工程技术规范》（GB50400-2006）、《节水型生活用水器具》（CJ164-2002）等。

当然这些规范或标准在课程设计中，可能只有部分需要学生查阅，提倡学生结合课程设计成果要求进行全面了解。鼓励学生开动脑筋，开拓思路，提出多种方案，经过技术经济比较，选择恰当低碳技术方案设计。培养学生正确使用规范和标准图集，系统设计计算有理有据，清楚表达筑给水排水系统设计能力，为应用型创新人才的培养奠定基础。

四、结束语

结合建筑给水排水教学内容，将低碳技术渗透到具体的建筑给水排水系统，并采取多种教学方式，开拓学生视野；重视课程设计成果，全面调动学生积极性，提高了教学质量，为社会培养具有低碳理念工程应用型人才奠定良好基础。

参考文献：

[1]水浩然.管网叠压式（无负压）给水设备设计选用应注意的问题[J]. 给水排水，2006，（4）.

[2]张亚峰，冯旭东，张伯伦，陈立宏.沪上·生态家给水排水设计[J].给水排水，2010，（12）.

注：

本文系武汉纺织大学教学研究基金资助项目（2010010）研究成果