张建霞

(福建省合道建筑设计有限公司 福建福州 350001)

0 引言

绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源 (包括节能、节地、节水、节材)，保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的环境空间，并能与自然和谐共生的建筑。2013年1月1日，国务院办公厅转发国家发展改革委、住房城乡建设部制订的《绿色建筑行动方案》(国办发 〔2013〕1号)——“十二五”期间，完成新建绿色建筑10亿平方米；到2015年末，20%的城镇新建建筑达到绿色建筑标准要求。在工程建设中正确地贯彻绿色建筑的实施建设，是每个建设者的职责。为此，本文结合福州环站新城1#地块项目绿色建筑给排水设计工程实例，阐述二星级绿色建筑给排水专业采用的主要技术措施-雨水收集回用、太阳能热水系统及其他相关措施的设计思路，探讨绿色建筑实施途径。

1 工程概况

该项目位于福州市仓山区胪雷路和永南路交叉处，项目东侧为福州火车南站，总用地面积197 580.2m2，场地内共分1#、2#、3#、4#、5#地块。该项目为1#地块，功能为商业办公，建筑定性均为一类高层公共建筑，建筑主要功能包括酒店、办公和商业。根据规划和建设单位的要求，该项目按二星级绿色建筑进行设计。

2 主要技术措施

2.1 建筑雨水的回收利用[1]

收集本地块内部分可利用的建筑屋面收集雨水，将回收雨水经处理后用于绿化及道路冲洗。

(1)径流系数[2](表1)

表1 雨量径流系数

(2)日雨水径流量

根据国家原标准《建筑与小区雨水利用工程技术规范》GB50400-2006的相关规定，雨水收集回用工程的设计重现期取1a，福州地区1a设计重现期最大日降雨量为52.1mm.。查表1，屋面雨量径流系数Ψc取0.85，该工程做雨水收集的建筑单体屋面总面积5380m2，其中68%的屋面做雨水回收，根据公式W=10ΨchF，计算得出屋面雨水24h径流总量为：

10ΨchF=10×0.9×52.1×0.538×68%=162m3

(3)弃流雨水量Wi

该工程考虑3mm初期径流雨水弃流，则弃流雨水量为：

Wi=10×δ×F=10×3×0.538×70%=16m3

(4)雨水日可利用量W

W=162-16=146m3

(5)雨水收集设施的回用水量

根据国家标准《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003(2009年版)，该工程雨水回用系统各用水定额如道路浇洒面积为：7990m2，其中t取3d，代入公式：

∑qinit=3.0×(7990+8900)×3=152.34 m3

(6)回用蓄水池容积V

由于∑qinit>W，故蓄水池容积取值为V=150m3≥W。该工程室外设置埋地150m3塑料模块组合水池，外形尺寸为8000×5000×4000(h),位于地块西侧绿地，塑料模块由PP聚丙烯塑料注塑成型，上下两个塑料模块对扣，组成一个储水单元，储水单元内部镂空，若干个储水单元通过模块连接卡连接在一起，组成水池骨架，在水池骨架外围包覆不透水的土工膜构成储水池。塑料模块组合水池如图1所示[4]。

名称编号对照表

编号名称编号名称编号名称编号名称1雨水管6塑料模块组合水池池体12水池排污管18素土夯实2水池进水沉砂井7土工布(膜)13水池排污管阀门19压缩空气管3进水三通8填砂层14水池出水井20空气压缩机3-1筛网9水池溢流管15潜水泵21水池开挖基槽4水池进水管10压力供水管16水池出水管--5通气帽11压力供水管阀门17水池基础层--

(7)部分收集雨水经过初步水质处理，达到满足绿化及道路冲洗的相应水质要求后，用于绿化及道路冲洗等室外杂用水，具体雨水收集回用流程如图2所示。

图2 雨水收集回用流程

2.2 太阳能热水系统

该地块包含一栋22层酒店及两栋SOHO，其中仅22层酒店需要考虑集中热水供应系统。根据福建省工程建设地方原标准《福建省绿色建筑设计规范》DBJ/T13-197-2014中9.5.1条规定：有生活热水需求的建筑，宜优先采用太阳能、地热能等可再生能源作为热源，并合理配置辅助热源，可再生能源产生的热水量宜不低于建筑生活热水消耗量的20%。该酒店生活热水系统竖向分为4个供水分区，热源由自建的热水锅炉提供90°C/65°C热媒水。由于受屋面可利用面积的限制，同时为了满足绿建相关规范的要求，该工程仅考虑由太阳能集热系统提供满足热水系统20%耗热量的需求，生活热水I区采用太阳能集热系统作为预热热源，在酒店屋顶安装约350 m2太阳能集热器，专门用于预热该工程热水系统供水一区，并最终由导流半容积式加热器通过锅炉房提供的高位热媒水一次性加热至所需温度。

(1)22层酒店热水系统计算，如表2所示；酒店热水供水分区，如表3所示。

表2 酒店热水系统计算

图3 强制循环直接加热系统原理图

表3 酒店热水分区

由表2～表3得出，该酒店日总热水用水量为Qrd=86.5m3/d,满足绿建规范20%Qrd=86.5m3/d×20%=17.3m3，则该项目太阳能集热板敷设面积应满足不小于17.3m3酒店所需的热水供应量。该项目太阳能热水系统采用强制循环直接加热系统，如图3所示[5]。

(2)集热器面积按下式计算

Ac=qrd×c×ρr×(tr-tl)×f/[Jt×η×(1-ηl)×1000]

式中:Ac——直接加热集热器面积(m2)；

qrd——设计日用热水量(L/d)；

C——水的比热 ，C=4.187(KJ/kg·℃)；

tr——热水温度，tr=60℃；

tl——冷水温度，tl=10℃；

ρr——热水密度(kg/L)，ρr=1；

Jt——集热器采光面上年平均日太阳辐射量(MJ/m2·d)，Jt=12.2MJ/m2·d，查《全国民用建筑工程设计技术措施-给水排水》附录F-2；

η——集热器年平均集热效率，经验值为45%～50%，取50%；

ηl——贮水箱和管路的热损失率，取15%～30%，取15%；

f——太阳能保证率，取50%。

则所需集热器面积为Ac=17300×4.187×1×0.5×(60-10)/12.2×0.5×(1-0.15)×1000=349m2。

该工程屋面采用的是平板型太阳能集热器，如图4～图5所示。

平板型太阳能集热器结构与安装尺寸

图4 平板型太阳能集热器结构示意图

图5 太阳能直流系统集热管路系统图

3 其他绿色建筑设计措施

(1)选用符合节能要求的水泵，并应确保水泵的工作点位于高效区段。该项目生活给水系统采用变频泵分区供水，变频调速恒压供水系统配置3台主泵，其中1台备用，并配置小流量泵及气压罐，变频水泵能根据用户的实际用水量和使用压力自动检测，调节电动机的转速(耗电量)，从而使水泵根据需水量自动调节供水量，使设备始终处于高效率的工作状态，以达到节能节水的目的。系统配置的小流量泵及气压罐能够满足夜间小流量时的供水需求，避免频繁启泵。

(2)选用高节水性能的节水器具，用水效率等级2级[6]。

①该工程所配置的生活用水器具，均应采用节水型卫生器具，其产品的技术性能应符合国家标准《节水型卫生洁具》GB/T31436-2015、国家城镇建设行业标准《节水型生活用水器具》CJ164-2014的要求，用水效率等级不低于二级，不应选用违反强制性技术标准条文规定的生活用水器具。

②坐便器冲洗水量应小于6L/次，如表4所示。

③节水型水嘴在水压0.1MPa和管径15mm下，最大流量不大于0.15L/s。其中，公共卫生间采用的感应式水嘴在离开使用状态后，应在2s内自动止水，非正常供电电压下应自动断水。延时自闭式水嘴每次给水量不大于1L，给水时间4s～6s。相关指标如表5所示。

表4 陶瓷坐便器用水效率限定值及用水效率等级标准要求

②在符合坐便器产品标准GB 6952-2005《卫生陶瓷》前提下，用水效率等级越低，产品质量越优。

表5 水嘴用水效率等级指标

(3)该项目消水栓、生活给水、地上公共生活给水，应分别设置水表，并在以下位置安装水表：

①小区给水系统总引入管上；

②高层建筑分区供水的各个分区供水总管上；

③需要单独计量收费的各给水支管的起端，如住宅、商业、配套服务用房等；

④不同用水功能的公共用水引入管起端，如绿化灌溉用水、景观用水、道路冲洗、垃圾集散间及回收间等。

(4)加强防护，保障供水的安全措施[3]：

①回收雨水供水管道外壁涂成浅绿色，并打印明显且耐久的标识“雨水”，防止误接。

②水池(箱)、阀门、水表、给水栓、取水口，均应有明显的“雨水”标识，取水口需要增加锁具或者专用开启工具。

③合理选用管材和连接方法，选用密闭性能好的阀门，合理设计供水系统，避免供水压力过高或者压力骤变，设置各系统水池水箱溢流报警装置，有效避免管网漏损。

4 结语

该工程设置的雨水回用系统，通过对区内可利用屋面雨水的回收、处理，使其满足国家规范《生活杂用水水质标准》的要求，并专门用于区内的绿化及路面清洗用水，既节约了水资源消耗，又减轻了城市排水设施的负担，可以有效减少城市洪涝灾害，保护水环境，符合国家对于节能减排的要求。太阳能热水系统是利用太阳能集热器收集太阳热量，并使光能转换成热能加热生活用水，由于酒店建筑对热水的用量和稳定性要求高，完全采用太阳能作为热源不能满足用户要求或者需要增加大量的投资，因此合理的设计是部分利用太阳能。本系统既有效地利用了裙房屋面闲置空间，又利用免费能源-太阳能，同时减少了其他能源的消耗，具有一定的经济效益和环保效益。