段兰兰

(山西建筑职业技术学院,山西 太原 030006)

建筑能耗在我国的能源消耗结构中占有很大比重,而且随着能源危机日益突出,以可持续发展为中心的绿色建筑成为建筑研究的新课题[1]。我国还颁布了专门的《绿色建筑评价标准》(GB/T 50378-2014)。绿色建筑是以提供健康、适用和高效的使用空间为前提,达到资源利用的最大化。绿色建筑一般是通过节能、节地、节水和节材这四方面来达到节能标准的。

人类的生存离不开水,水是人类赖以生存的最宝贵和不可替代的水资源,虽然地球上的水资源很丰富,但是它并不是取之不尽、用之不竭的。随着社会和经济的不断发展,用水量和排污水量都在不断增加,许多国家和地区都出现了河道断流和地下水不足等问题。我国人口占世界总人口的22%,而水资源量为世界总量的5.8%,我国人均水资源量仅为世界人均的1/4,水资源缺乏问题十分严峻。为了响应国家出台的水资源可持续利用战略,近年来关于绿色建筑节水方面的研究有了飞速发展,节水的途径有三种:减少用水量、提高水资源利用率和防止泄漏。

一般的绿色建筑通过在给排水系统设计、运行和管理等阶段采取一些节水措施来达到节约建筑水资源的目的,尤其是在给排水设计方面,前期水资源总体规划和给排水系统设计是绿色建筑节约水资源的关键阶段。本文主要研究目前国内发展较为成熟、在给排水设计中广泛应用的绿色建筑节水措施:建筑中水回用技术、建筑雨水利用技术、建筑节水器具及设备等。

1 中水回用技术

中水回用技术是指回收污水并通过对污水进行简单的过滤等物理化学处理之后,重新投入使用的节水措施[2]。中水的水质介于自来水和污水之间,不能直接用于生活供水系统,一般用于卫生间冲厕系统、绿化灌溉系统、水景观系统和洗车系统等。以中水回用技术为依据,目前应用较为广泛的建筑给排水系统有建筑中水供应系统和城市再生水供应系统。

建筑中水供应系统为最早提出的中水系统,服务范围为单栋建筑、相近的多栋建筑以及大型公共建筑等，建筑中水回用系统如图1所示。

建筑中水回用系统需要在建筑中设置一套中水处理设备,处理过程中监控不当会产生污染性气体泄漏等问题,而且需要增加一套污废水分流管道。中水处理设备和两套排水管道会大大提高造价,而且需要专业技术人员进行日常的运行监督和维护,所以建筑中水回用系统一般用于一些既有建筑节能改造或扩建工程。

从安全、经济和管理角度考虑,一般规划的城市新区用城市再生水供应系统来代替建筑中水回用系统,城市再生水供应系统如图2所示。

图2 城市再生水供应系统图

在规划城市再生水供应系统时必须考虑城市再生水厂选址以及再生水管道的布置和接口问题。城市再生水供应系统虽然一次性投资大,但是建筑物可以直接接入城市中水系统,运行费用低,便于日常管理和维护,适用于一些水资源匮乏的城市新开发区。

2 雨水利用技术

为了补充地表和地下水能源,可收集、存储雨水,大部分建筑都有雨水排放系统。雨水排放系统收集的雨水来源分别有屋面、不透水路面和绿地。

屋面雨水的水质较好,而且容易收集,不易受到污染,将屋面雨水收集起来经过一定处理之后再利用的给排水系统称为屋面雨水回收利用系统[3],屋面雨水回收利用系统如图3所示。

图3 屋面雨水回收利用系统原理图

屋面雨水的收集场所为屋面或顶棚,屋面材料影响着雨水的水质,屋面雨水回收利用系统运用一些新型屋面材料可以提高屋面收集的雨水质量[4]。雨水储存装置的入口处必须设置过滤网,防止杂物进入。一般屋面雨水回收利用系统的回用水与中水的用途一样,主要用于卫生间冲厕系统、绿化灌溉系统、水景观系统和洗车系统等。随着水处理技术的不断发展,将水质较好的屋面雨水处理为生活用水已成为可能。当屋面雨水作为饮用水的补充水源时除了进行过滤,还需要进行消毒。常用的消毒方式有紫外线消毒、臭氧消毒和氯消毒等。

雨水渗透系统的水源来自于不透水路面和绿地收集的雨水。从不透水路面收集的雨水水质较差,绿地主要是靠渗透方式来收集雨水,收集水量有限,依据雨水渗漏系统的水源特点,雨水渗透系统有双重作用。第一,通过渗透原理对原始水源进行过滤等处理,提高水源水质标准,可以直接用于卫生间冲厕系统、绿化灌溉系统、水景观系统和洗车系统等;第二,通过雨水的渗透过程可以恢复自然土壤或建筑地面的可渗透性,改善生态环境。根据渗透介质的不同可以把雨水渗透系统分为分散渗透系统和集中渗透系统。分散渗透系统的渗透介质为渗透地面和渗透管沟,分散渗透设备简单但是渗透速度慢。集中渗透系统的渗透介质为渗透水池和渗透盆地,集中渗透规模大,净化能力强。

中水和雨水均为非传统水源,中水水量大,但是处理工艺复杂,雨水虽然可靠性和安全性高,容易被公众接受,但是水量随季节等因素变化,随机性大。

3 建筑节水器具及设备

除了通过提高中水和雨水等非传统水源利用率的节水措施之外,在水资源使用过程中节约和减少用水也可以提高水的有效利用率。通过调研分析，使用节水器具及设备的系统可以节省2%—50%的用水量,节水效果十分明显。在《绿色建筑技术导则》中明确指出,为了避免出现跑、冒、滴、漏等浪费水源的问题,建筑给水系统中需要采用节水器具及设备。常用的节水器具和设备有节水型阀门和节水型水龙头[5]。

常用的节水型阀门有延时自闭式冲洗阀、表前专用控制阀和EKB软密封阀门。延时自闭式冲洗阀有延时冲洗和自动关闭的功能;表前专用控制阀采用特殊工艺,可以起到调节器的功能;EKB软密封阀门密封性优于普通阀门。

常用的节水型水龙头有磁控水龙头和停水自动关闭水龙头。磁控水龙头克服了传统水龙头因机械传动造成的跑、冒、滴、漏现象。停水自动关闭水龙头可以避免停水时用户未及时关闭水龙头造成的溢流现象。

4 总结

绿色建筑的给排水系统在规划、设计以及运行等各个阶段都需要考虑到各项节水技术措施[6]。本文介绍的各项节水技术措施可以结合起来,相铺相成共同发挥节水功能[7]。例如针对一个实际的建筑或给排水系统,首先,要根据当地的条件、现场实际情况来设计建筑中水系统以及建筑渗透给水系统的类型;其次,根据系统的实际类型和特点选取适用的用水器具和设备[8];最后,在给排水系统的运行过程中要加强节水管理和节水宣传。