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隨著人民生活水平的提高,對綠色建筑的要求也越來越高,節水節能及水資源的利用不僅是綠色建筑的的基本要求之一,更是我國的基本國策。
一 節水系統設計及非傳統水源利用
⑴讓節水成為建筑給水排水工程師設計的基本理念之一。①“節水用水定額”是指采用節水型生活用水器具后的平均日用水量。而條文解釋卻是“節水用水定額”是供編寫“節水設計專篇”中計算節水用水量和進行節水設計評價用。工程設計時,建筑給水排水的設計中有關“用水定額”計算仍按《建筑給水排水設計規范》的標準執行。筆者認為“節水用水定額” 應該與“用水定額”整合統一起來,在節水器具和節水措施的全面應用的基礎上,不久的將來用水定額完全可以減小,隨之帶來的是給水系統管徑的減小、材料的節約。②衛生器具的節水關鍵點是“限流”,只有產品的的出流量、一次用水量按《節水型生活用水器具》CJ164中的規定都作了具體限定的產品才能稱作節水型器具。但當前節水型器具的選用還只是停留在設計的圖紙上,建設方和用戶是否選用了節水型器具卻很難控制。相關的行業部門應該逐步讓非節水型器具禁用、停產,當市場上只能買到節水型器具時,才能真正做到全面應用。③節水措施包括壓力控制和減少無效冷水。設計上的合理性可以從源頭上起到節水的效果。《節水標準》中提出“豎向分區內低層部分應設減壓設施保證各用水點處供水壓力不大于0.20Mpa(動壓)。”這該規定需要在設計中引起高度重視,“控壓節水”從理論到實踐都得到了充分的證明,各種節水配件在壓力越高的情況下,出流量越大。例如節水型水嘴在水壓0.1Mpa,管徑為15mm下,最大流量不大于0.15L/S;而當動壓為0.22Mpa時,流量竟然達到了0.46L/S,無形中造成了被動浪費大量的水。目前比較有效地做法就是支管設置小型支管減壓閥。循環系統的設置是否合理對縮短熱水出水時間,減小無效冷水的浪費起關鍵性作用。《節水標準》中對熱水出水時間做了明確規定:全日制集中供應熱水的循環系統,應保證配水點出水溫度不低于45℃的時間,對于住宅不得大于15秒,醫院和旅館等公共建筑不得大于10秒。設計上控制熱水出水時間,進而達到減少了無效冷水的流失的目的。
⑵“非傳統水源”是指不同于傳統地表水供水和地下水供水的水源,包括再生水、雨水、海水等。非傳統水源可用于景觀用水、綠化用水、汽車沖洗用水、路面地面沖洗用水、沖廁用水、消防用水等。我國水資源嚴重匱乏,用水形式相當嚴峻,利用雨水、中水等非傳統水源代替自來水等傳統水源,已成為最重要的節水措施之一。中水處理設施在建設項目中的應用并不是很普遍,尤其在非水源型缺水的南方城市,究其原因主要是運行成本高,中水水價高于自來水水價。從保護環境的角度看,可以從城市污水廠的建設入手,增加深度處理環節達到中水水質標準后供給整個城市使用。《節水標準》中首次提出了建筑小區應采取雨水入滲、收集回用等雨水利用措施。雨水的利用有以下幾個方面的功能:實現雨水資源化,用于景觀綠化等雜用水,節省自來水;修復水環境及生態環境,強化雨水的入滲增加土壤的含水量和雨水回灌來提升地下水位;雨洪調節功能,土壤的入滲量的增加和雨水徑流的存儲都會減少進入雨水排除系統的流量減輕城市洪澇。建筑小區的雨水利用為城市節水開辟了一個新的領域,實現了我國給水排水領域的一個重要轉變,把快速排出城市的雨洪轉變為入滲、存儲調節,保護環境,促進綠色住宅、生態住宅區的發展。
二 節能與可再生能源的利用
⑴建筑給水排水的節能主要體現在給水系統豎向分區和分區標準選擇是否合理以及供水設備的選擇上。首先給水系統應充分利用城鎮供水管網的水壓直接供水,其次在給水系統豎向分區時兼顧整個小區建筑高度及用水量大小。例如筆者曾設計過的一個建筑小區,總共35幢樓,其中高度為15~17層的住宅共16幢、高度為10~11層的住宅共17幢、高度為2層的會所和商業樓各1幢。設計條件為市政壓力可直供到3層,當地自來水公司不允許從管網上抽水。經過水量計算和管路的經濟性比較,分為3個區:1~3層為低區,利用市政壓力直接供水;4~11層為中區,變頻水泵加壓供水;12~17層為高區,變頻水泵加壓供水;超壓部分局部支管減壓。由于小區較大,生活水泵房距最不利用水點約400米左右,為了減少水壓降,泵房出來的主干管和最不利建筑給水立管采用不變徑的做法來減少水頭損失;另外最不利用水點(設置在機房屋頂的太陽能系統的中間水箱),采用管道泵局部加壓供水。這樣水泵揚程可以降低10米左右,水泵功率相應也降低一級從而降低了水泵運行電費,節省了能源。建筑給水系統中,水泵的選擇也應從節能的角度考慮。無負壓供水設備可以充分利用市政管網壓力疊壓供水,在當地自來水公司批準的情況下優先選用。變頻設備選型時,水泵的材質、質量的好壞直接關系到水泵在相同流量和揚程下功率的大小,優質的水泵的功率甚至只有劣質水泵功率的60%~80%,從而可以降低水泵運行電費,達到節能的目的。
⑵可再生資源的利用主要是太陽能在建筑熱水系統中的應用。太陽能既是一次能源,又是可再生能源。它資源豐富,無需運輸,對環境無任何污染,它將帶領我們進入一個節約能源減少污染的時代。《民用建筑太陽能熱水系統應用技術規范》(GB50346-2005)頒布實施后,在節能減排的的要求下,各省市地方政府也相應出臺了一系列關于應用太陽能熱水系統的地方標準、實施細則和政府文件,太陽能熱水系統與建筑一體化應用得到了空前的發展,太陽能應用于熱水系統上技術也得到了不斷地創新。這些進步無疑是值得肯定的,但是對于很多省出臺的政府文件中的規定“十二層及十二層以下的居住建筑全面應用太陽能熱水系統”,筆者認為這個規定更像是一個節能減排的“政治任務”,這樣“一刀切”的做法是否有效,需要實踐來驗證。首先我國每個地區的全年太陽能輻射總量分布是不均勻的,在對太陽能的利用上也應有所不同。其次在近幾年來,很多大城市用地緊張,新建的住宅區建造都是11層以上的高層住宅。那么可能存在兩個問題,其一假如該住宅小區只有高度為13層以上的住宅,那么這個小區就可以不做太陽能熱水系統;其二假如該住宅小區大多數為高度為11~12層的住宅,而這個高度的住宅全面設置太陽能熱水系統確卻是最不經濟的。例如,太陽能集熱板統一設置在屋面,會造成系統管線過長,熱損失量過大;如果分高低區設置,高區太陽能集熱板統一設置在屋面,低區太陽能集熱板設置在陽臺但又很難滿足冬至日不少于4小時的日照要求。不經濟的系統不僅投資高而且運行費用也高,這就違背了綠色建筑設計的宗旨“最大限度地節約資源,適用和高效。”如果上述小區所有的樓不管高度為幾層,從頂層開始往下的5層都設置太陽能熱水系統,太陽能的利用率和系統的經濟性都會更高。政策的出臺應該是因地制宜從原則和方向上去把握,可限定建設項目清潔能源的“最低利用率”,這樣在工程實施的過程中工程師可以針對每個項目的特點選用太陽能、空氣源等清潔能源,也可根據具體建筑物的特點配置清潔能源使用系統,達到真正的高效、節能、節約造價。