基本信息
- 项目名称：
- 节水措施在绿色建筑中的应用
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 在建筑给排水工程设计中，从源头做起，充分运用各种节水措施，是给排水专业技术人员的当务之急。本文首先分析了我国建筑存在的主要用水浪费情况，并从给水系统选择、节水器具和器材的选用、雨污水的回收利用等方面，介绍了建筑节水的相关措施。
- 详细介绍：
- 我国是一个水资源短缺的国家，又是一个人口众多的国家，水资源供需矛盾尤其突出。据资料显示全国人均水资源占有量只相当于世界人均水平的1/4，居世界的110位，被列为全球13个贫水国之一。目前在全国666个建制市中，有330多个城市不同程度地贫水，其中严重缺水的竟达108个，每年缺水就影响工业产值2300亿元。因此，如何开辟新的水源，节约或珍惜用水，具有重要意义。把节水，高效利用水资源真正转化在生产流程中，转化在人们的生活习惯中，或许是解决水资源之痛的必由之路。封堵“跑冒滴漏”更应成为迈向建设节约型社会的第一步。但愿，人们不必等到旱灾来袭，水资源紧缺的时候，才后知后觉的想到节水，并仓促应战。 一、我国建筑存在的主要用水浪费情况 1.管网跑冒滴漏与维护管理不当引起的水量损失。 给水管网会随着使用年限的延长出现老化、锈蚀、渗漏甚至爆裂；以水龙头为例，滴状漏水的水龙头，1个月至少可造成2.6吨的水量浪费，而对于龙头损坏的大水流1个月至少造成了500吨以上水量浪费。 管网维护检修不及时，也会造成大量的水量损失。如用水结束后，不及时关闭水龙头而出现“常流水”；底层商铺私接室外消火栓随意用水；管网漏水长期无人修理等现象。 2.管网超压造成的水量浪费。 (1)消防系统超压 在消火栓灭火系统和自动喷水灭火系统中，超压出流现象同样存在。以消火栓系统为例，《高层民用建筑设计防火规范》中规定了消火栓栓口的静水压力不应大于1.00MPa，否则应采取分区给水系统；消火栓栓口的出水压力大于0.50MPa时，应采取减压措施。这主要是从管材承压性能和火场灭火的操作性上考虑的，并未考虑到超压出流。栓口压力过大，既会导致灭火时不便于操作，损坏水带，又会浪费了宝贵的消防水量。超压出流这一现象在消防给水系统中应同样受到重视。 (2)生活给水系统超压 用水点出流量同该点静水压力存在着直接关系。当配水附件的静水压大于工作压力，就会出现流量大于额定流量的现象。 现行《建筑给水排水设计规范》GB50015－2003（以下简称《规范》）3.3.5条对竖向分区的最大静水压力，给水配件和入户支管的最大压力做出了一定的限制性规定，但这只是从防止给水配件承压过高会导致损坏的角度考虑的，并未从防止超压出流的角度考虑，压力要求过于宽松，对限制超压出流基本没有作用。超压出流既造成了水量浪费又造成了用户使用不舒适。 3.二次污染造成的水量损失 自来水从净水厂出厂后到用户使用前，会经历很长一段过程。在输送管网、贮水升压设备中或由于敷设条件、以及日常的管理不当都有可能水质变坏，引起了二次污染。二次污染事故的发生，使得建筑给水系统不能正常工作，受到污染的水必须排放，对供水系统的清洗处理，也需耗费大量的自来水，这些都造成了水的严重浪费。因此二次污染也是造成水量损失的重要原因。 4.热水系统的水量损失 随着人民生活水平的提高和建筑功能的完善，热水供应已逐渐成为建筑供水不可缺少的部分。 热水供应系统中开启热水配水装置后，往往要放掉大量冷水后才能正常使用。这些不能满足用户水温要求的水，常被直接浪费掉。这部分流失的冷水，未产生使用效益，即浪费的水量。 二，民用建筑节水措施 面对严重缺水的现状，节约用水已成为我国的一项基本国策。建筑节水应是在保证正常用水的情况下，利用技术、经济和社会手段恰当合理地减少用水量。不仅应通过完善法律、法规，合理利用价格杠杆，培养公民节水意识，改变旧有不良用水习惯上着手，还应在建筑物的设计、施工、物业维护等方面上加以彻底改进。只有多方面共同努力，才能最终实现建筑节水。 1．增强公民节水意识 家庭生活中，我们只要注意改掉不良的习惯，就能节水70%左右。与浪费水有关的习惯很多，如用抽水马桶冲掉烟头和碎细废物；停水期间，忘记关水龙头；洗手、洗脸、刷牙时，让水一直流着；不论衣物多少，洗衣机一律采用高水位。生活用水中沐浴、洗涤、盥洗、便溺用水对水质要求各不相同，可以考虑适当收集部分排水循环使用。我们应树立水是一种宝贵资源的观念，节约用水即是节省资源。目前新建和改建工程，一般都设有水表，合理定价，按表收费，取消了用水包费制，让用水者直接承担经济责任，事实证明节水效果明显。对于宾馆、饭店、写字楼、集体宿舍以及其他公共场所内的用水设施应加强管理，及时检查维护，严防浪费现象。各种经济和行政管理措施的实行会不断的增强公民节水意识，公民节水意识的增强可对其他具体节水措施起到事半功倍的作用。 2.给水系统的选择 给水系统的任务是在满足用户水质、水量和水压要求的前提下，将市政给水管网或自备水源的水输送到建筑物内各用水点。目前，在很多情况下，给水系统提供的水压与用水点实际需要的水压不相符，由于流量和压力成正比，出口压力过大，卫生洁具的出水量远远大于额定出水量，造成水资源和能量的巨大浪费。《建筑给水排水设计规范》(GB50015—2003)2.3.4条规定:高层建筑生活给水系统的竖向分区，应根据使用要求、材料设备性能、维修管理、建筑物层数等条件，结合利用室外给水管网的水压合理确定。分区最低卫生器具配水点处的静水压，住宅、宾馆、医院宜为300~350kPa；办公楼宜为350~450kPa。该条款可能是从材料设备的安全方面考虑，但对系统的节水也有很大的作用。另外，还可以采用装设孔板、节流阀、调压阀、过滤充气网等一系列限压节流措施，使卫生器具水压一般控制在0.3~0.35MPa。 (1)恒压变频、气压罐给水系统 给水系统的二次污染也会产生水的浪费。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。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。 (2)减压阀给水方式 在高层、超高层建筑中，为使系统安全可靠及经济合理，竖向分区供水、安装减压阀、减压孔板等措施也间接地起到了节水作用，减压阀一般和屋顶水箱、调速泵结合使用，通常有DN32~200多种规格，据统计，采用孔板或用压力调节阀调压，可使耗水量降低15%~20%。 (3)热水系统和管道 在使用热水龙头时，由于支管内的水温没有达到使用要求，必须先将冷水放掉，这种浪费常被人忽视。因此，在热水系统设计中，应采用立管循环，甚至支管循环，做好管道保温，尽量减少这种非使用性的浪费。 （4）室内给水系统 采用合理的供水系统，低区充分利用市政给水压力；高层建筑给水系统合理分区供水，控制超压出流。 3.提高管材、附件和施工质量，严格控制跑冒滴漏 民用建筑给水系统中，跑、冒、滴、漏现象较为普遍，水资源浪费严重，这通常情况下与管材、附件质量、施工质量有关。提高管材、附件和施工质量，严格控制跑冒滴漏是节约用水的途径之一，我们应选用优质的管材、阀门使用低阻力优质阀门和倒流防止器等，淘汰劣质产品。选用高性能的阀门、零泄漏阀门。恒温混水阀用于冷、热水的自动混合，为淋浴系统提供恒温洗浴用水；管道铺设时要采用质量好的管材，并采用橡胶圈柔性接口。并增强日常的管道检漏工作；做好管道基础处理和覆土，并控制管道埋深。 4.节水器具和器材的选用 目前全市公共场所节水器具的普及率为50%，居民家庭节水器具的普及率仅为30%。通过推广节水器具、器材来节约用水是个趋势，潜力很大。如何从设计的源头做起，推广应用节水器具和器材具有更为普遍和特殊的意义。2002年国家就颁布了《节水型生活用水器具》(CJ164—2002)的产品标准，采用节水型生活用水器具势在必行。 (1)水龙头 老式螺旋式水龙头结构落后、质量差、易出现跑、冒、滴、漏的现象，浪费水量。因此有关部门应严把质量关，防止粗制滥造的水龙头进入市场，同时应重视研制推广高质量的新型节水龙头。 延时自闭式水龙头在出水一定时间后自动关闭，避免长流水现象，并且其出水时间可在一定范围内调节，既方便卫生又符合节水要求，非常适合公共场所使用。 (2)冲洗水箱 最近几年，大(小)便器的结构有很大进步，冲洗水箱容积从过去的12~26L减至6~9L节水型的水箱，继1999年修订颁布的《卫生陶瓷》(GB/T6952—1999)中将6L便器和后续冲水量纳入国家标准后，国家建材局组织制定的《6升水便器配套系统》(JC/T856—2000)也已正式颁布实施。在座便器的选择上，采用虹吸式座便器和两档提拉式虹吸水箱或双冲水节水水箱，使用后的节水效果均比较满意。家庭生活中，便器冲洗水量占全天用水量的30%～40%，因而，研制推广节水型便器冲洗设备意义重大。一般住宅卫生间多为大、小便共用一个便器，且大、小便采用同一冲洗水量，这显然是一种浪费。若采用双冲洗水量控制装置的坐便器大便器冲洗水箱，约可节约27%冲洗用水量，可见具有值得大力推广。公共场所或非居住建筑内，延时自闭冲洗阀式小便斗或自动感应冲洗小便斗等应进一步推广应用，其长期节水效益完全可弥补较高的初期投资。 (3)淋浴器 在生活用水中淋浴用水占总用水量的20%~35%，比例相当大。旧式淋浴器调节水温时浪费水量很多。目前市场上出现了恒温式淋浴器，它可以事先设定温度，通过形状记忆合金来调节热水和冷水，并可瞬间回复至原来设定的温度。 在公共场合上，除了避免调节水温浪费水量外，还应节约擦身时的水量和其他长流水，可设计采用脚踏式间断式淋浴器，做到人离水停，可比连续喷淋设备节水30%以上。公共浴室淋浴采用双管供应，因不易调节，增加了无用耗水时间，而采用单管恒温供水，一般可节水10%～15%；若采用踏板阀，做到人离水停，一般可节水15%～20%。 (4)其他节水型设备。 小型洗衣机的开发推广，不仅方便了人们的生活，也收到了节水的效果。全自动洗衣机的耗水量较大，应从节水方面考虑研制新产品。研制推广节水型洗碗机也是节约生活用水的途径之一。 5.采取必要措施，减少剩余水压 《建筑给水排水设计规范》GBJ15-88指出，一个水龙间的流量为额定流量0.2L/S时，所需流出水头为20KPa。水头增大时，其流量将增加，人们为调节流量或进行阀门操作时，使无用耗水量亦增大。同时，“剩余水压”过高的用水点将产生超压出流，而某些用水点则可能出现“断流”现象。但是剩余水压在配水系统中出现是必然的，虽然难以完全消除，却可以采取措施使之减小。在高层、超高层建筑中，为使系统安全可靠及经济合理，竖向分区供水、安装减压阀、减压孔板等措施也间接地起到了节水作用。一般采用孔板或用压力调节阀调压，可使耗水量降低15%～20%；安装节流塞、节水阀芯等均能起到节水作用。研制新型减压节流装置应以容易安装且不受安装位置限制为前提，只有这样才有利于推广应用。 6.合理利用市政管网余压，分区给水优先采用管网叠压供水等节能的供水技术,避免供水压力过高或压力骤变 使用无负压给水设备加压与传统二次加压方式比较（传统加压方式为市政管网供水至水池，然后由水泵供应至屋顶水箱）有以下优点： (1) 可减少投资；原有的供水方式要建水池,设置水箱,而且水池中二次污染严重,需要设水处理消毒等装置,定期清理水池,水箱,增加日常开支。使用无负压给水设备可取消水池及水箱。 (2) 可减少污染；自来水在水池及水箱内增加停留时间，水中余氯余量低，微生物含量高，使用新型设备后水质同自来水，达到节水的目的。 (3) 可节省大量能源；传统二次加压方式是将自来水直接放入水池或水箱中，使原有压力全部为零，再从零从新加压供水；而无负压变频设备完全利用原有市政管网压力供水，与供水管网直接串接，差多少，补多少。 (4) 可减少水资源浪费；由于传统方式中，水池、水箱均易造成渗水、跑水、漏水、蒸发不可避免，而且水池、水箱需定期清洗，需要大量清洗水。 7.设置中水系统 中水指的是各种排水经收集、处理后，达到规定的水质标准，可在生活、市政、环境等范围内使用的非饮用水。日本、以色列和美国都是中水利用比较好的国家。 我国的建筑排水量中污染较轻的生活废水所占份额较大，如果收集起来经过净化处理成为中水，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，从而替代出等量的自来水，这样相当于增加了供水量，达到了节水目的。我国的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%，如果收集起来经过净化处理成为中水，用作建筑杂用水和城市杂用水，从而替代出等量的自来水，这样相当于增加了城市的供水量。 中水设施的建立： (1) 居住建筑小区污水再生利用是节水的重要举措。居住建筑应按国家有关规定设置中水处理站及管道系统； (2) 中水水源应优先收集优质杂排水(洗浴水、盥洗水、冷却水排放、空调冷凝水、直饮水系统及渗透的反冲洗水)经处理后，用于冲洗厕所、园林灌溉、道路保洁、汽车冲洗、水景、冷却设备补充水； (3) 中水设施必须与主体建筑同时设计，同时使用； (4) 中水设施应采用合理、有效、成熟的处理工艺及设备；目前国内中水处理较成熟的工艺有，生物接触氧化、气浮一过滤、周期循环活性污泥法、毛管渗滤和膜生物反应器等几种中水处理工艺。 (5) 中水工程设计必须确保使用维修的安全措施，防止误安、误用，严禁中水进入生活饮用给水系统； (6) 中水系统宜做大市政，在市政管网尚未健全的阶段，应做较大规模的小市政中水处理系统； (7) 设置中水系统时应按户计量中水。 8.充分利用雨水 雨水利用就是将雨水收集起来，经过一定的设施和药剂处理后，得到符合某种水质指标的水再利用的过程。类似于中水，处理后的雨水作为一种可以利用的水资源，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的用水。现在我国的大多数建筑都将屋顶的雨水直接排入市政雨水管道，这不仅增加了市政雨水管道的承受能力，加大了管径﹑增加了造价，同时也是一种对水资源的浪费。建筑物收集雨水的一般结构是，由导管把屋顶的雨水引人设在地下的雨水沉沙池，经沉积的雨水流人蓄水池，由水泵送至杂用水蓄水池，经加氯消毒后送至中水管道系统。为了解决降尘和酸雨问题，一般将降雨前两分钟的雨水撇除。 雨水收集利用： （1）雨水利用的目标、系统类别见表1。 （2）雨水收集回用设施的构成与选用，见表2。 （3） 雨水处理。 表格一： 雨水利用的目标和系统类别、系统种类 收集 回用 入渗 调蓄 排放 目标 将发展区内的雨水径流量控制在开发前的水平，即拦截利用硬化面上的雨水径流增量。 技术 原理 蓄存并消防硬化面上的雨水 贮存缓排硬化面上的雨水 作 用 1．减小外排雨峰流量 2．减少外排雨水总量 减小外排雨峰流量 替代部分自来水 补充土壤含水量 适用的雨水 较洁净雨水 非严重污染雨水 各种雨水 雨水 来源 屋面、水面、 洁净地面 地面、屋面 地面、屋面 水面 技术适 用条件 常年降雨量大于400mm的地区 1．土壤渗透系数宜为10－6m/s～10－3m/s 2．地下水位低于渗透面1.0m及以上。 渗透和雨水回用难以实现的小区 表格二： 雨水收集回用设施的构成与选用 设施的组成 汇水面、收集系统、雨水弃流、雨水贮存、雨水处理、清洗池、雨水供水系统、雨水用户 应用要求 雨量充沛、汇水面雨水收集效率高(径流系数大)；雨水用量大，管网日均用水量不宜小于蓄水池贮存容积的1/3。 雨水回用用途 优先作为景观水体的补充水源，其次为绿化用水，循环冷却水，汽车冲洗用水、路面、地面冲洗用水、冲厕用水、消防用水等，不可用于生活饮用、游泳池补水等。 雨水收集场所 优先收集屋面雨水，不宜收集机动车道路等污染严重的路面上的雨水。当景观水体以雨水为主要水源之一时，地面雨水可以排入景观水体 9.合理配置水表等计量装置 （1）按照使用用途分别设置水表 （2）提高水表计量的准确 （3） 限制使用年限 10.合理设计热水和开水供应系统 （一）完善集中热水供应循环系统 (1) 住宅设集中热水供应时，应设立管循环；当室内供水支管长度大于10m时，宜设支管循环系统。 (2) 单栋建筑的热水供应系统，循环管道宜采用同程布置的方式，应在用户表前设置循环管路，当户内用水点相距较远时，可考虑增加热水表，以减少冷水的空放。 (3) 新建建筑的集中热水供应系统在选择循环方式时需综合考虑节水效果与工程成本，根据建筑性质、建筑标准、地区经济条件等具体情况选用支管循环方式或立管循环方式，尽可能减小乃至消除无效冷水的浪费。 (4) 水加热设备站房应根据小区内建筑物的分布，给水系统的设置等因素确定水加热设备站房采用集中、相对集中或按单体建筑分散等布置方式。 （二）开水供应系统 开水供应一般是在每层开水间设电开水器或燃油燃气开水器。电开水器较灵活，宜作供水量少时用；燃油燃气宜于耗开水量大时用。对于办公楼也可采用小型开水器，由用户在房间通电使用，这更为方便而且节能。 11.空调冷凝水回收利用 冷凝水比自来水更纯净，可以用于工业生产，冷却塔和喷泉补充用水，甚至绿地浇洒等。由于冷凝水中矿物质低，因此非常适合作为冷却塔的补充水。在小区合适位置设置蓄水箱，将冷凝水收集用于绿化可大大节省自来水。 应当注意问题：冷凝水在空调机组的表冷器上形成和流动过程中会携带细菌和污染物。如果冷凝水直接用于冷却塔的补水，可以不进行消毒处理，但要储存，必须采取消毒措施。冷凝水比地下水、地表水更具有腐蚀性，所以相关的容器管道应当考虑使用抗腐蚀的材料。 12. 真空卫生排水节水系统 为了保证卫生洁具及下水道的冲洗效果，将真空技术运用于排水工程，用空气代替大部分水，依靠真空负压产生的高速气水混合物，快速将洁具内的污水、污物冲洗干净，达到节约用水、排走污浊空气的效果。真空泵在排水管道内产生40～50kPa的负压，将污水抽吸到收集容器内，再由污水泵将收集的污水排到市政下水道。 生活污水真空收集系统主要由以下几部分组成： (1) 真空泵站 ； (2) 真空坐便器 ； (3) 真空控制装置 ； (4) 序批处理器 ； (5) 真空收集管 13.园林绿地节水灌溉设施 园林绿地节水灌溉应遵循的基本原则是节水、实用、可靠、节能和经济，这些原则之间存在着相互制约的关系，当不能同时满足时应首先是节水。绿地灌溉系统包括喷头、管材及管件、控制设备、加压设备和水源。 水源应优先采用地表水、雨水及经过处理后的中水。节水灌溉技术有喷灌、微灌、滴灌等方式。 三， 结语 随着人类对自然干预行为的增加，自然水体遭到日益严重的污染，可供直接取用的优质水源日显短缺，缺水已是各国面临的一个现实的世界性危机。我国淡水资源人均占有量仅2545m3，不足世界人均值的1/4。水资源是我国十分短缺的自然资源之一，必须倍加重视。 对水资源的认识要实现三个转变，即由过去一般性资源认识向战略性资源认识的转变,由过去粗放型经营方式向集约型经营方式的转变，由过去主要依靠增量解决资源短缺向更加重视节约和替代转变。核心是提高用水效率,减少无用水耗。无用耗水量是对水资源的巨大浪费，会给十分紧张的城市供水带来更大困难。实践证明，只要采取一项措施或几项措施兼用，其节水效果都将是显著的。“坚持开发与节约并举，把节约放在首位”，不仅能取得显著的经济效益，而且能在一定程度上缓解城市用水供需矛盾，解决高峰期缺水问题，还能减少污水排放量，保护环境，取得较好的社会效益和环境效益。 “绿色”，是自然、生态、生命与活力的象征。它代表了人类与自然和谐共处、协调发展的文化，贴切而直观地表达了可持续发展的概念与内涵。LEED绿色建筑评估体系在中国的发展还处于起步阶段，它主要强调一幢建筑整个生命周期的可持续性，包括了设计、施工、调试、营运、拆除等过程，需要发展商、建筑师、结构工程师、机电工程师、灯光设计师、园林设计师、施工单位、监理单位等的全面参与和配合。目前我国城市化和建设新农村的进程不可阻挡，健康住宅和生态住区正迅猛发展，绿色建筑节水措施的推广，以其良好的环境生态效益和社会效益适应了城市的现状和需求，具有广阔的发展前景。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 我国是一个水资源短缺的国家，又是一个人口众多的国家，水资源供需矛盾尤其突出。如何开辟新的水源，节约或珍惜用水，具有重要意义。
科学性、先进性及独特之处
- 本文从公民的节水意识，给水系统的选择，节水器材的使用，中水系统以及雨水利用和空调冷凝水的利用出发，提出根本和具体的节水方案。以力争解决我国水资源匮乏的问题。
应用价值和现实意义
- 本文从公民的节水意识，给水系统的选择，节水器材的使用，中水系统以及雨水利用和空调冷凝水的利用出发，提出根本和具体的节水方案。以力争解决我国水资源匮乏的问题。
学术论文摘要
- 在建筑给排水工程设计中，从源头做起，充分运用各种节水措施，是给排水专业技术人员的当务之急。本文首先分析了我国建筑存在的主要用水浪费情况，并从给水系统选择、节水器具和器材的选用、雨污水的回收利用等方面，介绍了建筑节水的相关措施。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 该论文细致的描述了节水措施在绿色建筑中的应用，是一篇极具价值的学术论文。
参考文献
- [1]高明远，岳秀萍.建筑给水排水工程学.北京:中国建筑工业出版社，2002. [2]付婉霞 曾雪华 建筑节水的技术对策分析 给水排水 2003 [3]付婉霞 刘剑琼 建筑给水系统超压出流实测分析 中国给水排水 2002 [4]杨景新 也谈我国建筑节水技术 中国科技信息 2006
同类课题研究水平概述
- 绿色建筑要实现节水及水资源的合理利用,给排水设计与建筑设计只有同步发展才可能达到建筑整体节能减排的理想效果.因此,绿色建筑节水技术措施评价及节水措施优化规划应用就为我国的绿色建筑的给排水设计、运行和管理提供依据.
