摘要：所谓绿色给水排水系统设计，是指既能满足当代人的生活需求，又不影响后代人需要的一种尊重自然规律的发展模式。要想真正实现给水排水系统的绿色化发展，需要我们从宏观、中观、微观等多个层面不断地思考与探索，积极寻求新的给水排水系统设计理念，不断推陈出新研发新的给水排水适应技术。鉴于此，本文是对装配式建筑给水排水系统应用进行研究和分析，仅供参考。
关键词：装配式建筑；可复制单元；不可复制单元；分水器；同层排水
一、国内外绿色给水排水发展现状
国内外绿色给水排水发展现状，大致包含直饮水系统的建设、低碳化的污水处理、雨水的综合利用及水资源的可持续利用4个方面。
1、直饮水系统的建设
可以说直饮水是当今世界发展的主要潮流，也是发达国家的重要标志。在发达国家直饮水已经比较普遍，美国、欧洲、日本的普及率分别为60%、56%和38%。而我国的直饮水事业与国外相差较大，直饮水量仅占城市供水量的1%～3%[2]。
2、低碳化的污水处理
有人说“自进入21世纪以来，集中式污水处理正在被分散式污水处理所取代”。在美国，分散式污水处理已经走过了100多年的历程，它与集中式污水处理相互补充、相得益彰，解决了不同条件下的污水处理问题[3]。在德国，通过构建分散式雨污水处理设施系统，就近处理雨污水：其一，建设PAK湿地污水处理系统，利用介质层和湿地植物营造生态系统；其二，将污水分为雨水、灰水和黑水分别处理，实现资源回收与利用[4]。在我国，如山西科技城等创新园区、科技园区、生态园区的排水系统设计也在不断地摸索与践行类似的低碳、绿色化的污水处理系统，在方案设计时引入了污染分离消纳、循环利用的理念。
3、雨水的综合利用
雨水的综合管理是城市发展的必然趋势，将防汛排涝、雨水利用和面源污染控制综合考虑，解决城市雨水问题。在日本，雨水主要用于补充地下水、复活泉水、恢复河川基流、改善生态条件，目前屋顶集水面积已超过20万m2[5]；澳大利亚推行的是以“节水”为核心的城市雨水利用，从源头收集控制雨水，用水箱收集雨水并用于冲厕和户外用水[6]；美国则以提高雨水天然入渗能力为主，建立屋顶蓄水系统和由入渗池、入渗井、草地、透水地面组成的地表回灌系统；而我国也正在积极推行以“渗、滞、蓄、净、用、排”相结合的海绵城市，实现雨水的自然净化、自然积存、自然渗透。
4、水资源的可持续利用
水资源的可持续利用是全世界共同的任务，一些国家较早认识到了水资源危机的严重性，将水资源保护和利用提升到重要战略高度，并开展了大量实践工作。马德里市的污水处理率为100%，年处理量3亿m3，净化后的再生水通过长约150km的地下管道供给喷泉和城市清洁等公共用水，年利用量高达600万m3[2]。新加坡则将雨水全部收集回用，全国有一半的国土面积是集水区，雨水收集存储后，输送至自来水厂处理，
二、可复制单元与不可复制单元的给水排水系统选择对比
可复制单元建筑物的特点是使用功能变化的可能性较小，即使是后期进行二次装修也仅限于末端卫生洁具微调，例如医院病房、宾馆客房的装修，一般不涉及建筑平面功能的调整，给水排水点位相对固定。不可复制单元建筑物的特点是未来功能变化的可能性较大，例如骨科医院改为肿瘤医院，酒店会议室改为配套独立卫生间的餐饮包房，一般涉及建筑平面功能的调整，给水排水点位较为分散。因此，本文主要从给水排水系统可靠性、卫生安全、可重复利用、经济节能的角度考虑系统形式、管道材料、连接方式的选择。
1、生活冷热水系统
为了描述方便，同时使得结论更具普遍性，本文涉及的可复制单元与不可复制单元建筑，均按同时设有冷热水系统考虑。
（1）冷热水主系统选择.
无论可复制单元与不可复制单元建筑，冷水、热水系统均应做到同源同程。如果局部热水支管供水管道较长，可采用电伴热技术维持供热水支管的温度，以保证末端用水点的出热水速度满足设计要求。在可复制单元里，以竖向冷热水系统为宜，根据业主对热水出水时间的需求，设置主管或支管回水。考虑到可复制单元的标准化、模块化生产，降低现场安装的繁琐程度，建议采用主管回水，以使回水管道尽量在主管井内全部安装完毕。在不可复制单元里，由于建筑平面面积往往较大，给水排水点位较为分散，且上下层平面布局往往不一致，因此以水平系统为宜，设置末端回水，在回水管设置静态平衡阀，以平衡系统压力，降低调试难度。
（2）冷热水末端系统选择。
在装配式建筑可复制单元的冷热水末端系统中，考虑到可复制单元重复性、标准性的特点，建议采用分水器系统＋工厂预留管槽的方式。利用ＢＩＭ模型，在设计阶段就考虑所有管道、洁具的安装位置；在工厂生产构件的阶段预留好所有支管管槽、管套。由于可复制单元是大量生产的标准部件，无论是设计还是生产环节，均有条件做到仔细校对、步步复核，因此可以将因设计或者生产环节出错而导致现场开槽的概率降到最低。这种做法既可以兼顾分水器的优点，又可以提高现场安装效率，同时还能减小污染，符合装配式建筑低碳环保的理念。在装配式建筑不可复制单元的冷热水末端系统中，考虑到建筑功能的多样性，并为未来预留多种改造的可能性，以常见的８ｍ柱跨为例，除建筑平面已经明确的用水点外，笔者建议每隔两个柱跨，即１６ｍ×１６ｍ范围内，另外预留一套冷、热、回水阀门组以供改造时使用。在建筑平面已经明确的用水点，同可复制单元一样，建议采用分水器配水，但由于不可复制单元的多样性和唯一性，构件在设计、生产时难以考虑面面俱到，建议配水支管采用明装后找平的安装方式。
（3）冷热水管道材料及连接方式。
考虑到系统安全性，无论可复制单元与不可复制单元建筑，主管管材宜尽量采用不锈钢管等金属管材，并采用卡凸式、卡套式或承插接等可拆卸化的连接方式。同时引入与管道材料同材质的金属波纹软管，在立管中心发生偏差时加以校正。连接分水器的支管管道应采用中间无接口的软盘管，管道末端与其他设施的连接处应采用丝扣连接或夹紧式连接，当中间管道确需连接时，应尽量采用电熔连接，以求最大限度保证供水安全性。另外也可采用卡凸式连接、卡套式插接等连接方式的支管，通过专用工具在现场进行拆卸。在本课题的调研过程中，参观过苏州某企业生产的ＰＢ中央集成给水系统，该企业产品融合了日本的先进技术和经验，对原有的分水器和管道材料都进行了创新和改进（见图1）。分水器采用了塑料材质的成品和保护箱；管道采用了性能更好的ＰＢ聚丁烯塑料给水管，有更好的抑菌、防结垢效果；采用直插式接头的连接方式，安装更为快捷简便；所有管道均设有保护套管，可随时抽出检修更换。适用于分离式、预留式、预埋式的装配式建筑末端给水系统。
图1、分水器及软盘管
三、项目创新及新技术应用
1、源分离污水处理系统
源分离污水处理系统，即将污水分为褐水、黄水和灰水分别进行处理、利用与资源化，与创新园“低碳、绿色”的发展理念相契合。1）褐水处理系统褐水主要是指粪便等营养盐含量较高的混合生活污水，一般污染物质量浓度较高的厨房废水也可归入此类，园区的绿化垃圾如秸秆、树枝等也可以通过褐水处理系统一并进行处理。在处理时，秸秆和树枝等可通过厌氧热解生成生物炭，粪便、餐厨垃圾和有机垃圾等可通过厌氧发酵形成沼气和绿色肥料。2）黄水处理系统黄水主要是指尿液废水，其处理工艺主要采用的是吸附塔的结晶流化床工艺，该工艺能有效地去除黄水中的氮、磷等营养元素并获取有机肥料。3）灰水处理系统灰水是指洗浴、盥洗、洗衣机等杂排水，其特点是水中的悬浮物、有机物、营养物（氮、磷）及微生物含量比混合生活污水低。灰水处理主要采用的是农村微动力一体化设备，利用生物化学处理和MBR处理，提高出水水质，达到回用于景观水体的标准。
2、负压污水收集系统
考虑到园区项目分期建设，先期建设的项目污水产生量相对较少，而污水经源头分离后，各管道内实际流动的污水量及流速也会明显减小，易造成污染物在管道内淤积并腐蚀管网，而负压污水收集系统由于其特殊的工作原理与工作特性，刚好可有效解决以上问题，为创新园绿色给水排水系统设计与实践提供了便利。负压污水收集系统由负压收集器、负压管道及负压收集站组成。负压收集器为污水的前端收集系统，当负压收集器内的污水达到预定液位后，会发出一个信号传递给末端的负压收集站，负压收集站开始工作，形成负压，将负压收集器内的污水抽吸至负压收集站，再将收集到的污水不断地输送给终端的污水处理系统。负压管道是负压污水收集系统的一个中间环节，基于负压污水收集系统的工作原理及工作特点，负压管道的管径较常规重力流污水管道明显减小，其管径多介于75～160mm之间。在敷设过程中负压管道可成束排列，管道埋深也可明显减小，对管道坡降的要求也相对较低，更适用于复杂地形，一般情况下亦无需按照常规污水管道每隔30m设置1个检查井，可节约土方、管材、空间。
四、装配式建筑通用给水排水系统选择
所谓装配式建筑通用给水排水系统，即针对本文所描述的可复制单元与不可复制单元均可以适用的给水排水系统。根据一般公共建筑及住宅所涵盖的给水排水系统，即主要对前文所未涉及的雨水排水系统、消火栓系统、自动喷水灭火系统加以简单阐述。
1、雨水排水系统
由于装配式建筑的大部分构件需要在工厂里预制生产完成，而雨水管道的数量和位置一般根据汇水面积和排水区域划分，因此从立管设置位置的灵活性及排水可靠性的角度考虑，当采用重力流排水时，建议采用建筑物外墙就近设置外挂雨水立管方式，以尽量减小对各装配式构件的影响；当采用压力流排水时，由于压力流雨水排水管道可以平坡敷设，采用立管相对集中布置的方式，分区域将压力流雨水立管设置在楼梯间、电梯厅等附近的集中管井。
2、消火栓系统
装配式建筑的消火栓系统基本与传统建筑相同，消火栓尽量设置在楼梯间及其休息平台和前室、走道等明显易于取用且平面位置相对固定的区域，并在工厂生产ＰＣ构件的过程中，预埋消火栓箱。
3、自动喷水灭火系统
装配式建筑的自动喷水灭火系统与传统建筑相同。
结束语
装配式建筑分为可复制单元与不可复制单元两种，根据这两种构件单元的自身特点，结合我国建筑给水排水技术发展的现状，探讨装配式建筑给排水系统构架、材料、安装连接方式的选择，为我国装配式建筑给水排水技术的发展提供参考和借鉴。
参考文献
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[7]黄燕婷.高层建筑给水排水的优化设计分析[J].智能城市,2017,3(10): 83.
论文作者:武红炬
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/11
标签：系统论文; 建筑论文; 单元论文; 管道论文; 雨水论文; 污水论文; 污水处理论文; 《基层建设》2019年第2期论文;