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【摘要】給排水系統是綠色建筑的重要組成部分，是保證建筑工程功能得以最大程度發揮的重要基礎。文章以青龍地鐵小鎮一期居住組團小學、初中建設工程項目為例，詳細闡述給排水低碳設計內容，以BIM技術為支撐，在設計中融入節能減排和海綿城市理念，在實際運營中智慧管理，有效推進綠色低碳建筑建設進程，助力建筑業低碳、高質量可持續發展。
1引言
建筑水系統既是城鎮供水系統的終端，也是城市排水系統的始端，是生活用水從“供”轉向“排”的轉折點，構成了水資源在城市水系統循環的重要節點。根據國際能源署和聯合國環境規劃署發布的《2019年全球建筑和建筑業狀況報告》，建筑業占全球能源和過程相關二氧化碳排放的38%，其中28%來自電力相關的運營排放，10%來自材料和建筑，而建筑給排水系統設計與材料、運行設備、電力消耗等諸多方面息息相關。為響應國家“碳達峰、碳中和”政策號召，龍騰設計總結多年設計經驗和自主研發的先進技術，提出建筑水系統“低碳節能微循環”理念，將BIM技術與裝配式設計深度融合，選用低碳環保建材，利用可再生能源持續供電，提高設備能源利用效率和節能運行管理水平，構建戶內環狀供水、戶內灰水回用和場地雨水處理回用的建筑水系統內水微循環，改變了建筑水系統生活用水由“建筑給水系統”到“建筑排水系統”單向流轉的傳統設計理念。
2工程概況
青龍地鐵小鎮一期居住組團小學、初中建設工程項目位于南京市江寧區麒麟街道，東至福寧路、南至三陽路、西至東流路、北至二象路?？偨ㄖ娣e約78932.4m2，其中地上建筑面積63021.3m2，地下建筑面積15911.1m2。小學部位于場地東側，自南向北分別為風雨操場（2層）、圖書室（2層）及4棟教學樓（地上4層，地下1層）；中學部位于場地西側，自南向北分別為多動能廳（1層）、3棟教學樓一棟實驗樓（地上5層，地下1層）、教師公寓（5層）及食堂（2層）、風雨操場（2層）。本項目給排水系統設計內容包括：生活給水系統、室內外消火栓及自噴系統以及滅火器配置的設計等。
3給排水系統設計內容
3.1生活給水系統。本工程給水為一路進水，結合消防從市政路給水管引入一條DN150的進水管，經過水表井后，在紅線內沿建筑成環。本工程1層～3層采用市政直供，市政給水管供水壓約0.24MPa；4層及以上采用箱式無負壓設備增壓供水，水箱設置自潔消毒裝置，設計最高日生活用水量為256.0m3/d，最高時生活用水量為48m3/h。食堂和宿舍衛生間淋浴設置太陽能熱水系統，其中屋頂設置496.8m2的太陽能集熱板，設備夾層設置24m3的集熱水罐及3m3的供熱水罐；太陽能熱水系統輔助熱源為空氣源熱泵。教學樓洗手池設置熱水系統，屋面設置12具承壓式整體太陽能熱水，單對單供應洗手池所需熱水
3.2消防給水系統。本工程設室內、室外消火栓系統和自動噴水滅火系統，室內消火栓水量15L/s，室外消火栓水量40L/s，火災持續時間按2h計，一次火災用水量為396m3。地下一層設置584T消防水池存儲室外消防用水，設2座取水口，距離建筑大于5m。室內外消火栓給水系統和自動噴水滅火給水系統的用水由建筑物地下一層消防水池貯水解決，消防水池可貯存584m3消防用水，滿足室內消防用水量的要求；十分鐘消防水量貯存于屋頂高位不銹鋼水箱內，有效容積18m3。室內消火栓管道系統：每個單栓消火栓箱內配DN65消火栓一個，DN65mm，長度為25m的消防水帶高壓尼龍襯膠水龍帶一條，65×19mm直流水槍一支，擊碎玻璃信號按鈕和水泵運轉指示燈一個，消火栓箱內均配有消防軟管卷盤一套L=30m；消火栓泵的啟動由水泵出水管路的壓力開關或屋頂水箱出水管上的流量開關啟泵，泵房內也有手動啟動裝置，穩壓泵的控制由設在1#屋頂的氣壓罐控制，啟泵壓力p1=0.23MPa，停泵壓力p2=0.28MPa；所有防火卷簾均為特級防火卷簾，嵌設于防火墻及封閉樓梯間的消火栓箱背面需作防火處理，處理后的箱體背面耐火極限應能達到相應墻體的耐火極限要求。-1F～1F下消火栓均采用減壓穩壓消火栓，閥后壓力為0.35MPa（見圖2）。圖2室內消火栓管道系統自動噴水滅火系統：濕式報警閥設在地下車庫泵房，共設濕式報警閥4組，每組報警閥控制總噴頭數不超過800個，每個防火分區設有一個水流指示器。自動噴水管道上的閥門均應常開，報警閥前的控制閥門和水流指示器的閥門均采用安全信號閥，通過電信號把該閥的啟、閉狀況顯示在消防控制中心的控制屏上，穩壓泵根據管網上的壓力控制器自動啟停，運行在消防控制中心，自動噴水主泵由報警閥上的壓力開關、屋頂水箱上的流量開關以及水泵出水管上的壓力開關自動啟動，也可在消防控制情況顯示中心和泵房內手動啟動，噴水泵的運行用紅綠燈顯示在消防控制中心和泵房的控制屏上。
3.3排水系統。建筑物內采用糞便污水與廢水合流管道系統，室外采用污水、雨水分流管道系統。污水系統：衛生間的污水自流排至室外污水檢查井，匯集后排至市政污水管；食堂排水需經隔油池處理。雨水系統：雨水設計重現期P=5年，設計暴雨強度q=4.31L/（s·100㎡），溢流重現期按50a考慮，設溢流系統。屋面及地面雨水有組織排放，一部分經收集后接入建筑周邊雨水管，匯合后排入市政雨水管，另一部分進入雨水106利用回收系統，經處理后用于洗車、園區綠化及道路澆灑。
4設計與成效
4.1箱式無負壓系統。4.1.1衛生無污染。變頻給水設備為全密封結構，細菌和粉塵不會進入系統，避免藻類的滋生，防止水源二次污染及供水水質污染問題，保證用戶使用的是符合國家衛生標準的自來水。4.1.2高效節能高效節能，保護功能齊全?？沙浞掷檬姓芫W供水壓力，差多少，補多少，不產生負壓，與傳統水池（水箱）式變頻供水設備相比可節能30%～70%；對泵組均能可靠地實現軟啟動，使電網和管網免沖擊，水泵及電機的使用壽命大大提高，在異常情況下能進行信號報警、自檢、故障判斷等。4.1.3疊壓運行疊壓運行，節省費用。根據用水量的變化調整投入臺套數和運轉速度，以保證管道恒壓，用水量大時投入功率大，用水量小時投入功率小，如夜間使用時系統由小功率泵變頻調速恒壓，供水系統一直在高效率點運行，大大降低了運行費用，可節約能源60%以上。4.1.4雙模式供水。水池（水箱）式變頻供水設備和無負壓管網疊壓變頻供水設備兩種模式可供選擇，可根據自來水進水壓力及流量自動切換，不但避免了市政管網負壓的產生，并且保證了供水的連續性，這個功能是通用型無負壓供水設備無法做到的。
4.2融入節能減排和海綿城市理念。①通過合理運用給排水空間設計，實現立體節水需求，提高用水效率；采用裝設專門的節能設備和節能材料來實現對用水量的控制和優化，如節水環節加裝節水配件、供水環節加裝變頻系統、采用自主研發的給排水穿墻管技術。②采用太陽能集中熱水系統，空氣源為輔助熱源，可有效降低能耗和運行成本。③采用自主研發的多功能裝配式雨水口，自由調節過濾裝置尺寸大小和海綿設施蓄水位，不僅減少人工管理、時間和維護成本，而且提高雨水資源利用率，節約水資源；設置自主研發的智能PP模塊化雨水收集池，降低運行能耗，處理后的雨水用于道路沖洗、綠化澆灌，每年可節省成本支出12萬元以上。
4.3BIM一體化設計。①自主開發了一套“基于BIM的智慧建設管控平臺”[，將建筑、結構、機電、給排水各專業更為有效地串聯形成BIM一體化設計，進一步強化各專業協同。減少因“錯、漏、碰、確”導致的設計變更，達到設計效率和設計質量的提升，降低成本。②在BIM一體化設計的基礎上，BIM技術能夠有效聯動優化設計、生產、裝配形成基于全產業鏈的一體化集成方案，從而減少二次設計和返工、縮短工期并提高項目質量。③在EPC工程總承包模式下，BIM技術的應用能夠有效增強EPC項目團隊的協同管理能力，提升工作效率和項目質量實現精益、智能建造。
5結語
我國碳中和愿景的實現最終要依托以創新驅動和綠色零碳為導向的產業、經濟體系的建立，尤其是疫情后我國綠色復蘇和低排放發展將很大程度上依賴于數字化和綠色化的“雙輪驅動”，這將顯著推動新一代信息技術和先進低碳技術的深度融合。在實際的建筑給排水工程設計中，應把節能減排工作理念放到首要位置，充分發揮現代化的節能減排技術，將先進的BIM信息技術與裝配式低碳技術的有效結合，選用低碳環保建材，利用可再生能源持續供電，加強給排水系統設計的科學性及合理性，為推進建筑領域碳減排、協同推動能耗強度和碳排放強度下降貢獻一份力量，助力實現“雙碳”目標。
參考文獻
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作者:劉清泉 單位: 江蘇龍騰工程設計股份有限公司 江蘇省雨污水資源化利用工程技術研究中心
