建筑节水的技术对策分析

建筑节水的技术对策分析

摘要根据试验结果和调研分析，从建筑给水系统及热水系统的设计、防止建筑给水系统的二次污染、建筑中水回用、节水器具和计量设备的合理配置等相关环节，研究探讨了建筑节水应采取的技术对策。

关键词建筑节水水压对策分析

近年来我国城市生活用水量呈逐年递增趋势。城市生活用水包括居民用水和公共建筑用水等，其用水过程绝大部分是在建筑中完成的。因此节约城市生活用水必须搞好建筑节水。

建筑节水是一个系统工程，除应制订有关节水的法律法规、加强日常管理和宣传教育、利用价格杠杆促进节水工作外，还应采取有效的技术措施，以保证建筑节水工作全面深入的开展。

1防止给水系统超压出流造成的隐形水量浪费

超压出流是指给水配件前的静水压大于流出水头，其流量大于额定流量的现象。超出额定流量的那部分流量未产生正常的使用效益，是浪费的水量。由于这种水量浪费不易被人们察觉和认识，因此可称之为隐形水量浪费。

根据我院课题组在11栋不同类型建筑的67个配水点所做的超压出流实测分析结果统计，有55%的螺旋升降式铸铁水龙头和61%的陶瓷阀芯节水龙头的流量大于各自的额定流量，处于超压出流状态。两种龙头的最大出流量约为额定流量的3倍［1］。由此可见，在我国现有建筑中，给水系统的超压出流现象是普遍存在而且是比较严重的。为改变这一状况，应采取以下措施。

合理限定配水点的水压

由于超压出流造成的隐形水量浪费并未引起人们的足够重视，因此在我国现行的《建筑给水排水设计规范》和建筑给水排水设计规范GBJ15-2000征求意见稿中虽对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［2］，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，因此压力要求过于宽松，对限制超压出流基本没有作用。我们认为，应根据建筑给水系统超压出流的实际情况，对给水系统的压力做出合理限定。

根据我们所做的超压出流实测分析，考虑到各种配水器具的位置标高、家庭和整栋建筑内部管道的水头损失及保证安全供水等多种因素，我们认为家庭入户管的工作压力限值应为MPa，静水压力限值应为MPa［1］。压力大于上述限值时，应采取减压措施。建议将上述要求纳入《建筑给水排水设计规范》，目前缺水城市应制订该规范的地方性补充条款，以便从系统设计这一根本问题上解决超压出流造成的水量浪费。

采取减压措施

在给水系统中合理配置减压装置是将水压控制在限值要求内、减少超压出流的技术保障。

设置减压阀

本课题组所做的3栋18层住宅楼超压出流对比试验表明，在入户支管上设置了减压阀的那栋住宅楼，各楼层出水量明显较小，且各配水点水压、流量较均匀。在所测9个楼层中，没有一层处于超压出流状态。可见，减压阀具有较好的减压效果，可使出流量大为降低。

设置减压孔板或节流塞

减压孔板相对于减压阀来说，系统比较简单，投资较少，管理方便。一些单位的实践表明，节水效果相当明显，如上海交通大学在学校浴室热水管道中加装孔径为5mm的孔板后，节水约43%。但减压孔板只能减动压，不能减静压，且下游的压力随上游压力和流量而变，不够稳定。另外，减压孔板容易堵塞。可以在水质较好和供水压力较稳定的情况下采用。

节流塞的作用及优缺点与减压孔板基本相同。适于在小管径及其配件中安装使用。

采用节水龙头

本课题组所做67个测点超压出流试验表明，各测点陶瓷阀芯节水龙头和普通水龙头在全开状态下，前者的出流量均小于后者的出流量。即在同一压力下，节水龙头具有较好的节水效果，节水量从3%～50%不等，大部分在20%～30%之间。且在静压越高，普通水龙头出水量越大的地方，节水龙头的节水量也越大。因此，应在建筑中安装使用节水龙头，减少水量浪费。

2减少热水系统的无效冷水量

随着人民生活水平的提高和建筑功能的完善，建筑热水供应已逐渐成为建筑供水不可缺少的组成部分。

据调查，各种热水供应系统，大多存在着严重的水量浪费现象，主要表现在开启热水配水装置后，往往要放掉不少冷水后才能正常使用。这部分流失的冷水，未产生使用效益，可称为无效冷水，也即浪费的水量。无效冷水的产生原因是多方面的，因此应从建筑热水系统的各个环节抓起，减少无效冷水的排放。

新建建筑应选用支管或立管循环方式

目前我国现行的《建筑给水排水设计规范》中提出了三种热水循环方式：干管循环、立管循环、支管循环；同时，允许热水供应系统较小、使用要求不高的定时供应系统，如公共浴室等可不设循环管。

热水系统的循环方式直接决定了无效冷水是否存在及冷水量的相对大小。我们以北京市某12层公寓为例，分别计算了该建筑采用支管循环、立管循环、干管循环或无循环方式时，每年的理论无效冷水量、节水量和各种循环方式的回水系统的概算工程成本［3］。经分析后得出：

支管循环方式虽最节水，但其工程成本最高，投资回收期也最长，约为30年。

立管循环方式的节水量虽比支管循环少，但却是干管循环的倍；投资回收期为年。可见，与干管循环相比，立管循环节水效果较好；与支管循环相比，立管循环具有较明显的经济优势。

干管循环方式虽然回水系统的工程成本较低，但节水效果较差，且工程成本的回收期为12.7年，比立管循环方式还长，所以无论从节水的角度还是从工程成本回收的角度看，干管循环方式均无优势。

无循环系统产生大量的无效冷水量，不符合节水要求，同时也给人们的使用带来不便，应予淘汰。

综合上述分析并结合我国国情，我们认为新建建筑热水系统不应再采用干管循环和无循环方式，而应根据建筑物的具体情况选用支管循环或立管循环方式。这一要求应编入设计规范或地方性节水法规。

对现有无循环定时热水供应系统应限期改造

目前我国绝大部分公共浴室采用的是无循环定时热水供应系统，每天洗澡前要排出大量无效冷水。

由于无循环系统管线较简单，故改造工程投资少，收效快，较易施行。如北方交通大学在学生浴室的热水干管上增设回水管，工程总投资约4000元，年节水量约960m3，若水价以元/m3计，每年可节约水费3774元，13个月即可收回投资，既可收到很好的节水效果，又可得到较好的经济效益。因此对现有无循环定时热水供应系统，应限期进行改造，增设热水回水管。

减少局部热水供应系统管线的长度并进行管道保温

我国现有住宅大多采用局部热水供应系统，系统中不设回水管。当家用燃气热水器的设置点与卫生间相距较远时，每次洗浴都需放掉管内滞留的大量冷水。又因为热水管几乎都未采取保温措施，管中水流散热较快，因此在洗浴过程中，当关闭淋浴器后再次开启时，可能又要放掉一些低温水。热水管线越长，水量浪费越大。为解决这一问题，提出以下建议：①在建筑设计中，除考虑建筑功能和建筑布局外，还应考虑节水因素，尽量减少热水管线长度。②在有关规范和施工验收标准中，增设连接家用热水器的热水管均应进行保温的内容，以规范家用热水管道的安装，保证热水使用过程中的水温。并应组织力量开发与燃气热水器配套的回水装置。

严格执行有关设计、施工规范，建立健全管理制度

循环方式确定后，热水管网的设计和施工质量及管理水平直接影响无效冷水量的大小。如设计时，循环管道应采取同程布置的方式；在高层建筑中，冷、热水系统的分区应一致，各区水加热器、贮水罐的进水均应由同区的给水系统专管供应，以保证冷、热水压力相同等。

减少调温造成的水量浪费

为减少调温造成的水量浪费，公共浴室应采用单管热水系统，温控装置是控制其水温的关键部件。据反映，现有温控装置不够灵敏，洗浴水忽冷忽热。因此应积极开发性能稳定、灵敏的单管水温控制设备。

目前我国建筑双管热水系统冷热水的混合方式大多采用混合龙头式和双阀门调节式，每次开启配水装置时，为获得适宜温度的水，都需反复调节。因此应逐步采用带恒温装置的冷热水混合龙头，以使用户能够快速得到符合温度要求的热水，减少由于调温时间过长造成的水量浪费。

3防止二次污染造成的水量浪费

二次污染事故的发生，使得建筑给水系统不能正常工作，造成用户用水困难。同时，受到污染的水将会被排放；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。因而防止建筑给水系统二次污染，对节约用水有着十分重要的意义。

在高层建筑给水中采用变频调速泵供水

水池、水泵、高位水箱加压供水方式是目前高层建筑中使用最广泛的供水方式。有研究表明，这种供水系统的水质指标合格率有所下降，其原因约有一半是水在加压输送和贮存过程中造成的［4］。

变频调速泵供水直接用泵将贮水池内的水送至用户，取消了水箱，减少了发生二次污染的几率。我国有的地区已明令在特定情况下使用这种供水方式。如上海住宅设计标准中规定，住宅设计规模在400户以上时，采用变频调速水泵集中供水。在其它城市，变频调速泵也得到了一定程度的应用。

新建建筑的生活与消防水池分开设置

目前绝大部分高层建筑的生活与消防贮水池合建，水池容积过大，生活用水储量一般不足总储量的20%，生活用水贮存时间过长，有时长达2～3天。有研究表明，夏季水温较高时，水箱中的水在贮存12小时后，余氯即为零，细菌快速繁殖［5］。合建水池在每月的消防试水时还会造成消防试水的排放浪费。

北京市于1998年对生活饮用水与消防用水水池分开设置做出了规定［6］，在征求意见稿中对此也做了要求。两种水池分开设置可在很大程度上减轻生活用水的细菌性污染。消防试水可排放到消防贮水池中，不必外排。此外，分建水池的总容积基本没有增加，不会过多增加造价，并且还可优化地下室设计、有效利用地下室面积。因此从现在起，新建建筑的生活与消防水池应分开设置。

严格执行设计规范中有关防止水质污染的规定

采用水池、水泵、水箱二次供水方式，虽然存在着二次污染问题，但也具有供水水量和水压较稳定可靠等优点。因而，完全淘汰这种供水方式是不可能的，应严格执行设计规范中有关水池材质选用、配管和构造设计及防止管道系统回流污染等规定，杜绝由于选材或设计、施工不当引起的水质污染。

水池、水箱应定期清洗

1997年北京市规定，供水设施要定期清洗消毒［7］，目前水箱每年清洗一次。为保证水箱良好的卫生条件，卫生防疫部门应加强对水箱水质和水箱清洗的监管力度，并应适当增加水箱的清洗次数。

强化二次消毒措施

在二次加压系统中设置消毒装置

在征求意见稿中规定，生活饮用水池内的贮水，在最高日用水情况下，12h内不能得到更新时，宜设置消毒处理装置。这一规定较以前有了很大进步，但还不够严格，应将宜设置改为应设置。在这方面，北京市已率先做出了规定［7］。目前北京市的水池、水泵、水箱二次供水系统中，一般均在水箱出口设置二次消毒装置，实践证明这对防止高层建筑的水质污染起到了很好的作用。

加强对消毒器的使用管理

(1)紫外线消毒器长期使用后，石英玻璃套管会沉积水垢，降低紫外线照度，影响消毒效果，因而要定期清洗紫外线灯和石英玻璃套管。对其他类型的消毒器也应定期检查和维护保养。

(2)紫外线灯在接近寿命期时，会渐渐失去消毒作用，因而必须定期更换灯管。

(3)加强对易受污染的流程长的供水点的水质监测力度，以便真正掌握消毒设施的消毒效果。

推广使用优质给水管材

由于镀锌钢管易受腐蚀，造成水质污染，一些发达国家和地区已明确规定普通镀锌钢管不再用于生活给水管网。我国建设部等四部委也联合发布文件，要求自2000年６月１日起，在全国城镇新建住宅给水管道中，禁止使用冷镀锌钢管，并根据当地实际情况逐步限时禁止使用热镀锌钢管，推广应用新型管材。

在建筑给水中，目前有铜管、不锈钢管、聚氯乙烯管、聚丁烯管、铝塑复合管、高密度聚乙烯管等新型管材可以取代镀锌钢管。塑料管与镀锌钢管相比，在经济上具有一定优势。铜管和不锈钢管虽然造价较高，但使用年限长，还可用于热水系统。应根据建筑和给水性质，选择合适的优质给水管材。

4大力发展建筑中水设施

建筑中水设施是指民用建筑物或建筑小区内使用后的各种排水如生活排水、冷却水及雨水等经过适当处理后，回用于建筑物或建筑小区内，作为杂用水的供水设施，包括水处理、集水、供水等设施。

在中水设施建设方面，北京市走在了全国的前列，目前已有100多处中水设施。为进一步加强中水设施的建设，北京市2001年6月发布了关于加强中水设施建设管理的通告，为今后大力发展建筑中水设施奠定了基础，但要真正使这一工作更加深入和普及，还应采取以下措施。

充分利用盥洗废水等优质杂排水

现有中水设施大多建于宾馆、高校，水源基本为浴室洗浴废水。对于一些规模不大的单位来说，洗浴废水量比较小，且排放时间过于集中，中水设施得不到稳定充足的水源。经调查和试验分析，我们认为盥洗废水具有水量大、使用时间较均匀、水质和处理效果相对较好等优点，应作为中水水源，加以充分利用。

推广技术、管理、经济综合优化的新处理工艺

建筑中水处理技术不但要求处理效果稳定可靠、运行管理简单方便，还应在经济上具有一定优势。在北京等大城市，用地非常紧张，节省占地面积就意味着节省工程投资。因此应综合各种因素，推广技术、管理、投资、处理成本及占地等方面综合优化的新的中水处理工艺，如一体式膜生物反应器处理技术。

尽快制定并实施新的回用水水质标准

目前建筑中水回用执行的是现行的《生活杂用水水质标准》。该标准中总大肠菌群的要求与《生活饮用水卫生标准》相同，比发达国家的回用水标准及我国适用于游泳区的Ⅲ类水质标准还严格。这样就导致两个问题：一是许多现有中水工程根本达不到该标准；二是由于达标具有一定难度，限制了中水工程的推广和普及。因此希望尽快制定该指标的适宜限值，并尽快颁布实施，以降低中水工程的投资和处理成本。

修改、完善、制定中水设施建设的有关行政规章和配套措施

为切实推进建筑中水设施的建设工作，建议在现有行政规章和措施的基础上再增加以下内容。

逐步规范中水设施的设计规模

通告对需设置中水设施的建筑和小区规模全部有了量化要求，但并未对中水设施的规模进行限定，这样就可能出现建筑面积相同而中水设施规模差异很大的现象。因此应逐步规范中水设施的设计规模，其大小应按照建筑或小区的优质杂排水量的百分数来确定，如不得小于优质杂排水量的50%等。

建立中水设施的质量监控体系

为保证中水设施的质量，应建立一套质量监控体系，对中水设施建设的各个环节进行监控。

(1)设计审查不但要对中水设施的规模等相关问题进行把关，还应对中水设施的处理效果做出初步评价。即不但要保证中水设施的数量、规模，还要保证建成后的出水质量。

(2)考虑到中水设施运转的可能性，应对中水设施的启用时间做出规定，如可回收水量达到处理规模的70%时开始启用，这样既可保证中水设施不被长期搁置，又可保证能够达到中水设施运转的水量要求。

从中水设施开始启用到出水符合要求，需要一个调试过程。有关规章应对调试时间做出规定，如不得超过2～3个月，这样才可避免因设计和管理不负责任而导致的长期完不成调试、造成水量浪费的问题。

建筑给排水设计与中水设施建设相配套

在有关规章和规范中，应规定建筑给排水系统设计与中水设施建设相配套，如建筑给排水系统设计应在中水设施的处理规模确定后进行，以便根据中水设施的水源要求和回用要求设计给水和排水系统。

制定配套的经济政策

(1)对应建而未建中水设施的单位征收中水设施补偿费；对逾期未完成中水设施建设、未按时启用中水设施或未按时完成调试的单位，按逾期时间的长短进行罚款。

(2)在目前自来水费与中水处理成本相差不大的情况下，对中水设施的规模超过规定要求的单位，应采取一定的奖励措施，以鼓励使用中水。

(3)目前，有些中水设施的处理成本高于居民用自来水水价。为在居民区推广使用中水，应研究制定居民用中水的价格和相应政策，如对居民区的中水设施给予适当的运转补偿费等。

5推广使用节水器具

配水装置和卫生设备是水的最终使用单元，它们节水性能的好坏，直接影响着建筑节水工作的成效，因而大力推广使用节水器具是实现建筑节水的重要手段和途径。

在不同场所推广使用不同类型的节水器具

在选择节水器具时，除要考察其节水性能外，还要考虑价格因素和使用对象。

陶瓷阀芯节水龙头和充气水龙头

目前节水型水龙头大多采用陶瓷阀芯水龙头。这种水龙头与普通水龙头相比，节水量一般可达20%～30%；与其它类型节水龙头相比，价格较便宜。因此，应在居民楼等建筑中大力推广使用这种节水龙头。

充气水龙头是在国外使用较广泛的节水龙头，据报道可节水25%左右，应在我国逐步推广使用。

使用小容积水箱大便器

目前我国正在推广使用6L水箱节水型大便器，并已有一次冲水量为L甚至更少水量的大便器问世。应在保证排水系统正常工作的情况下使用小容积水箱大便器，否则会带来管道堵塞、冲洗不净等问题。

两档水箱在冲洗小便时，冲水量为4L；冲洗大便时，冲水量为9L。以色列的建筑法规中规定所有新建筑必须安装两档冲洗水箱。我们认为在我国也应大力推广两档水箱，因为一天之内，人的小便次数远远高于大便次数。以三口之家为例，若每人每天大便1次、小便4次，使用现有9L水箱，一天要用水135L；使用6L水箱，一天用水90L；而使用两档水箱，一天用水75L，可见采用9L两档水箱比采用6L水箱更节水。当然使用6L两档水箱节水效果更好。使用两档水箱的另一个优点是不需要更换便器和对排水管道系统进行改造，因而尤其适用于现有建筑便器水箱的更新换代上。

延时自闭式水龙头和光电控制式水龙头、小便器、大便器水箱

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。出水时间可在一定范围内调节，但出水时间固定后，不易满足不同使用对象的要求。光电控制式水龙头可以克服上述缺点，且不需要人触摸操作。光电控制小便器已在一些公共建筑中安装使用。

目前根据模糊控制原理生产的一体式小便器和大便器也已面世，其工作原理是将冲洗水量分为若干个区间，根据使用时间、使用频率自动判断需要的冲洗水量，比以往的系统节水30%。

在热水系统中安装多种形式的节水器具

如在公共浴室安装限流孔板；在冷、热水入口之间安装压力平衡装置；安装使用低流量莲蓬头、充气式热水龙头和恒温式冷、热水混合龙头等。

进一步开发多种形式的节水器具

研制不同出水量的水龙头

一些国家规定，在不同场所采用不同出水量的水龙头，如新加坡规定洗菜盆用水6L/min，淋浴用水9L/min；我国台湾省推出的喷雾型洗手专用水龙头，出流量仅为1L/min。而我国各种水龙头的额定流量大部分是L/s，即12L/min，明显偏大。因此应合理制定各种水龙头的额定流量，并逐步在不同场所安装不同出水量的水龙头。

开发适用于不同压力范围的节水龙头

在实际测试中发现，目前推广使用的节水龙头，在水压较高时，流量仍超过额定流量。有的建筑都安装这种龙头后，管道中经常出现较大噪音。为避免上述问题，应积极开发适用于不同压力范围的节水龙头。

开发有压水箱和带洗手龙头的水箱

有压水箱为密闭式水箱，利用管路中自来水的压力将水箱中的空气压缩，使水箱内的水具有一定压力。当冲洗时，水可高速冲洗大便器，冲洗清洁度比常压水箱高40%，每次只需3.5L冲洗水量。

在日本很多家庭使用带洗手龙头的水箱，洗手用的废水全部流入水箱，回用于冲厕。若水箱需水时，可打开水龙头直接放水。使用这种冲洗水箱，不但可以节水，而且可减少水箱本身的费用。目前，这种水箱在我国已有销售。

提高产品质量降低价格

目前我国节水器具普及率还不高，其原因一是价格较贵，如节水龙头价格是同类普通水龙头的4～6倍；二是市场上充斥着大量伪劣产品，质量得不到保证。因此质量监督和物价部门应对节水器具的生产和销售进行严格管理，杜绝不合格产品上市，同时降低成本和价格，以利于节水器具的推广使用。

6合理设置和使用水表

水表是《中华人民共和国计量法》保护的专用计量器具，同时又是开展节水工作的重要硬件基础。

应满足水量平衡测试和合理用水分析的要求

目前全国许多城市都做出了用水单位应根据月均取水量的大小进行水量平衡测试或合理用水分析工作的规定。对一个单位或一个小区来说，节水工作的开展通常是从水量平衡测试开始抓起的，而合理设置水表是开展这一工作的基础。但目前在水表的设置上往往只考虑水量计量要求，而未考虑水量平衡测试的需要，因而许多单位在进行水量平衡测试时，需要断管安装水表，给测试工作带来不便。

为保证计量收费和水量平衡测试及合理用水分析工作的正常开展，应在如下位置安装水表：

(1)入户支管起端、多层建筑引入管、住宅小区给水系统引入管。

(2)高层建筑如下位置：①直接由外网供水的低区引入管上；高区二次供水的集水池前引入管上；②供水方式为水池*.水泵*.水箱的高层建筑，有条件时，应在水箱出水管上设置水表；③高区给水系统每根给水立管上设置分水表。

目前许多城市实行抄表到户，从计量收费的角度看，不需要设置分水表，但设置分水表的目的不仅仅是计量收费，还用于检查水量是否平衡，查找漏水管段。

满足水量平衡测试及合理用水分析要求的管道其他部位。

提高水表计量的准确度

在调查中发现，由于选型和水表本身的问题，水表计量的准确性较差。如有的建筑物水表型号过大，用水量较小时，水表指针基本不动。根据有关部门和本院课题组对水表的测定结果统计，约有40%的水表不符合±4%的精度要求。

水表计量的准确性不仅涉及买卖公平问题，也关系到对漏损控制的评价和采用的对策。为此应采取有效措施提高水表计量的准确度。

严格按照规范要求选择和安装水表

无论什么建筑，设计时都应按照《建筑给水排水设计规范》的要求选择水表，防止水表型号选择过大，出现水量漏计现象。施工单位应严格按照《冷水水表安装要求》等规范安装水表。

水表前加装过滤器

影响水表计量准确度的主要原因之一是管网水质的影响，主要表现在水中杂质堵塞了水表滤网的部分进水孔，造成水表计量不准确。在水表前安装过滤器，可以解决这一问题并减轻水表磨损。国外在给水系统的阀门、水表、用水器具前大量使用过滤器并定期清洗。但在我国，过滤器的效用还未引起人们的足够重视，只是在少数场合应用。在征求意见稿中规定，水表前应设过滤器，这较以前有了很大进步，但关键在于落实。应加快过滤器的研制工作，并尽快在建筑中应用。

限制使用年限

根据国家技术监督局《强制检定的工作计量器具实施检定的有关规定》，对生活用水表只做首次强制检定，限期使用，到期更换。但是，由于各地对上述规定并未采取有效措施加以落实，致使目前建筑中的水表大多数无限期使用。由于水表自身零件的机械磨损，水表的使用年