某综合性养老院绿色建筑给排水设计

应晓飞

摘要：绿色建筑理念近年来得到广泛关注，各类节能型建筑应运而生，介绍某综合性养老院建筑给排水设计阶段以《绿色建筑评价标准》中“节能与能源利用”，“节水与水资源利用”两大主要指标为目的，采用的经济有效的系统方案和技术措施。

关键词绿色建筑 养老院 节能节水

1绿色建筑和工程概况

绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑[1]。目前世界上关于绿色建筑的主要评估标准有美国LEED评估体系、英国BREEAM评估体系等，其中美国的《医疗建筑绿色指南》是世界上第一个针对医疗建筑的评价标准。我国主要有《绿色建筑评价标准》、《绿色建筑评价技术细则》、《绿色医院建筑评价标准》等。

随着我国老年化进程的加快，居家养老已不能适应社会发展，越来越多的老人进入了养老机构，为此功能齐全，设施完善的综合性养老建筑成为这一发展的需要，武汉社会福利综合大楼是华中地区最大的一座综合性养老建筑，总建筑面积99499.7m²。地下一层,地上二十五层,建筑高度99.90m,为一类高层建筑,其中地下一层为汽车库及设备用房,一~四层裙房部分主要为老年活动区，老年人医卫部（包括门诊，康健，手术部等）及老年人食堂等，五层及以上为A、B塔楼（5~25层）主要为半失能、全失能、失智、自理和“三无”老人护理单元。介绍该工程给排水设计阶段实现“节能与能源利用”，“节水与水资源利用”两大绿色指标所采用的经济实效的方案及技术措施。

2生活热水能源利用方案

2.1 水源热泵与太阳能热水系统比选

根据当地目前较流行的热源利用趋势，业主运营团队提供的方案一：水源热泵+空调机组+锅炉的复合式能源系统来解决整栋建筑的供冷、供热及生活热水需求。

设计方提供的方案二：生活热水系统与空调系统分开,生活热水采用锅炉+太阳能+辅助电加热的运行模式。

方案一为冷热联产系统，系统一次性投资大，集程度高，在最优化的配置调控下可实现较高的综合节能效果。方案二为传统的太阳能热水系统，投资回收比高，系统应用成熟。

经调查，本地区地下水含量比较丰富，单井取水量可达到100m³/h左右，保证100%回灌需采用1抽3回的设计。根据前期地质报告和对周边项目的了解，水源热泵地埋管施工场地不够、难度大（卵石层难以钻进）、成本高。另本项目周边已有万国苑景、三金鑫城国际等大型水源热泵项目投入运行，本地块单井取水量受到一定影响，可开采的地下水总量受到一定的限制，同时也给取水许可证申报带来了一定的难度。根据《武汉市地下水管理办法》，年取用地下水30万立方米以上（含30万立方米）70万立方米以下的取水许可申请，由市行政主管部门审批。本项目若实施，首先需向武汉市水务局提出取水申请并经审批同意之后，才能进行抽水回灌试验，试验后需提交《水资源论证报告》经过水务部门进行论证和审批，审批通过后方可进行施工，整个周期较长。

在实际运行阶段，空调和生活热水合用的水源热泵系统，因为两者在不同季节冷热负荷的变化较大，系统间不同工况的转换较复杂，并需要较高的自控系统，长期运行对转换设备以及主机的使用寿命均有一定的影响。

方案二分析：武汉地区为太阳能资源一般区，当地纬度角30°37´，年太阳辐照量4200~5400MJ/㎡•a，本工程A，B塔楼十五~二十五层生活热水采用太阳能热水系统及辅助电加热供给。平时生活热水由太阳能主供，当系统供热不足时，利用夜间低谷电保证生活供水（低谷用电时间：23：00h～6：00h），太阳能设计集热面积2000㎡。

本项目中生活热水总设计小时耗热量为1783.29KW，其中由屋顶太阳能热水系统提供生活量占总生活热水量的33%。满足《绿色建筑评价技术细则》中不低于10%的要求。作为太阳能系统的辅助电加热设备，利用低谷电进行蓄热补充，可以作为不采用电热锅炉、电热水器作为直接采暖和空气调节系统热源的特例处理[3]。其余部分生活热水由锅炉+半容积式换热器供应。

综上所述，在节能、经济、技术成熟性、工程进度以及满足《绿色建筑评价标准》的基础上，方案二更切合本项目实际应用条件。

2.2 余热利用

本项目可资利用的余热来源主要有：空调房排气、热水排放、锅炉房排气、制冷机组冷却水和发电机房冷却水等。从利用率和经济性上比较，制冷机组循环冷却水的余热利用是最优选择。循环冷却水的余热利用方式主要有直接利用和间接利用，本项目的循环冷却水采用直接利用的方式，即系统在冷凝器出水管上旁通板式换热器，空调季节，冷水经预热后在送往裙房热水用换热器。本系统冷凝器出水端温度为37℃，冷水经板式换热器后出水温度较低，但在充分满足冷冻机组冷却效果功能的前提下，系统总利用的热量较高，系统投资较低。冷却循环水余热利用原理图如下（见图1）。

图1冷却循环水余热利用原理图

3节水与水资源利用

绿色建筑的核心是四节一环保（节能，节地，节水，节材，保护环境）其中节水是非常重要的环节，该指标实际上也成为给排水设计满足《绿色建筑评价标准》的核心要求。本项目的生活水系统流程主要概括如下：（见图2）

图2水系统流程图

其中污、废水处理深度按《医院污水处理设计规定》CECS07的排放标准设计，此项也是《绿色医院建筑评价标准》中优选项之一。

3.1给水系统概况

该项目水源取自市政自来水管网，市政自来水管网常年压力0.15MPa。从基地北侧发展大道和南侧马场路分别引入一路DN300和DN100给水管，作为生活用水管。

该项目所在地为老城区，周边市政给水条件有限，当地自来水部门对管网增压叠压设备限用，因此生活给水系统的供水形式主要为变频泵+不锈钢生活水箱。

3.2 冷热水系统合理的分区

⑴ 根据用水设备，用水卫生器具和水嘴的最低供水压力（市政常年压力为0.15Mpa）确定可直接利用市政给水的层数（-1~1层）。

⑵ 结合建筑自身功能设置的集中和分散性及冷热水管道的合理走位，裙房和塔楼分开供水（2~5层为单独一区）。

⑶ 控制各分区最低卫生器具配水点静水压不大于0.45Mpa的前提下充分考虑老年人用水特征，从安全角度考虑，各区尽量采用较小的竖向静压（塔楼共分4区），各区分设变频加压泵组。

⑷ 各层配水管出口动压较大的设置支管减压阀，保证压力小于0.20Mpa。减少无效水损。

⑸ 结合热水系统热源的利用方式，合理满足冷热水分区一致性要求。

3.3 冷热水管道的其他措施：

⑴ 冷热水管道同程布置，保证用水端冷热水压力平衡，出水均匀，尤其对于老年人建筑，以防烫伤事故，护理单元部分均采用恒温出水阀。

⑵减少配水支管长度，保证用水器具10s出热水，对于个别较长的热水支管，采用电拌热保温。

⑶ 各区采用干管立管循环，保证循环效果。

3.4非传统水源利用

本工程周边无可直接利用的中水管网，基地内部生活排水主要为含病菌污废水，回收处理利用成本高，使用方心里接受程度低，且《绿色建筑评价技术细则》中对医疗类建筑的非传统水源利用率未作要求，设计中为不参评项。因此本着安全卫生、经济实用的前提，确定以雨水资源的回收利用为主要形式。

⑴ 雨水收集利用的总体规划

统计武汉52年的降雨数据得武汉市年均降雨量1269mm，年均降雨次数为122.2次，其中2mm以上的降雨量占总降雨量的比例为97.3%。根据雨水下垫面种类，室外地面雨水主要考虑自然入渗的方式，室外透水面积比为60%，透水地面以绿化地面及镂空铺地为主。屋顶为绿化屋面，雨水水质较好，可收集储存后用于绿化及道路冲洗。

设计收集屋面汇水面积为2000㎡，综合雨量径流系数为0.3。年均可直接利用径流总量为：

W=10 ΨC hy F

W——雨水设计径流总量；

ΨC——雨量径流系数；

hy——设计降雨厚度（mm）；

F——汇水面积（hm²）。

W＝10×2000×10-4×1269×0.3＝761.4m3

武汉一年一遇降雨量为100mm。按设计规范要求，屋面雨水初期弃流可采用2-3mm径流厚度，但绿化屋面可不弃流，即屋面实际可收集雨水量为100mm。则一次降雨可回收量：

W＝10×2000×10-4×100×0.3＝60m3

⑵ 雨水蓄水池容积

根据雨水回收量及系统日用水量比较确定蓄水池容积。本项目绿化浇洒及道路冲洗最高日用水量为25m³，为一次雨水回收量的42%，综合有效利用率，实际设置1座室外埋地雨水蓄水池，有效容积60m³，用水周期为2.4天。回用水不足部分由市政管补给。

⑶ 雨水收集后使用

根据用途不同采用不同的处理方式，本项目的雨水主要用于绿化、道路浇洒及车库地坪冲洗，根据绿化屋面雨水的水质，以及用水水质的要求，本项目所收集的绿化屋面雨水进入PP模块组合水池进行储存，经消毒过滤装置后至清水池，即可满足用水水质要求。

⑸ 绿化喷灌

本项目绿化用水量较大，选择适宜的绿化浇洒系统，是节水的重要措施之一，设计中绿化浇洒采用固定管道式喷灌系统，湿度控制器调节，喷头采用地埋伸缩头，灌溉时伸出，平时缩于地下。系统用水量约为传统用水量的80%。

4设备﹑器具﹑管材及计量

⑴设备

供水变频机组选用低噪音变频泵和气压罐。选用高效节能低噪的冷却塔和换热设备，冷却塔风机选用变频调速控制，污水处理设备选用埋地式一体化成套产品，室外检查井选用一次性注塑成形的塑料检查井，该井具有节水、节地、节材、防污染及施工快捷的特点。值得一提得是，室外应用塑料检查井时需注意选用的塑料排水管材和塑料检查井连接口内外径的一致性，以免不必要的增加过渡接头，反而提高造价。

⑵ 器具

所有用水器具都按《节水型生活用水器具》CJl64及《节水型产品技术条件与管理通则》GBl8870的规定选择，节水率不低于20％。所有公共卫生间洗手盆和小便器均采用光电感应式控制阀，蹲便器均采用脚踏式自闭阀，老年人护理房及医务室洗脸盆和淋浴器均采用脚踏式控制阀，座便器均采用３／６Ｌ两档节水型座便器，各类出水龙头均采用节水型龙头。

⑶ 管材及阀门

室内管材：给水立管和均采用钢塑复合管，丝扣连接，卫生间给水支管采用PPR给水管，粘接；热水采用薄壁不锈钢管，卡压式连接；雨水处理系统连接管和循环管采用钢塑管；雨水与污水重力流排水管均采用HDPE排水管，热熔连接；压力流排水管（潜污泵出水管等）采用热镀锌钢管。给水系统内阀门口径≤DN50采用全铜质截止阀，口径≥DN50采用铜芯闸阀。水泵进出口管上设置缓闭止回阀等。

⑷ 计量

按照使用用途分别设置高灵敏度计量水表，所有水表计量数据均统一输入建筑楼宇自控系统，以达到漏水探查监控的目的。

本项目设置的主要水表点如下：

a， 基地生活引入总管上。

b， 各工艺设备用水引入管上。（空调机房、锅炉房、洗衣房、冷却塔补水、绿化补水、生活水池引入管等）

c， 各分区冷热回水干管及立管上

d， 餐饮，商业，医疗及护理等不同功能用水点。

e， 塔楼自理老人单元用房均每户分设水表。

5结语

上述各系统选用的方案及相应节能、节水措施可满足《绿色建筑节能标准》中 “节能与能源利用”、“节水与水资源利用”指标中设计阶段的控制项和一般项得分要求。该项目中医疗门诊、手术室和ICU病房的给排水管道设计也参考了《绿色医院建筑评价标准》中的相关选项要求。在进行绿色建筑设计时，为免走入“节能误区”，在满足相关节能标准的基础上，根据项目的实际情况，选用合理、经济、简单有效的设计方案和措施，是符合当前发展现状的恰当选择。

参考文献：

（1） GB/T50378—2006，绿色建筑评价标准[S]．

（2） GN50364—2005，民用建筑太阳能热水系统应用技术规范[S]．

（3） 建设部,科技部.绿色建筑评价技术细则[S].2007

（4） GB5005—2003，建筑给水排水设计规范[S]．

（5） GB500400-2006，建筑与小区雨水利用工程技术规范[S].

（6） CECS07-2004，医院污水处理设计规范[S].

（7） GB50333-2002，医院洁净手术部建筑技术规范[S].

（8） CSUS/GBC2-2011，绿色医院建筑评价标准[S].

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。