智慧楼宇给排水设计

祝 超，赵秀慧，张自强，刘馨怡

（中交第一航务工程勘察设计院有限公司，天津 300220）

引言

智慧楼宇的三大代表关键词是绿色、安全及节能，“智慧楼宇”就是在楼宇的生命里程内，竭力节约资源，绿色环保，安全生产等等。怎样将给排水设计全面地融入到智慧楼宇中，使智慧楼宇中的“水脉”更加营养和丰盛[1]，是我们设计人员的研究方向。为了响应国家倡导的智慧楼宇政策，本文从直饮水系统、太阳能热水系统、生活污水处理设施+中水深度处理系统、水质在线检测系统、智能消火栓水压无线监测系统等几个方面，探讨了智慧楼宇的给排水设计，楼宇的整体能耗降低的同时实现了楼宇绿色、节能节水及高效生产的目标。

1 给排水绿色设计

1.1 直饮水系统

管道直饮水系统从节水、健康、造福人民等理念出发，进一步升级了单一的自来水产品。而智慧化管道直饮水将形成新型、节水、环保、高效的“以水为主，综合发展”的新格局[2]，真正地将“节水第一、空间合理、着手治理、双手齐发”落实到了实处。

楼宇设计直饮水系统分为预处理系统、反渗透除盐系统及供水系统三部分。本预处理系统包括：多介质过滤器、碳纤维过滤器、计量加药、原水箱、原水泵等设备。反渗透是一种组成RO 组件功能的技术，以压力为推动力的膜分离技术。用RO 处理后的出水，去除了大多数无机盐和有机物，不仅保证水质高质量还保证高效率。完成预处理后的出水由淤积密度指数SDI 测试仪取样检测，当SDI 值＜4时，即可进入RO 系统，由水泵提升后进入反渗透系统，RO 出水一部分（除盐水）去缓冲水箱，另一部分未透过水由管道收集后成浓水回流至水泵进口，另一部分随小部分未透过水成浓水排入下水道。供水系统由直饮水箱，变频供水泵、紫外线杀菌器、碳纤维过滤器及微孔过滤器等组成，在工艺中主要是起灭菌，去除有机物及微生物的作用，以确保供水的纯度。

1.2 太阳能热水系统

作为一种新型的热水供应技术，取之不尽用之不竭的太阳能清洁能源是节能的重要方式，太阳能热水系统的应用原理是基于太阳能的可循环性，利用太阳能热水系统来取代传统的热水系统，实现节约能源的同时还能够减少由陈旧的供热方式带来的的大气、固废污染[3]。成本低、投入少也是太阳能热水系统的一项重要优势，一方面太阳能本身几乎没有成本，另一方面太阳能热水系统的安装简单、造价低[4]。

淋浴间热水供应方式采用太阳能集热板集成空气源热水机组辅助方式。太阳能集热器及空气源热水机组放置在楼顶，水箱及循环水泵等其他设备放置在水箱间内。太阳能热水系统包括热水箱，太阳能集热板，循环水泵及各种管线，空气源热水机组及其系统阀门和附件等。供热方式采用冷、热水双管供热方式，太阳能热水和淋浴热水循环方式采用强制性水泵循环。集热器与热水箱之间采用的循环方式为靠温差强制性水泵循环。

1.3 水质监测系统

水质监测系统是在给水支管上设置的压力传感器、远传式水表采集信息数据，实时感知给水系统的运行状态，形成管网系统物联网，将用户需求和用水信息进行快速分析和处理，以更加精细及动态的方式落实整个水务系统的需求和工艺流程，从而达到“智慧”的状态。依靠水质监测数据化、智能化管理才能实现对水资源的合理利用、开发和调剂。“智慧水务”平台都能实时监测，随时调用，随时调度[5]。

楼宇设计水质在线监测系统包括三部分，分别是污水处理系统水质在线检测系统、给水系统水质检测系统、直饮水系统水质检测系统。污水处理系统监测经格栅预处理后的生活污水原水以及经过生活污水处理设施、一体化中水深度净化设备处理后的回用水水质。

1.4 生活污水处理设施及中水深度处理系统

中水回用代替传统水源是目前节水的重要可靠手段，水资源的回收再利用，既减少了周边环境污染的压力，同时也降低了系统处理成本。系统回收了大量水资源，为企业降低了生产成本，在解决生活污水处理问题的同时，通过回用减少了水资源的消耗，实现了污染物的减排，改善了生态环境质量，提升了智慧楼宇的清洁文明程度，可实现经济效益、社会效益的双增长，是实现节水、分质供水、改善水质、饮水健康的重要一环。中水回用减少了港区市政管网的压力、管径及敷设难度和长度，既经济又合理实用[6]。楼宇污水处理设计如下。

1）工艺流程图

图1 污水处理系统

2）生活污水预处理

生活污水经重力流至闸门，流入格栅井后进入生活污水集水池，经水泵工作提升至污水调节池。沉淀池处理后排泥至污泥坑，定期要外运。

3）综合污水处理

来自预处理的生活污水进入调节池进行混合均质，经提升后进入生物反应器，经生物处理后的污水进入中间水池，经提升后进入高效过滤器过滤，滤后水经加药消毒后由变频供水提升回用，并用于过滤器的反洗用水。

2 给排水安全设计

在建筑给排水消防系统中,消火栓给水系统的重要地位是不容忽视的。传统的消火栓管理方法已经使用多年，缺陷逐渐暴露，尤其是人工巡查消火栓信息，不能高效的反应消火栓实时状态。因此火灾发生后，由于消火栓管道内缺水无法及时扑灭初期火灾，导致火势进一步蔓延的例子也屡见不鲜。在消火栓的地方设置智能消火栓水压无线监测系统，实现了消火栓定位功能、管道水压的监测、水压超限实时报警，将消火栓管理集成平台化。智能消火栓水压无线监测系统，实现了无人监控自动采集压力数据，对消火栓水压的实时监测，并向监控中心自动传送数据发出信号并及时报警，方便了消火栓的日常集中统一管理，及时快速对消火栓进行维护，保障消火栓在任何时刻有水，保障消防供水安全。

图2 智能消火栓水压无线监测系统

采用智能消火栓监测系统的智慧楼宇，将节能理念投入消防系统给水系统，保证灭火效果的同时优化水资源的合理利用。

3 节能设计

3.1 水池、水箱进水方式设计

消防水池、高位水箱及生活水池补水管线采用浮球阀+液位计+电动执行器控制，将水池、水箱进水方式采用自动化控制进水，节省人力投入，操作便捷可靠，节约水资源的效果显而易见[7]。避免浮球阀老化而造成水资源浪费。

3.2 变频调速设计

改变运行中的电机供电频率是变频调速供水系统的运行主要原理，从建筑中实际用水开始进行软启动并实现变频调速，这种供水泵组的供电模式使用方便，高效节能。楼宇设计中生活水泵房内设置全变频箱泵一体化智能泵站，配置变频控制柜，通过出水总管的压力传感器启停泵组，泵房PLC 控制系统控制所有信号。使用变频调速后，实现了水泵转速及用水量变化情况有效调节，水压调整好了，用水及供水达到平衡，极大地减少了水资源浪费[8]。

4 结语

智慧楼宇，集“绿色”、“安全”、“节能”于一体，体现共享、平衡、集成的理念。绿色建筑，即在全寿命期内，最大限度地节约资源、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的办公空间；安全建筑，即供水安全，采取自动监控的方式避免管网漏损，采取防止系统超压出流和用水点水压控制措施保障安全供水；节能建筑，即采用高节水效率等级的节水器具，按用途、或管理单元设置用水计量装置并远传与相应的建筑能耗管理平台相匹配。

科技化、智能化的智慧世界将要求未来的楼宇必将实现更加智慧化发展。绿色安全节能的智慧楼宇无疑顺应了这一趋势的发展，让楼宇通过设计“自由呼吸”，通过“绿色安全节能”整体升级，达到生活生产完美融合的境界。