建筑节水与海绵场地营造初探论文

建筑毕业论文 时间:2018-09-07 我要投稿

  绿色建筑的设计方法倾向于先设定绿色目标,针对目标采取一系列技术集成措施,包括多专业的技术方案,对于以人为本、关注人的物质感受、关注自然环境和资源,绿色建筑的设计方法又向技术方向前进了一步,走向更加理性。

  绿色建筑设计主要考虑节能、节地、节水、节材和环保,主要是节约资源,而环保的内涵就相当广泛和深远。本文就节水及其涉及到的环保问题结合实践进行探讨,以期对当前的建筑设计、城市社区的建设有一定的启示。

  建筑及建筑群的设计中,对节水应设定综合目标。根据对城市居民用水量调查,每人每日平均用水量在200L左右,其中冲厕用水约30 % ,灌溉花木约5%。因此,可能设定的节水设计目标可以表述为:建筑设计的中水利用率为1/3,约35%。如能达到这个指标,其效果就很显著了。环保对水资源方面的目标是:主要是污水零排放、雨水收集和利用、设计范围内的透水率指标控制。雨水收集可以作中水利用和环境景观用水,而透水率是为了减轻城市排洪负担和调节微气候等。

  建筑节水其实离不开人的节水观念,用水器的节水也很重要,洗浴的水也可以留下冲厕,只要下水器有两个按钮,一个是外排的,一个是送到马桶的水箱里就可以直接实现中水利用。比如实用性发明专利“附带洗手盆的抽水马桶水箱(申请号CN93225516.7,也已有正式产品推出到市场。洗衣机的节水也可以大有作为,已有相关发明专利“一种洗衣机废水储存再利用底座(申请号CN201420066398.4 )”,能将洗衣机优质杂排水进行循环利用。还有“模块化同层排水节水装置(申请号CN201220698538.0 )",将卫生洁具的排水横支管集成模块化,集同层排水与户内三洗(洗衣、洗澡、洗手)废水收集、过滤、储存、消毒、自动回用循序冲厕为一体的户内节水集成装置系统,节水量高达生活用水总量的30%。

  从技术方面看建筑设计中的雨水收集、污水处理之后的再利用,以及海绵场地(社区),是实现节水目标的具体方法,这些技术多数是低技术,关键是设计理念与技术集成。

  雨水收集是实现中水利用的主要手段。雨水收集可分直接收集和间接收集两种,直接收集雨水是收集到流动的可直接利用的水;间接收集是先吸收到土壤和可吸水的固体中,通过大气循环,返回地面。直接收集的雨水过滤处理后就可以利用,是传统水源。

  直接收集雨水分三种情况:一种是高位收集。在屋顶收集,可以利用卫生间的上部做一个水池,通过管井向下用水;也可以通过屋顶汇水再收集起来,这要占用一定的空间。能够结合建筑功能空间的层高要求;可以用降低局部层高的功能空间、造型构架的凸起部分,来做储水箱。第二个方式是利用建筑顶部、墙身汇水,组织排水,引导流向地面或地下室的水箱里。第三个方式是场地和路面的组织收集,可以和第二种方式共用储水空间,也可以在适中的位置选点做地下储雨水箱、沉淀箱等。

  这些方式都没有很高的技术要求,只需要考虑沙尘的沉淀和清理,过滤后的清水就可以加压利用,在冲厕所、浇花木和其它的室内外卫生工作中,从而代替自来水。理论上看,这些低技术的系统利用并不困难,关键的制约因素是首次投入的经济成本与日后的收益。随着水价的提高,节水和中水利用的环境效益和经济效益将日益提升。

  设计建筑周边的浅水池是惯用的建筑景观手法,其作用是倒影衬托建筑,可以收集雨水,留作它用。水池可以利用自然水补水、也可以利用污水处理过的再生水;可以用于空调的冷却水、调节区域微气候、用于消防等。但在北方缺水地区就应采取一些保水的有效措施,以免浪费宝贵的水资源。

  污水零排放是一个值得讨论的课题。传统的思维理解是:城市污水应集中处理,利用规模经济,产生集约效应。而根据调查,城市污水处理厂的效果并不理想,而且无法中水利用,广州市2011年污水处理再利用率仅2.9%;同时市政管线敷设、维护的费用昂贵,还占用地下空间。于是,我们提出污水应根据用水的性质,如生活污水中无重金属和化学污染的优质杂排水,应在一定的社会空间范围内分散处理,减少集中处理所需的管道及污水处理厂的日常处理压力;而工业污水也鼓励在可能范围内分类分散处理,回收材料,废水循环利用等。污水分散处理达成污水零排放,既便于技术处理和检查监督,又促进中水利用,实现节水目标。这些措施针对性强,也有利于环境保护。污水分散处理是一个方向,这个观念也适用于广大的农村地区。

  污水零排放是一个环境问题,也是中水利用的有效途径。污水处理技术已经十分成熟,但在综合利用的环节推广难度较大。传统的生活污水主要是通过化粪池的化解,再以污水的形式排入市政管网,有的就直接排入天然水体,有的则排到污水处理厂处理后再予排放。生活污水传统的处理经过三个环节:沉淀——曝氧—过滤,我们改进的处理方法是掺进了生物菌种,加快了发酵分解的速度,而且在其之后多加一次过滤,这样处理过后的水,没有化学药物残留,可以中水利用,我们在一些实践项目中已经运用了这种方法,取得较好的效果。

  污水处理的另一个问题是污泥沉淀后的处理,这个问题的关键在于如何收集和储运。污泥收集应有较方便装车的空间,更重要的是和污水能分开,能单独装运,在设计处理池时要预留空间。当然处理后制成肥料或砌块,这就是另外一个废物利用的技术问题。

  污水的收集处理不是每幢建筑都做,那样会过于分散而导致处理设施重复投资,效率低下,分户使用也存在计量计费的复杂问题。一定的规模,如一组建筑群、一个小区、一个学校,可以折合五千到一万人左右的生活社区作为一个处理单元相对合理,这种规模效应可以明显地体现出来。

  我国建设项目通常在设计要点中遵循控制性详细规划,提出建筑密度、容积率、绿地率等要求,而欧洲许多国家则是有吸水率或透水率的要求。如在法国,每公顷的城市用地向市政雨水管的排水量不能超过3 L/s,否则该用地的相关责任单位就要承担相应的超额排水费。广义地面的透水性能有三种形式,第一种是全透水性的绿地、土质地面,这种地面(表面)是能吸水的土和有植被的绿地,水可以透到地下水系。第二种是半透水的面层,如地下室上的厚覆土绿化、生态停车场地、泥土质上铺透水砖的场地。第三种是微透水面层,如砖铺人行道、屋顶绿化、非凝结硬铺装等。这些方式都有利于水循环、雨水收集、调节微气候,都属于节水范畴。

  海绵场地是对应海绵城市而提的。海绵场地的概念是开放空间的投影范围都能吸水和渗透水,或大于80%以上能透水的场地可以称之为海绵场地。当然海绵场地有强弱之分,如果该场地中大部分是能全透水的绿化用地,则属强海绵场地,反之则是弱海绵场地。强海绵场地绿地多、植被好、涵养水分同时向下渗水力强;弱海绵场地则半透水和微渗水的地面多。

  营建海绵场地首先是一个理念问题,有意为之则可成;其次是一个规划设计技术问题。营建海绵场地是营建海绵城市的一个组成部分,技术要求相对简单一些,但应避免故意在地表层下的表面营造行动,因为土层的天然过滤和渗透力是最经济有效的方式,一切人为的方式都可能给未来的运行带来麻烦。最好的方式就是增加植被、土质用地的占比。

  中水利用是利用过滤后的雨水和污水处理后统一由加压泵把水抽到高位或保持一定的压力,使其可以象自来水一样到达每户或每个单元的卫生间,统一用深蓝色的管线和专用水龙头,以利辨认,用于冲厕、浇灌花木和打扫卫生。如果整个系统运转正常,则可以节约35%的用水,这是一个非常可观的数字,这不止是环境保护的生态效益,从投入产出的角度也能在较短的时间内收回投入成本。按广州每立方米净水(自来水)¥2.88元计,其中¥0.9元是污水处理费,这样原使用100吨水的费用是¥288元,采用中水利用后要用的净水是65吨(节水35% ),而且这65吨除去排污费返还,最终用水费用为65 x 1.98= 128.7元,纯使用费仅为原来的44.7%。

  我们在规划设计广东茂名一中的实践中,学校除一条外围环形道路(路面6m宽)之外,内部道路属慢行系统都采用了透水方式铺地,可透水场地占开敞空间的80.93%,减少了因本项目建设的场地硬化,导致周边地区雨水径流暴增的几率。校园中部的绿轴上放大设计了一个湖面(学海),面积达到6600m2。作为景观水体,利用再生水补水、承接场地汇水缓解雨洪现象、调节校区微气候,也较好地解决了建设时的土方平衡问题。

  茂名一中总学生人数达1万,开学在即,但市政管网还没有覆盖到新校址周边道路,于是采用了污水零排放的设计思路和海绵场地设计。在总平面规划中,根据北高南低、西高东低的地貌特征,有意识在场地较低的东南角预留了一块污水处理设施的用地,埋地三个污水池,上做小山坡绿地公园。

  污水处理的技术上采用了生物菌种上沉淀+曝氧+过滤的方法,处理后的水清无异味,用于水池补水和浇灌花木等,较好地解决了无市政污水接出处理的环境保护问题。整个系统,成功地解决了污水零排放问题,运转多年来,达到设计效果。

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