建筑給水排水技術(shù) 未來路向何方

　　我國建筑給水排水技術(shù)一直伴隨著國家城鎮(zhèn)化建設(shè)工程的興盛不斷發(fā)展，特別是自上世紀(jì)九十年代開始，我國建筑業(yè)進入飛速發(fā)展時期，建筑給水排水技術(shù)在此期間得到迅速提升。在生活熱水供應(yīng)、超高層建筑的消防給水系統(tǒng)、新型管道材料等技術(shù)方面，顯得尤為突出。然而，近年來隨著建設(shè)工程的發(fā)展速度逐步平緩，行業(yè)面臨發(fā)展的轉(zhuǎn)型，建筑市場發(fā)展的新常態(tài)正在逐漸成型。

　　在傳統(tǒng)設(shè)計方式變革和產(chǎn)業(yè)機構(gòu)重組的時代背景下，不斷地創(chuàng)新和尋求新機遇成為行業(yè)發(fā)展的新方向。在此過程中，我們需要加強思考，站在時代前沿，用思想和觀點改變技術(shù)的布局與形態(tài)，用技術(shù)創(chuàng)新體現(xiàn)建筑給水排水技術(shù)與專業(yè)的價值所在。伴隨著人們意識形態(tài)和經(jīng)濟實力的提高，現(xiàn)代化城鎮(zhèn)建設(shè)促使建筑給水排水技術(shù)更加側(cè)重安全、衛(wèi)生、舒適，確保水質(zhì)、水壓、水量、水溫滿足用水點的需求，是時代賦予這一行業(yè)不可推卸的責(zé)任。

　　設(shè)計理念的變化 

　　設(shè)計思想是設(shè)計行動的指導(dǎo)，建筑給水排水設(shè)計需要從設(shè)計思想到設(shè)計方法的提高，需要創(chuàng)新與開拓的思維模式。對水的研究需要道法自然，得道究術(shù)，方可與時代的發(fā)展相吻合，與時俱進的設(shè)計理念的轉(zhuǎn)變主要體現(xiàn)在兩個方面：一方面，加強對工程的深刻理解和認識，工程師的價值就在于其能夠應(yīng)用科學(xué)的方法，尋找最佳的方案解決工程問題。

　　這就需要準(zhǔn)確地掌握工程原則，建筑給排水工程師應(yīng)對工程系統(tǒng)操作、設(shè)計、管理、評估具有全面的了解。例如，在爭議較大的雨水和污水排水問題上，實際的排水流態(tài)往往是氣、液、固的三相流，解決好排水中“氣”的問題尤為重要，這不僅僅涉及到排水的流量，還影響到排水系統(tǒng)通氣的衛(wèi)生安全。另一面，強調(diào)建筑給排水配合建筑設(shè)計理念，與建筑協(xié)調(diào)、同步的技術(shù)發(fā)展。

　　從綠色設(shè)計到生態(tài)設(shè)計，從自控設(shè)計到智慧設(shè)計，不斷提升設(shè)計理念。在建筑節(jié)水、節(jié)能設(shè)計中，要充分考慮水資源的利用，做到最大程度消減給排水能耗，并提倡清潔能源的應(yīng)用。此外，專業(yè)的跨界學(xué)習(xí)和綜合運用，是今后機電工程師做好建筑給排水設(shè)計必需具備的能力。

　　建筑給水排水技術(shù)需要創(chuàng)新，突破傳統(tǒng)的思維模式，以問題為導(dǎo)向，創(chuàng)建可持續(xù)發(fā)展的給排水系統(tǒng)模式，以適應(yīng)建筑的變化、更新。構(gòu)建建筑滅火系統(tǒng)選擇的思想是創(chuàng)新的動力，注重系統(tǒng)選擇上的可維修性，從細節(jié)入手，并考慮系統(tǒng)維修或更新中斷期間可承受的風(fēng)險與補救措施。

　　例如，在超限高層建筑的自動水滅火系統(tǒng)的選擇上，需要考慮“量變到質(zhì)變”對系統(tǒng)選擇的影響，認識消防初期的控火、降溫、煙霧洗刷的功能，選擇高壓細水霧滅火系統(tǒng)具有相當(dāng)?shù)倪m用性和優(yōu)勢。

　　建筑給水排水的設(shè)計要形成全生命周期的理念。研究給排水的設(shè)備、材料如何與建筑壽命同步形成產(chǎn)品全壽命周期的優(yōu)化設(shè)計及一體化開發(fā)策略是工程建設(shè)的必然方向。此外，建筑給水排水的設(shè)計需引入產(chǎn)品設(shè)計、系統(tǒng)設(shè)計的概念，運用設(shè)計方法學(xué)來解決建筑給水排水設(shè)計的問題。

　　并基于以人為本的概念，引入系統(tǒng)控制論和風(fēng)險管理的理念對生活給水的安全、熱水供應(yīng)的舒適性、二次供水設(shè)備的衛(wèi)生、污水的污染排除及排水排氣的通暢等問題進行研究。以系統(tǒng)工程的觀點分析給排水設(shè)計的戰(zhàn)略進程和設(shè)計方法、手段的戰(zhàn)術(shù)問題，研究產(chǎn)品設(shè)計規(guī)律、設(shè)計程序及設(shè)計中思維和工作方法。如消防滅火系統(tǒng)中，分析系統(tǒng)的價值、功能及成本相關(guān)性的問題。

　　維護管理的重視 

　　在建設(shè)項目總量相對減少的新常態(tài)下，對于新增建筑的給排水技術(shù)發(fā)展重在專項設(shè)計的深化;對于存量建筑的給排水技術(shù)發(fā)展在于運維管理技術(shù)要求的提高，需從維護、改造中尋找新的發(fā)展技術(shù)。通過對建筑給排水系統(tǒng)的維護管理，強化系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性，并注重系統(tǒng)的安全性。

　　建筑給排水的維護管理一直是給排水系統(tǒng)使用過程中的重要環(huán)節(jié)，也將會成為今后技術(shù)發(fā)展的主要動力。重新認識其重要性，加強建筑給水排水系統(tǒng)的檢測與維護，特別是保證自動噴水滅火系統(tǒng)的安全可靠，保證在需要時系統(tǒng)能夠正常啟動，這對于保障系統(tǒng)發(fā)揮其設(shè)定的功效具有積極的意義。

　　從系統(tǒng)控制論的概念看，對給排水和消防給水系統(tǒng)的檢測和維護是對系統(tǒng)的運行進行監(jiān)督，也是對系統(tǒng)的控制,有利于系統(tǒng)向既定的目標(biāo)健康地發(fā)展。其次，我們還要準(zhǔn)確掌握給排水和消防給水系統(tǒng)全過程控制的理論。從工程技術(shù)的角度出發(fā)，重視建筑給排水和滅火系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、驗收、維護的全過程，有必要進行全過程的控制，通過檢測和維護來降低風(fēng)險。

　　策劃與評價體系的建立 

　　從建筑設(shè)計發(fā)展的前沿研究看，在設(shè)計過程中需要在前期增加“建筑給排水設(shè)計策劃”階段，后期建立“建筑給排水設(shè)計后評估(POE)”過程。

　　建筑給排水設(shè)計策劃就是實施與設(shè)計之間的統(tǒng)籌，是建筑策劃(Architectural Programming)中的一個環(huán)節(jié)，也是必要的設(shè)計程序。在城鎮(zhèn)建設(shè)新常態(tài)下，建筑給排水設(shè)計需要參與工程建設(shè)全過程，合理定位給排水和消防滅火的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

　　通過運用各種信息收集方法與工具，得到業(yè)主、用戶、設(shè)計顧問和社會大眾等的價值認知，結(jié)合建筑外部配套的市政條件和地方主管部門的要求，將這些信息綜合分析并整合，對建筑給排水設(shè)計所需要解決的問題進行陳述，從而為設(shè)計提供科學(xué)的依據(jù)。設(shè)計需要強化對方案、擴初階段的設(shè)計策劃，其策劃要從全局出發(fā)。在當(dāng)今創(chuàng)新思維設(shè)計下應(yīng)用大數(shù)據(jù)方法，注重進行建筑給排水和消防系統(tǒng)的比選，形成建筑給排水設(shè)計策劃的決策體系。

　　建立建筑給排水設(shè)計的后評估體系，用以評價設(shè)計能否達到預(yù)期設(shè)定目標(biāo)，是時代發(fā)展的需求。過去，建筑給水排水設(shè)計往往靠經(jīng)驗。例如，強調(diào)高位消防水箱與生活水箱分開設(shè)置以滿足生活衛(wèi)生的要求，但高位消防水箱在長期滯水的情況下，消防用水能否保證水量、水質(zhì)衛(wèi)生問題，往往因未得到業(yè)主的及時反饋而被忽略，設(shè)計后評估體系恰恰可以有效地反映這一情況。

　　因此，應(yīng)開展評價技術(shù)的運用，結(jié)合各種水系統(tǒng)的運行工況，形成完善的系統(tǒng)評價指標(biāo)。如歐美國家在建筑給排水設(shè)備與管材的評價方面處于領(lǐng)先地位，其采用排水管道壁厚的超聲波檢測、管道井的自動泄漏檢測、水質(zhì)的實時監(jiān)測、能源計量管理等做技術(shù)支撐，不會等到出現(xiàn)事故后才會對管道系統(tǒng)運行狀況引起重視。

　　在評價指標(biāo)的建立上，國內(nèi)對水滅火系統(tǒng)評價的主要指標(biāo)有系統(tǒng)的可靠性、系統(tǒng)的可檢側(cè)性、系統(tǒng)的可維護性，此外還有滅火效率、環(huán)境保護、生命安全、經(jīng)濟性、建筑整體運行的合理性、商業(yè)運營連續(xù)性恢復(fù)能力等。

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運用 

　　物聯(lián)網(wǎng)是面向未來的新興技術(shù)，建筑給水排水中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運用，可以將給排水物物相連、人物相連、人人相連，將建筑給水排水從自控推向智慧，并逐步形成建筑物的大數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)代表了一種全新的思維方式，數(shù)據(jù)為建筑給水排水技術(shù)的發(fā)展提供了最多的可能?？梢詰?yīng)用數(shù)據(jù)增強設(shè)計(DAD)，強調(diào)數(shù)據(jù)對設(shè)計的驅(qū)動性，通過定量分析和數(shù)據(jù)關(guān)系來設(shè)計、調(diào)整以及評價設(shè)計方案。

　　建筑給水排水物聯(lián)網(wǎng)可以由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層組成，形成網(wǎng)絡(luò)互動的架構(gòu)，將建筑給水排水系統(tǒng)向智慧、韌性(彈性)方面邁進。

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運用于給排水的在線自動檢測和控制、消防給水系統(tǒng)的監(jiān)測，借此形成常態(tài)化、精細化的建筑給排水運維模式，提高系統(tǒng)的可檢測性和維護管理能力。同時用以增加建筑用水點處衛(wèi)生指標(biāo)的監(jiān)控，建立與市政供水之間耦合關(guān)系的調(diào)控方法，并協(xié)調(diào)消防給水系統(tǒng)內(nèi)部監(jiān)控與外部監(jiān)測的關(guān)系，強化系統(tǒng)的維護、管理能力，使得消防給水系統(tǒng)處于良好的運維狀態(tài)。

　　例如，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在消火栓系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)中可用感知水量和水壓兩個主要參數(shù)，設(shè)置市政水源的壓力檢測、消防泵(含水系統(tǒng)、電系統(tǒng))的運行檢測、系統(tǒng)供水的末端檢測、閥門的檢測等。物聯(lián)網(wǎng)不僅僅可以用于系統(tǒng)的預(yù)警、監(jiān)控，后期還可以運用視頻技術(shù)進行虛擬再現(xiàn)，構(gòu)建數(shù)字化、可視化，所有人的行為與現(xiàn)實事物都將虛擬再現(xiàn)于建筑中樞，形成存在即映射、感知即參與、行為即決策，建筑給水排水將實現(xiàn)動態(tài)的更新與維護。

　　適宜技術(shù)的推廣 

　　建筑給水排水技術(shù)的發(fā)展不是追求最先進、最高端的技術(shù)，更應(yīng)考慮適用性、經(jīng)濟性，因此適時提出了適宜技術(shù)(appropriate technology)這一新概念。適宜技術(shù)的“適宜”包括兩個方面：一是技術(shù)的適宜，二是經(jīng)濟的適宜。

　　最貴、最先進的技術(shù)并不一定是最佳的，只有最適合的給排水和消防滅火系統(tǒng)才是最好的。協(xié)調(diào)高新技術(shù)和適宜技術(shù)之間的關(guān)系是一個好設(shè)計的關(guān)鍵。在建筑滅火系統(tǒng)設(shè)計中，并非一定要高精尖，滅火系統(tǒng)簡便，控制也就簡單，可靠性也會相應(yīng)提高。

　　例如，在自動噴水滅火系統(tǒng)的應(yīng)用上，針對老式住宅、人員密集地區(qū)等特定場所需要滅火保護時，創(chuàng)新采用簡易自動噴水滅火系統(tǒng)(局部應(yīng)用系統(tǒng))，具有安全、有效、經(jīng)濟、簡便的特點，可以用最少組件、最短流程、最低成本來獲得最佳的應(yīng)用效果。此外，在歷史建筑的保護、既有建筑的改造中，高壓細水霧滅火系統(tǒng)的適應(yīng)性也顯得尤為突出。在建筑給水排水技術(shù)發(fā)展中，適宜技術(shù)是一種值得推廣的技術(shù)。

　　適宜技術(shù)與技術(shù)選擇(technology ion)密切相關(guān)，對技術(shù)進行合理選擇，關(guān)注技術(shù)變遷的動態(tài)變化，有利于形成技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。從建筑單棟的給排水系統(tǒng)，到區(qū)域建筑群的系統(tǒng)選擇，可采用獨立與統(tǒng)一相結(jié)合的給排水系統(tǒng)方式，實現(xiàn)給排水系統(tǒng)和消防系統(tǒng)的共享。

　　系統(tǒng)的共用在經(jīng)濟的主導(dǎo)下，還需充分考慮系統(tǒng)的使用功能、安全可靠、物業(yè)管理等各方面要素的需求。在具體的工程設(shè)計中，有必要研究系統(tǒng)的分區(qū)、建筑中不同使用功能的給排水系統(tǒng)分別設(shè)置、消防水池共用、機房的布置位置等技術(shù)方案的選擇。

　　工業(yè)化建筑的構(gòu)建 

　　工業(yè)化建筑具有集成化、標(biāo)準(zhǔn)化特性，建筑給水排水在裝配式建筑技術(shù)、三維(BIM)設(shè)計應(yīng)用中仍有很大的施展空間。采取“工廠化”加工制作，能夠最大程度地縮短施工周期，提升工程品質(zhì)和安全質(zhì)量，文明施工水平，減少現(xiàn)場安裝的環(huán)境影響。

　　建筑給排水在工業(yè)化建筑中，曾經(jīng)采用裝配式技術(shù)推出整體式衛(wèi)生間、廚房間，起到了一定的優(yōu)化設(shè)計和建設(shè)的作用。今后在模塊化建筑中需尋找給排水的切入點，不僅只是將給排水設(shè)備和管道綜合集成，還在于不同模塊之間的連接，開展基于建筑功能可變的給水排水設(shè)計方案，研究新工藝安全風(fēng)險的降低、操作的便利和造價的節(jié)省等多個方面，形成設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品部件化、生產(chǎn)規(guī)模化、建造技術(shù)高新化。

　　同時，建筑給水排水的設(shè)計還需要形成機電設(shè)計的一體化，構(gòu)建技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用的通道，不斷發(fā)展?jié)撛诘男枨?，以開拓新的領(lǐng)域，有利于設(shè)計服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈的延伸。

　　在建筑給排水設(shè)計中運用BIM技術(shù)充分體現(xiàn)了工業(yè)化建筑的技術(shù)應(yīng)用特點。它通過3D模擬解決機電管道的碰撞，解決施工安裝中出現(xiàn)的問題，使裝配化設(shè)計施工更加規(guī)范有序，質(zhì)量可查、可追溯。同時，BIM技術(shù)便于建筑建成后物業(yè)實現(xiàn)科學(xué)管理，應(yīng)對數(shù)字科技驅(qū)動的時代變化。如借助建筑信息模型采用的APP，可以直接定位所需控制或檢修的閥門位置。

　　結(jié)語 

　　面向未來的建筑給水排水技術(shù)發(fā)展需要重點研究給水衛(wèi)生、熱水舒適、排水安全、消防可靠等問題。給排水與建筑設(shè)計理念的結(jié)合、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運用、消防滅火系統(tǒng)的創(chuàng)新皆是建筑給水排水技術(shù)發(fā)展中值得關(guān)注的方向。期待建筑給水排水技術(shù)的發(fā)展在我國城鎮(zhèn)建設(shè)新常態(tài)下抓住知識經(jīng)濟、科技進步的機遇，在重視工程技術(shù)進步的同時，加強建筑給水排水的理論、系統(tǒng)創(chuàng)新與應(yīng)用，在實踐中不斷發(fā)展。

　　陜西省“十三五”環(huán)境保護規(guī)劃獲批近日，《陜西省“十三五”環(huán)境保護規(guī)劃》正式獲得省政府批準(zhǔn)?！兑?guī)劃》以全面改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量為核心，以大氣、水、土壤污染防治為重點，確保2020年全省生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體改善，為建設(shè)更高水平“三個陜西”作出重大貢獻。

　　《規(guī)劃》提出，到2020年，突出環(huán)境問題有序解決，環(huán)境風(fēng)險得到有效防控，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性持續(xù)增強，環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施與公共服務(wù)更加完善，環(huán)境治理體系和治理能力現(xiàn)代化取得重大進展。

　　在指標(biāo)設(shè)置方面，《規(guī)劃》設(shè)置覆蓋大氣、水、土壤三大要素，確保質(zhì)量改善落地到位和環(huán)境優(yōu)良地區(qū)環(huán)境質(zhì)量不退化、不降級，污染嚴(yán)重地區(qū)環(huán)境質(zhì)量明顯改善。