冬奥回眸：解密延庆冬奥村节水设计
导 读 Abstract
延庆冬奥村节水系统设计首先选取合理的节水用水定额，充分利用市政供水压力、保证供水系统合理分区，并利用减压设施控制末端供水压力。其次保证冷热水供水压力平衡、保证热水出流时间，再次选用节水设备和器材及内壁光滑、水损较小的管材，同时合理使用非传统水源，以此助力绿色奥运。
引用本文：朱跃云，关若曦，张庆康，等. 延庆冬奥村节水设计探讨［J］. 给水排水，2022，48（11）：94-99.
1、设计概况及水源简介
延庆冬奥村总建筑面积约10.4万m²，建筑控高24 m。赛事运行期间建筑功能为冬奥村，其中运动员居住部分共设有702间客房；赛事结束后拟改造为山地滑雪酒店和景区旅游接待中心。用地内有一处精心修缮的古村落遗址及多处原状保留树木。延庆冬奥村建筑形式顺应山地村落布局，采用山地村落的分散式、半开放院落格局，自南向北顺地势叠落；整个村落利用层层坡顶、平台和庭院组团，与周围山形水势自然融合（见图1），使中国山水文化与冬奥文化相结合，践行绿色奥运、生态冬奥的理念。
图1 延庆冬奥村冬季鸟瞰效果
延庆冬奥村自来水水源由佛峪口水厂及白河堡净水厂联合提供。水厂在1050m标高处设置供水调蓄水池，由调蓄水池接出两根DN400区域给水管道负担延庆赛区的生活供水。延庆冬奥村从用地西北侧2号路DN400给水管和用地东南侧6号路DN400给水管各接出一根DN250引入管进入用地红线。区域市政自来水供水压力为0.85MPa（相对于966m标高）。
延庆冬奥村中水水源由延庆赛区建设的区域污水处理站提供区域再生水。污水处理站位于冬奥村南侧交通控制线以外816.5m标高处，距离延庆冬奥村约900m；污水处理站再生水出水量约为1 384m³/d。污水处理站采用MBR工艺，出水水质可达《水污染物综合排放标准》（DB 11/307-2013）A排放标准限值，并满足《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T 18920-2002）标准。延庆冬奥村从用地西北侧2号路和东南侧6号路的区域再生水管各接出一根DN150引入管进入用地红线；区域再生水供水压力为0.35MPa（相对于966m标高）。
2、节水系统设计
延庆冬奥村节水系统设计包括节水用水定额取值、供水系统分区、减压设施应用、冷热水供水压力平衡、保证热水出流时间、节水设备和器材选用、供水管材选用和非传统水源利用等八方面关键技术。
2.1 节水用水定额取值
新建、改建项目节水用水量计算对项目水影响评价具有重要意义。项目所在地水务局需要借此对新建、改建项目的取用水量结合水源情况进行判断、批复及后期监控。项目建设及运营均应严格执行水务局批复文件，以确保用水安全。
项目节水用水量计算应以节水用水定额为依据。对于公共建筑的节水用水定额取值，应综合考虑项目所在地区的水资源状况、经济技术水平和项目特点，针对不同的建筑性质按照现行国家标准《民用建筑节水设计标准》(GB 50555-2010)的规定进行选取。
根据延庆冬奥村赛事运行期间的功能设置，项目节水用水定额取值见表1。
表1 延庆冬奥村节水用水定额取值
赛事运行期间，延庆冬奥村生活总用水平均日用水量为873.33m³/d，赛事运行期内总用水量为55570.91m³；其中再生水平均日用水量为199.16m³/d，赛事运行期内再生水用水量为13926.07m³。
赛事结束后，延庆冬奥村拟改造为山地滑雪度假酒店和景区旅游接待中心。赛后改造期间应按照拟改造功能对节水用水定额再次进行取值，并重新计算节水用水量报送水务局审批。
2.2 节水供水系统设计
在进行供水系统设计时，首先应保证供水系统设置合理的分区，其次再利用减压设施控制供水末端的供水压力。分区供水的目的是避免过高的供水压力造成不必要的用水浪费。
2.2.1 供水系统分区
由于延庆冬奥村东西向（960.0~930.0m）和南北向（972.0~930.0m）均存在30~42 m的高差；地势最高的6#运动员组团首层±0标高为961.50m，顶层地面标高为977.70m；地势最低的1#运动员组团首层±0标高为928.10m，顶层地面标高为940.85m。因此，首先在市政自来水引入管处均设置可调式减压阀组，控制阀后压力为0.35MPa（相对于966.0m标高），见图2；然后串联接入总水表和倒流防止器。
图2 市政自来水引入管减压阀组
为兼顾赛后酒店管理公司对水质要求，需对市政自来水做深度处理和软化处理；原水总硬度(以CaCO3计)约为400mg/L，客房区（1#~6#运动员组团）软化后水的总硬度(以CaCO3)为100mg/L，公区（公共组团）餐饮给水软化后水的总硬度(以CaCO3)为50mg/L。因此在地势最高处的6#运动员组团内设置生活水泵房，为1#~6#运动员组团和公共组团餐饮区各自独立设置1座生活水箱，并按功能分别采用变频泵组加压供水。二次加压供水系统充分利用地形优势，由高至低供水，并在地势较低的组团供水入口处设置减压阀组，见图3。连接各组团的二次加压供水管线，均敷设于联接各组团的建筑走廊内。
图3 二次加压生活给水系统总体示意
同时，为充分利用市政供水压力，公共组团除餐饮区外的其他部位均采用市政压力经减压后直接供水；其他部位包含公共卫生间、医疗区、理发店、游泳池和各类设备用房。由于公共组团位于913.3~944.40m标高处，其多处自来水引入管压力较高，为0.60~0.70MPa（相对于928~913m标高），故采用减压阀组串联设置，见图4。
图4 减压阀组串联设置
另外，在项目扩初阶段，为确保赛时供水安全——即保证水量充足、水压稳定和水质达标，二次加压给水供水管道在室内架空设置了DN150环状主供水管网，环状主供水管网敷设总长度约1590m；但在施工图阶段后期，应业主成本控制及方案优化要求，室内二次加压给水主管网改为枝状供水。
进行建筑节水供水系统设计时，应首先充分利用市政供水压力，其次通过设置合理的供水分区以控制各供水分区静压值。同时，为保障二次加压的供水安全，可考虑将供水主管设置为环状供水管。
2.2.2 减压设施的应用
控制配水点处的供水压力是给水系统节水设计中非常关键的环节，选用合理的减压设施尤为重要。减压设施一般包括：支管减压阀和末端限流器具配件。
公共组团除餐饮区外的其他部位均采用市政自来水经减压后直供系统，各公共卫生间、医疗区、理发店、游泳池和各类设备用房均按照供水压力要求分别设置支管减压阀；除热水机房外，各支管减压阀阀后压力均≤0.15MPa。
1#~6#运动员组团的集中生活热水系统采用干、立管和支管循环，各间客房卫生间供水不再单独设置支管减压阀；为避免低楼层用水点处用水压力过高，客房卫生间均采用末端限流卫生器具，即采用节水型花洒和节水型龙头。
节水型龙头和节水型花洒均是通过在龙头或花洒中增设限流器来降低其出水流量，并平衡冷热水压力变化。其中富氧型节水花洒利用文丘里效应，在传统空气注入的基础上，设法增加空气与水的充分混合；以此降低出水流量，在保证体感舒适的前提下，起到更好的节水效果。
2.2.3 集中生活热水系统的节水措施
延庆冬奥村依山而建，各建筑组团独立形成围合结构；以5#运动员组团为例，其建筑形式见图5和图6。
图5 5#运动员组团建筑平面
图6 5#运动员组团建筑剖面
生活热水供应部位和方式为1#~6#运动员组团、公共组团淋浴间、厨房、游泳池等部位采用集中热水供应系统，公共组团的其余公共卫生间采用电热水器局部供应热水。其中1#~6#运动员组团、公共组团淋浴间、厨房、游泳池等部位分别独立设置热水换热机房，共计9个独立的热水系统。以5#运动员组团为例，集中生活热水系统原理见图7。
图7 5#运动员组团集中生活热水系统原理
（1）保证用水点处冷、热水供水压力平衡的措施。为保证集中热水供应系统的供水压力稳定和平衡，设计应首先保证热水供应系统与给水系统分区一致。延庆冬奥村1#~6#运动员组团热水系统均采用二次加压给水作为水源，各组团水加热器、贮热水罐的进水均由同区的给水系统专管供应。
各运动员组团集中热水供应系统均采用上供下回形式，保证冷热水干管、立管同程，并采用热水循环泵保证干管、立管热水的机械循环。
以5#组团为例，西侧1-3层客房区及东侧3-5层客房区为相对独立的居住单元（见图5），其集中热水系统也是相对独立的2套循环系统；因其供水范围、供水层数有较大差别，设计采用在热水换热机房内设置分、集水器的方式来融合同一组团内的2套较为独立的热水供应系统，见图7。
同时，在各给水、热水配水立管顶端均设置自动排气阀；因为热水在管道内会不断析出溶解氧及二氧化碳，及时排气可确保冷热水压力平衡且避免管道内壁的腐蚀。
（2）保证用水点热水温度流出时间的措施。为实现客房卫生间热水配水点在10 s内出水温度不低于45℃，1#~6#运动员组团热水系统均设置了支管循环。以5#组团为例，现场实测2处供水最不利点（5层5 540房间、3层5 305房间）淋浴花洒和洗手盆热水出流时间均为5 s左右。
（3）回水立管上装温控阀或热水平衡阀的应用。以5#组团为例，受建筑布局影响，西侧13层客房区热水供、回水立管长度不完全相等，见图7；此时循环立管被迫异程布置，故在各回水立管上设置热水流量平衡阀，用以控制各热水回水立管的循环流量，见表2。现场按表2对热水系统进行调试，可实现每间客房卫生间热水配水点在10 s内出水温度不低于45℃，且持续有稳定的热水供应。
表2 5#运动员组团各热水回水立管循环流量计算
2.3 节水设备和器材的选用
2.3.1 集成远传水表的应用
延庆冬奥村各组团引入管、热水机房、各类设备机房、公共卫生间或洗消间、厨房、洗衣房、公共洗浴、泳池补水和冷却塔补水等部位均单独设置水表计量；水表形式采用智能型远传水表；水表总数146块，其中公共组团92块，1#组团11块，2#组团14块，3#组团12块，4#组团5块，5#组团4块，6#组团8块。上述水表设置信息及各类水泵房设置信息全部输入“数字孪生平台”，该平台可实时监控各组团用水情况，及时反馈异常情况并报送物业管理人员处理，可全方位实现供水系统的智能化管理。
2.3.2 节水器具
延庆冬奥村100%卫生洁具的用水效率等级均应按设计要求达到1级。例如，坐便器达到《坐便器用水效率限定值及用水效率等级》（GB 25502-2010）所规定的1级，即双冲水坐便器3.0/4.5L；蹲便器冲洗阀达到《便器冲洗阀用水效率限定值及用水效率等级》（GB 28379-2012）所规定的1级，即4.0L/冲；小便器达到《小便器用水效率限定值及用水效率等级》（GB 28377-2012）所规定的1级，即2.0L/冲；水龙头达到《水嘴用水效率限定值及用水效率等级》（GB 25501-2010）所规定的1级，0.10L/s。淋浴器采用水效率达到《淋浴器用水效率限定值及用水效率等级》（GB 28378-2012）所规定的1级，即0.08L/s。
根据现场设备洁具安装情况核查，延庆冬奥村各类卫生洁具的用水效率等级基本满足1级；但为保证洗浴体验的舒适性，客房顶喷花洒的流量偏高。根据实际安装卫生洁具的产品检测报告，客房洗脸盆龙头流量参数为5.4L/min即0.09L/s＜0.10L/s；客房手持花洒流量参数为0.08L/s；客房顶喷花洒流量参数：在动压（0.1±0.025） MPa下，花洒流量为0.13L/s；在动压（0.3±0.025） MPa下，花洒流量为0.18L/s。公共卫生间感应式水龙头流量参数：0.093L/s＜0.10L/s。
2.4 供水管材的选用
延庆冬奥村供水管道采用内壁光滑的不锈钢管和衬塑钢管，可减少因管道阻力而损失的能量。其中给水管、热水供回水管采用S30408薄壁不锈钢管。管材和接口公称压力为1.6 MPa。嵌墙支管采用外覆塑层薄壁不锈钢管，并不得采用卡套式等螺纹连接；埋地干管采用牌号S31603的薄壁不锈钢管，外壁包裹PE膜。中水管（雨水回用水等再生水管）：采用钢塑复合压力管，采用配套双热熔管件，连接方式为智能电磁焊接。管材和接口公称压力为1.6MPa。
2.5 非传统水源利用
市政再生水可用于季节性绿化浇灌，也可用于全年性冲厕用水。延庆冬奥村南侧，距离冬奥村约900 m处的816.5m标高处设有区域污水处理站；该污水处理站收集延庆赛区内的全部生活污水进行处理回用，沿途敷设加压市政再生水管网，为延庆赛区提供区域再生水；实现专水专用、就近回用。
延庆冬奥村再生水应用范围是室外绿化浇灌、道路冲洗、老村景观水体补水、车库地面冲洗和公共组团及3#~6#运动员组团卫生间冲厕；均采用市政再生水压力直接供水。再生水最高日用水量约329 m³。
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结 语
延庆冬奥村节水系统设计首先根据建筑各部位功能，按照《民用建筑节水设计标准》（GB 50555-2010）选取合理的节水用水定额；充分利用市政供水压力、保证供水系统设置合理的分区，并利用减压设施控制末端供水压力；保证冷热水供水压力平衡、保证热水出流时间；按需选用节水设备和器材；供水管材选用供水管道采用内壁光滑、水损较小的管材；合理使用非传统水源。对于设有集中热水系统的公共建筑，采取以上6种节水设计措施，可基本认定该建筑物的供水系统是合理节水的。
