摘要：本文作者負(fù)責(zé)“綠色建筑關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目中 “降低建筑水耗的綜合關(guān)鍵技術(shù)研究”課題的研究。課題目的在于針對綠色建筑的水資源可持續(xù)利用這一主題，從水量安全與水質(zhì)安全兩個基本方面，圍繞我國目前急需的水循環(huán)安全保障綜合性策略與技術(shù)集成及急需突破的單項(xiàng)技術(shù)，就非傳統(tǒng)水源、供排水體制、非傳統(tǒng)水源的水處理工藝以及節(jié)水技術(shù)進(jìn)行全方位的研究開發(fā)。具體研究內(nèi)容包括：綠色建筑水循環(huán)安全保障綜合性技術(shù)、濕地-水體復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)水質(zhì)凈化專項(xiàng)研究、節(jié)水技術(shù)與節(jié)水器具專項(xiàng)研究。該課題組針對目前綠色建筑關(guān)注的熱點(diǎn)主要是綠色建材的應(yīng)用與能耗的降低，而對于水的綜合利用及水的大循環(huán)概念缺乏統(tǒng)籌考慮的狀況，提出在住宅建筑中建立水的大循環(huán)的概念，即：將各種可能的傳統(tǒng)水源與非傳統(tǒng)水源，如市政供水、再生水、雨水、海水等，列入統(tǒng)籌考慮范圍；在水安全保障方面，將研究內(nèi)容鎖定在水量與水質(zhì)兩個基本點(diǎn)上，著重從這兩個方面進(jìn)行水循環(huán)安全保障的系統(tǒng)規(guī)劃。
關(guān)鍵詞：綠色建筑；水循環(huán)；安全保障；水質(zhì)安全；水量安全；評估指標(biāo)；再生水；雨水；海水
1 前言
水是人類生存和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的生命線，是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，缺水已是一個世界性的問題，水資源問題已成為全人類關(guān)注的話題。我國是世界上嚴(yán)重缺水的12 個國家和地區(qū)之一，只有世界人均占有量的四分之一，水資源短缺已嚴(yán)重制約了我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。“國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十個五年計劃綱要”明確規(guī)定：重視水資源的可持續(xù)利用，堅持開展人工增雨、污水處理回用、海水淡化。
隨著人口的增加、城市化與工業(yè)化程度的提高，水資源短缺問題日益突出，從不同的方面影響著人們的健康生活；同時隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、生活水平的提高，對居住區(qū)提出了更高的要求，從追求片面的建筑空間轉(zhuǎn)化到追求以山系、水系、綠系為主的生態(tài)復(fù)合共享空間。建筑消耗了近四分之一的凈水，綠色建筑應(yīng)把排放污水的減量化、無害化、資源化作為追求目標(biāo)之一，以保護(hù)自然界珍貴的水資源；在住宅建筑中建立水循環(huán)的概念，統(tǒng)籌考慮市政供水、再生水、雨水、海水等傳統(tǒng)水源與非傳統(tǒng)水源，進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計。
目前我國在圍繞綠色建筑的一系列有關(guān)水資源循環(huán)利用的安全問題上尚缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計、運(yùn)行、管理的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，遠(yuǎn)不能滿足建筑業(yè)市場的需要。因此結(jié)合現(xiàn)有的示范工程和工程實(shí)例，參考國內(nèi)外相關(guān)工程的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)不同的地域條件和住宅建筑水的綜合利用途徑，制定適合綠色建筑的水循環(huán)安全保障的綜合性的控制策略、規(guī)劃，提出相應(yīng)的成套處理工藝技術(shù)、工程實(shí)施方案與管理措施，對我國如何降低住宅建筑中的水耗，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共生，實(shí)現(xiàn)真正意義上的綠色建筑是十分必要的。
人工水體系統(tǒng)是綠色建筑體系的重要組成部分，它在為小區(qū)居民營造一個良好的多自然型環(huán)境的同時，也給居民提供了一個親自然、親水空間，對提高小區(qū)居民的生活質(zhì)量，提升小區(qū)的品位有重要的作用。利用雨水和再生水作為住宅建筑人工水體的補(bǔ)充水源在節(jié)約水資源的同時還可以處理雨水地表徑流帶來的面污染源負(fù)荷，是今后發(fā)展趨勢，對節(jié)約水資源，保護(hù)城市水環(huán)境質(zhì)量具有重要的意義。由于建筑區(qū)內(nèi)人工水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象對景觀價值的嚴(yán)重影響，以及因此衍生出來的衛(wèi)生問題直接威脅了人身安全，因此研究開發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效的人工水體水質(zhì)凈化和水華控制技術(shù)成為重要的課題。
在水資源供需矛盾日益尖銳的今天，只有堅持開源與節(jié)流并舉、把節(jié)流放在首位的方針，才有可能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的長期目標(biāo)。沖廁用水占建筑生活用水的三分之一，因此，以削減沖廁用水為核心，研究開發(fā)新的節(jié)水技術(shù)與節(jié)水器具對于實(shí)現(xiàn)綠色建筑的節(jié)水目標(biāo)具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。
2 國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
2.1 國外進(jìn)展
為了促進(jìn)住宅建筑的可持續(xù)發(fā)展，在八十年代，發(fā)達(dá)國家就組織起來，共同探索這一問題，如：
“綠色建筑挑戰(zhàn)”行動，美國綠色生態(tài)理事會、德國蘭色天使標(biāo)識等。各種類型的綠色生態(tài)建筑及綠色建材在世界各國風(fēng)行涌現(xiàn)，很多國家的政府為了極大地推動綠色生態(tài)住宅的發(fā)展，研究、制定了相應(yīng)的技術(shù)評估和產(chǎn)品認(rèn)證體系。如美國綠色建筑理事會頒布的《綠色建筑評估體系（第二版）》和《國家康居示范工程建設(shè)技術(shù)要點(diǎn)》、《商品住宅性能評定方法和指標(biāo)體系》。在日、美、歐這些發(fā)達(dá)國家，綠色建筑、生態(tài)建筑和可持續(xù)城市的理念已深入人心并融入實(shí)踐。
日本城市的高層建筑大都采用了中水道技術(shù)，要求具有一定規(guī)模的賓館、機(jī)關(guān)、院校或住宅小區(qū)，將生活污水處理后，作為市政用水和生活雜用水。如60 層的三菱公司大樓，樓內(nèi)設(shè)有飲用水和非飲用水兩套管路，洗菜或盥洗用過的水經(jīng)過處理后送入非飲用水管路，作為沖洗廁所、清洗汽車、冷卻水或暖氣用水等。
飛利浦梅林環(huán)境中心位于美國馬里蘭州首府安納波利斯，雨水可以通過屋頂流入儲水箱以滿足灌溉之需，參觀過這里的人都會對其極具環(huán)境親和力的風(fēng)車房式建筑留下深刻印象。
西班牙瑪捷卡市的城市設(shè)計是可持續(xù)城市設(shè)計的一個典型例子。由于該地區(qū)為地中海式氣候，夏季缺少降水，因而設(shè)計中首先考慮建造儲水設(shè)施，收集10％左右的冬季季節(jié)性洪水，以滿足夏季飲水和灌溉需要。儲水池設(shè)置依地形設(shè)在不同的標(biāo)高點(diǎn)上，利用重力進(jìn)行自流灌溉而避免使用水泵。
2.2 國內(nèi)進(jìn)展
總體而言，目前我國城市水的綜合利用程度較低，安全保障措施不夠過關(guān)。近幾年發(fā)展了一批具有綠色建筑特點(diǎn)的生態(tài)小區(qū)，其關(guān)注的熱點(diǎn)主要是綠色建材的應(yīng)用與能耗的降低，諸如如何有效地解決采暖和消暑，如何使用各種各樣的新材料如無污染涂料以及可降低熱輻射的特制玻璃窗材料等問題；而對于水的綜合利用及水的大循環(huán)概念缺乏統(tǒng)籌考慮，并沒有真正地將各種可能的傳統(tǒng)水源與非傳統(tǒng)水源納入到綜合利用中，在水質(zhì)水量的安全保障方面缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃。但從發(fā)達(dá)國家發(fā)展的軌跡中可以看出，在住宅小區(qū)中建立水的大循環(huán)概念，市政供水、再生水、雨水、海水等，均要統(tǒng)一列入考慮范圍，進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計已成為綠色建筑發(fā)展的必然趨勢。
近年來，以水生/濕生植物為主體的生態(tài)工程技術(shù)，特別是人工濕地技術(shù)在小型人工水體富營養(yǎng)化防治和水華現(xiàn)象控制方面的應(yīng)用得到了廣泛的關(guān)注。人工濕地系統(tǒng)能有效地去除水體中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，防止富營養(yǎng)化的產(chǎn)生，同時具有運(yùn)行費(fèi)用低、易管理等特點(diǎn)。人工濕地系統(tǒng)還可以營造一個半自然空間，具有美化、綠化建筑小區(qū)的作用。因此，景觀型人工濕地系統(tǒng)的開發(fā)成為水環(huán)境領(lǐng)域的一個重要方向。在我國正在實(shí)施的重大科技專項(xiàng) “水污染控制技術(shù)與治理工程”中，人工濕地技術(shù)作為水質(zhì)凈化的高效技術(shù)，被廣泛地應(yīng)用于河流、湖泊、地表徑流、城市污水再生處理示范工程。
沖廁用水在住宅建筑用水中占有很大比例，成為節(jié)水的關(guān)鍵途徑之一。目前國內(nèi)外所用的坐便器在結(jié)構(gòu)上一般為沖落式或虹吸式，由于采用存水彎式的水封，所以沖水阻力大、用水量大，一般沖水量為6～12 升，現(xiàn)有節(jié)水型坐便器的節(jié)水性能已近極限，據(jù)統(tǒng)計，大約有30%的生活用水通過坐便器變成了污水。所以追求外形美觀，使用舒適、方便，在結(jié)構(gòu)和材料上滿足節(jié)水、節(jié)能、環(huán)保要求的節(jié)水器具是發(fā)展趨勢
關(guān)鍵詞：綠色建筑；水循環(huán)；安全保障；水質(zhì)安全；水量安全；評估指標(biāo)；再生水；雨水；海水
1 前言
水是人類生存和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的生命線，是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，缺水已是一個世界性的問題，水資源問題已成為全人類關(guān)注的話題。我國是世界上嚴(yán)重缺水的12 個國家和地區(qū)之一，只有世界人均占有量的四分之一，水資源短缺已嚴(yán)重制約了我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。“國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十個五年計劃綱要”明確規(guī)定：重視水資源的可持續(xù)利用，堅持開展人工增雨、污水處理回用、海水淡化。
隨著人口的增加、城市化與工業(yè)化程度的提高，水資源短缺問題日益突出，從不同的方面影響著人們的健康生活；同時隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、生活水平的提高，對居住區(qū)提出了更高的要求，從追求片面的建筑空間轉(zhuǎn)化到追求以山系、水系、綠系為主的生態(tài)復(fù)合共享空間。建筑消耗了近四分之一的凈水，綠色建筑應(yīng)把排放污水的減量化、無害化、資源化作為追求目標(biāo)之一，以保護(hù)自然界珍貴的水資源；在住宅建筑中建立水循環(huán)的概念，統(tǒng)籌考慮市政供水、再生水、雨水、海水等傳統(tǒng)水源與非傳統(tǒng)水源，進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計。
目前我國在圍繞綠色建筑的一系列有關(guān)水資源循環(huán)利用的安全問題上尚缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計、運(yùn)行、管理的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，遠(yuǎn)不能滿足建筑業(yè)市場的需要。因此結(jié)合現(xiàn)有的示范工程和工程實(shí)例，參考國內(nèi)外相關(guān)工程的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)不同的地域條件和住宅建筑水的綜合利用途徑，制定適合綠色建筑的水循環(huán)安全保障的綜合性的控制策略、規(guī)劃，提出相應(yīng)的成套處理工藝技術(shù)、工程實(shí)施方案與管理措施，對我國如何降低住宅建筑中的水耗，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共生，實(shí)現(xiàn)真正意義上的綠色建筑是十分必要的。
人工水體系統(tǒng)是綠色建筑體系的重要組成部分，它在為小區(qū)居民營造一個良好的多自然型環(huán)境的同時，也給居民提供了一個親自然、親水空間，對提高小區(qū)居民的生活質(zhì)量，提升小區(qū)的品位有重要的作用。利用雨水和再生水作為住宅建筑人工水體的補(bǔ)充水源在節(jié)約水資源的同時還可以處理雨水地表徑流帶來的面污染源負(fù)荷，是今后發(fā)展趨勢，對節(jié)約水資源，保護(hù)城市水環(huán)境質(zhì)量具有重要的意義。由于建筑區(qū)內(nèi)人工水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象對景觀價值的嚴(yán)重影響，以及因此衍生出來的衛(wèi)生問題直接威脅了人身安全，因此研究開發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效的人工水體水質(zhì)凈化和水華控制技術(shù)成為重要的課題。
在水資源供需矛盾日益尖銳的今天，只有堅持開源與節(jié)流并舉、把節(jié)流放在首位的方針，才有可能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的長期目標(biāo)。沖廁用水占建筑生活用水的三分之一，因此，以削減沖廁用水為核心，研究開發(fā)新的節(jié)水技術(shù)與節(jié)水器具對于實(shí)現(xiàn)綠色建筑的節(jié)水目標(biāo)具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。
2 國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
2.1 國外進(jìn)展
為了促進(jìn)住宅建筑的可持續(xù)發(fā)展，在八十年代，發(fā)達(dá)國家就組織起來，共同探索這一問題，如：
“綠色建筑挑戰(zhàn)”行動，美國綠色生態(tài)理事會、德國蘭色天使標(biāo)識等。各種類型的綠色生態(tài)建筑及綠色建材在世界各國風(fēng)行涌現(xiàn)，很多國家的政府為了極大地推動綠色生態(tài)住宅的發(fā)展，研究、制定了相應(yīng)的技術(shù)評估和產(chǎn)品認(rèn)證體系。如美國綠色建筑理事會頒布的《綠色建筑評估體系（第二版）》和《國家康居示范工程建設(shè)技術(shù)要點(diǎn)》、《商品住宅性能評定方法和指標(biāo)體系》。在日、美、歐這些發(fā)達(dá)國家，綠色建筑、生態(tài)建筑和可持續(xù)城市的理念已深入人心并融入實(shí)踐。
日本城市的高層建筑大都采用了中水道技術(shù)，要求具有一定規(guī)模的賓館、機(jī)關(guān)、院校或住宅小區(qū)，將生活污水處理后，作為市政用水和生活雜用水。如60 層的三菱公司大樓，樓內(nèi)設(shè)有飲用水和非飲用水兩套管路，洗菜或盥洗用過的水經(jīng)過處理后送入非飲用水管路，作為沖洗廁所、清洗汽車、冷卻水或暖氣用水等。
飛利浦梅林環(huán)境中心位于美國馬里蘭州首府安納波利斯，雨水可以通過屋頂流入儲水箱以滿足灌溉之需，參觀過這里的人都會對其極具環(huán)境親和力的風(fēng)車房式建筑留下深刻印象。
西班牙瑪捷卡市的城市設(shè)計是可持續(xù)城市設(shè)計的一個典型例子。由于該地區(qū)為地中海式氣候，夏季缺少降水，因而設(shè)計中首先考慮建造儲水設(shè)施，收集10％左右的冬季季節(jié)性洪水，以滿足夏季飲水和灌溉需要。儲水池設(shè)置依地形設(shè)在不同的標(biāo)高點(diǎn)上，利用重力進(jìn)行自流灌溉而避免使用水泵。
2.2 國內(nèi)進(jìn)展
總體而言，目前我國城市水的綜合利用程度較低，安全保障措施不夠過關(guān)。近幾年發(fā)展了一批具有綠色建筑特點(diǎn)的生態(tài)小區(qū)，其關(guān)注的熱點(diǎn)主要是綠色建材的應(yīng)用與能耗的降低，諸如如何有效地解決采暖和消暑，如何使用各種各樣的新材料如無污染涂料以及可降低熱輻射的特制玻璃窗材料等問題；而對于水的綜合利用及水的大循環(huán)概念缺乏統(tǒng)籌考慮，并沒有真正地將各種可能的傳統(tǒng)水源與非傳統(tǒng)水源納入到綜合利用中，在水質(zhì)水量的安全保障方面缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃。但從發(fā)達(dá)國家發(fā)展的軌跡中可以看出，在住宅小區(qū)中建立水的大循環(huán)概念，市政供水、再生水、雨水、海水等，均要統(tǒng)一列入考慮范圍，進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計已成為綠色建筑發(fā)展的必然趨勢。
近年來，以水生/濕生植物為主體的生態(tài)工程技術(shù)，特別是人工濕地技術(shù)在小型人工水體富營養(yǎng)化防治和水華現(xiàn)象控制方面的應(yīng)用得到了廣泛的關(guān)注。人工濕地系統(tǒng)能有效地去除水體中的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，防止富營養(yǎng)化的產(chǎn)生，同時具有運(yùn)行費(fèi)用低、易管理等特點(diǎn)。人工濕地系統(tǒng)還可以營造一個半自然空間，具有美化、綠化建筑小區(qū)的作用。因此，景觀型人工濕地系統(tǒng)的開發(fā)成為水環(huán)境領(lǐng)域的一個重要方向。在我國正在實(shí)施的重大科技專項(xiàng) “水污染控制技術(shù)與治理工程”中，人工濕地技術(shù)作為水質(zhì)凈化的高效技術(shù)，被廣泛地應(yīng)用于河流、湖泊、地表徑流、城市污水再生處理示范工程。
沖廁用水在住宅建筑用水中占有很大比例，成為節(jié)水的關(guān)鍵途徑之一。目前國內(nèi)外所用的坐便器在結(jié)構(gòu)上一般為沖落式或虹吸式，由于采用存水彎式的水封，所以沖水阻力大、用水量大，一般沖水量為6～12 升，現(xiàn)有節(jié)水型坐便器的節(jié)水性能已近極限，據(jù)統(tǒng)計，大約有30%的生活用水通過坐便器變成了污水。所以追求外形美觀，使用舒適、方便，在結(jié)構(gòu)和材料上滿足節(jié)水、節(jié)能、環(huán)保要求的節(jié)水器具是發(fā)展趨勢