超高层建筑重力能纳滤雨水回用系统构想

２０１９年第４期（总第４７卷第３３８期）建筑节能■绿色建筑设计与评价ｄｏｉ：１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７３-７２３７.２０１９.０４.０１８收稿日期：２０１８-０６-１６；修回日期：２０１８-０７-０４超高层建筑重力能纳滤雨水回用系统构想陈仕光，孙洪伟，许晓冰（仲恺农业工程学院城乡建设学院，广州５１０２２５）摘要：在过去几十年中，随着城市化的不断推进，带来城市排涝日渐困难和建筑供水成本持续增加这两大典型矛盾，由此提出超高层建筑重力能纳滤雨水回用系统构想。对超高层建筑屋顶、外立面全方位收水，利用重力落差代替压力水头进行纳滤膜过滤，全程无能耗，出水达到自来水标准，阶梯式回用。重力能纳滤系统对于减少高层建筑供水能耗具有显著的经济效益，对于减少城市雨洪径流，降低排水系统成本，发挥海绵城市效应方面具有卓越的环境、生态效益。关键词：超高层；重力；纳滤；雨水回用中图分类号：TＵ９７２文献标志码：Ａ文章编号：１６７３-７２３７（２０１９）０４-００９２-０３ＣｏｎｃｅｐｔｉｏｎｏｆＧｒａｖｉｔａｔｉｏｎＥｎｅｒｇｙＮａｎｏｆｉlｔｒａｔｉｏｎＲａｉｎｗａｔｅｒＲｅｕｓｅＳｙｓｔｅｍｆｏｒＵlｔｒａ-ｈｉｇｈ-ｒｉｓｅＢｕｉlｄｉｎｇｓＣHEＮＳhｉ-guang，ＳＵＮHong-weｉ，XＵXｉao-bｉng（ＣｏllｅｇｅｏｆＵrｂａｎａｎｄＲｕrａlＣｏｎｓｔrｕｃｔｉｏｎ，ＺｈｏｎｇｋａｉＵｎｉｖｅrｓｉｔｙｏｆＡｇrｉｃｕlｔｕrｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅrｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０２２５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｎｅｗｌｙｃｏｎｃｅｐｔｉｏｎｏｆｕｓｉｎｇｇｒａｖｉｔａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙｆｏｒｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｒａｉｎｗａｔｅｒｒｅｕｓｅｓｙｓｔｅｍｉｎＵｌｔｒａ-ｈｉｇｈ-ｒｉｓｅｂｕｉｌｄｉｎｇｓｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｅｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｏｆｂｏｔｈｔｈｅｕｒｂａｎｄｒａｉｎａｇｅｂｅｃｏｍｉｎｇｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｄｉｆｆｉｃｕｌｔａｎｄｔｈｅｗａｔｅｒｓｕｐｐｌｙｃｏｓｔｓｃｏｎｔｉｎｕｅｒｉｓｉｎｇｄｕｅｔｏｔｈｅｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎｅｖｅｎｔｓｍｏｖｅｆｏｒｗａｒｄｃｏｎｓｔａｎｔｌｙｉｎｔｈｅｐａｓｔｆｅｗｄｅｃａｄｅｓ．ＲａｗｗａｔｅｒｗａｓｃｏｌｌｅｃｔｅｄｆｒｏｍｂｏｔｈｔｈｅｒｏｏｆｔｏｐｓａｎｄｔｈｅｏｕｔｓｉｄｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅＵｌｔｒａ-ｈｉｇｈ-ｒｉｓｅｂｕｉｌｄｉｎｇｓ．Ｔｈｉｓｐｒｏｃｅｓｓｃａｎｏｐｅｒａｔｅｗｉｔｈｏｕｔａｎｙｅｘｔｒａｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｄｕｅｔｏｔｈｅｇｒａｖｉｔｙｅｎｅｒｇｙｕｔｉｌｉｚｅｄｔｏｒｅｐｌａｃｅｔｈｅｐｕｍｐｔｏｐｒｏｖｉｄｅｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅｆｏｒｔｈｅｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ａｆｔｅｒｔｈａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｔｈｅｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｃａｎｒｅａｃｈｅｓｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄｏｆｄｒｉｎｋｉｎｇｗａｔｅｒ．ＴｈｉｓｓｙｓｔｅｍｈａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｆｉｔｓｉｎｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｓｕｐｐｌｙｆｏｒＵｌｔｒａ-ｈｉｇｈ-ｒｉｓｅｂｕｉｌｄｉｎｇｓａｎｄｈａｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｎｄｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｂｅｎｅｆｉｔｓｉｎｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｕｒｂａｎｒａｉｎｗａｔｅｒｒｕｎｏｆｆ，ｃｕｔｔｉｎｇｄｏｗｎｄｒａｉｎａｇｅｓｙｓｔｅｍｃｏｓｔａｎｄｅｘｅｒｔｉｎｇｓｐｏｎｇｅｅｆｆｅｃｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｕlｔrａ-ｈｉｇｎ-rｉｓｅｂｕｉlｄｉｎｇｓ；ｇrａｖｉｔａｔｉｏｎ；ｎａｎｏｆｉlｔrａｔｉｏｎ；rａｉｎｗａｔｅrrｅｕｓｅ０引言城市人口的增多和土地的紧缺使得城市不断向空中发展，在我国，几乎每一个大中城市都拥有非常多的高楼大厦，一栋栋摩天大楼鳞次栉比。作为现代城市的象征，超高层建筑在国民经济和社会发展中起到非常重要的作用，成为一个城市现代化的标志，乃至国家经济崛起的象征。尤其是最近５年以来，我国主要城市的摩天大楼（２００ｍ及以上）数量增长迅猛，建设量超过了过往数量的总和。对２０１２年以前我国建成的超高层建筑数量与２０１３－２０１７年期间我国建成的高层建筑数量作对比，如图１所示。高层建筑尤其是超高层建筑供水扬程高，耗费动能巨大。超过１００ｍ的建筑需要串联供水［２］，极大地增加了设备成本和建筑空间成本，加之高层建筑供水系统中，高位水箱给水、气压给水方式水泵利用频繁，动力损耗大，使得高层建筑，特别是摩天大楼的供水动力成本巨大。动力运行费随建筑高度趋势如图２所示。供水的巨大经济成本使得超高层建筑的合理性受到质疑，空间效益得不到发挥［３］。２