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模块化排水及户内中水集成系统技术

友绿• 04月10日　来源：市住房城乡建设委　

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        模块化排水及户内中水集成系统技术是建筑排水节水领域的创新技术，是对室内排水系统的重大结构改变和创新，填补了户内废水循环利用的空白。模块化排水及户内中水集成系统技术是将卫生间排水横支管集成为模块，集同层排水与优质杂排水自动收集、储存、过滤、消毒、回用冲厕功能为一体的户内循环水利用集成装置技术，水质安全卫生，满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T 18920-2002冲厕用水要求，节水效率高达生活用水总量的30%以上，三口之家每月可节水40吨。入住即通，有助于落实节水“三同时”制度；同层敷设、同层排水、同层检修，划清户界，满足物权法要求；系统集成化、功能模块化、操作控制智能化，工厂化生产、现场装配，具有集水储水、节水、防漏等综合功能，符合“四节一环保”可持续发展要求，是贯彻落实习总书记关于“使节约用水成为每个单位、每个家庭、每个人的自觉行动”的技术措施与部品，能够为用户营造安全、舒适、健康、宜居、环保的住宅环境。

       技术原理
       模块化排水及户内中水集成系统技术采用“集成模块化”和“分质分级排水节水”设计理念，可自动收集、储存、过滤、消毒户内优质三洗（洗脸盆、洗衣机、淋浴或盆浴）废水，并回用冲厕，节水效率高达生活用水总量的30%以上[1]，并可等量减少生活污水排放量，减轻污水处理厂处理负荷；同时，该系统将卫生间洁具的排水横支管集成模块化，综合解决了现有排水系统存在的“裂、渗、漏、臭、堵”等质量通病（图1）。该技术适用于新建、扩建和改建民用建筑卫生间的排水和节水。

       产品介绍
       工艺与材质
       模块化排水及户内中水集成系统装置采用UPVC整体成型制作，实现了部件标准化、装配组装个性化，产品尺寸及功能接口依据卫生间器具布置设计制作，满足个性化需求。

       使用方式
       产品设有户内中水冲厕和自来水储水应急冲厕两种使用方式，能够满足不同人群的冲厕需求。

       产品分类与规格型号
       依据与结构楼板的安装位置关系，产品分为下沉式和侧立式两种，规格型号如表1所示，安装实景见图2、图3。

型号		长（mm）	宽（mm）	厚（mm）	储水量（L）
节水模块	下沉式	1500~2000	500	200	80~120
节水模块	侧立式	1600~2200	550	180	80~120
同排模块	下沉式	按设计要求	200	150~200	0
同排模块	侧立式	按设计要求	130	45	0

       技术特点
       模块化排水及户内中水集成系统，具有如下特点：
（1）节水量大。采用模块化集成技术和户内废、污水分管分流排放措施以及智能化技术，对户内排水自动识别和收水水质自动处理回用冲厕，水质达标，节水率高达30%以上；
（2）单户独立，入住即通，无污染风险，安全可靠，运行费用低；
（3）同层排水、同层检修、划清户界；
（4）综合解决了卫生间管道系统漏、臭、堵、噪声质量通病。与传统住宅卫生间排水系统相比，一个卫生间一个整体模块，无接头，无渗漏；室内废、污分流、集中水封设计，杜绝地漏返臭；源头过滤防堵，同层检修方便；排水噪音小，且排水噪音的频次可降低80%以上；
（5）产品采用UPVC整体成型，性能可靠、经久耐用；
（6）满足个性化户型布置要求，按施工图布局进行配套产品模块生产，现场组装简单；（7）智能排水、节水、自动保洁，提高生活舒适度；
（8）提高卫生间排水和冲厕用水可靠度。节水系统出现故障，不影响卫生间排水，且能够自动切换到自来水冲厕，不会影响或降低卫生间现有使用舒适度；停水时中水或自来水储水冲厕，避免豪宅变旱厕的尴尬，可提高居住舒适度。

       户内中水应用卫生学安全评价
       为评价模块化排水及户内中水集成系统在极限工况情况下水质微生物污染情况及对卫生间室内空气环境有无健康危害，以及极限工况下系统消毒措施能否有效发挥消毒作用，2013年9月，中国人民解放军疾病预防控制所卫生学评价研究中心对该系统的中水水质进行了卫生学检测和评价。评价结论为：（1）通过开展走访、调研和实验室模拟实验，获得的现场极限工况和实验室模拟极限工况检测结果显示，模块化排水及户内中水集成系统水样中未检测到相关健康危害因素。结合已经使用5~8年的实际效果，未发现水质对户内环境及人体健康危害现象。（2）模块化排水及户内中水集成系统设计的自动定时消毒功能及消毒措施，消毒效果能够满足水质安全性要求。（3）谱尼测试结果表明，模块化排水及户内中水集成系统正常运行工况下，水质各项指标均能满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T 18920-2002冲厕用水水质要求。

       工程应用情况介绍
       截至目前，模块化同层排水模块和模块化节水装置已经推广应用5万余套，建筑面积超过500 万m²，包括聊城市金柱水城华府小区、金柱月亮湾、大学城，中原油田2005年经济适用房、2008年经济适用房、2010年经济适房，安徽铜陵铜冠花园等。下面以中原油田2010年经济适用房——林海花园二期项目为例，介绍模块化排水及户内中水集成系统技术的设计与施工要求。

       林海花园二期项目设计与应用情况
       中原油田林海花园二期项目是棚户区改造项目，位于河南省濮阳市。工程共107栋楼，其中6层住宅34栋，11层住宅73栋，共6076户，惠及1.9万人（图4）。该项目于2011年开始建设，卫生间的排水全部使用模块化排水及户内中水集成系统。

       排水节水系统设计要点
       （1）排水立管系统
       林海花园二期工程卫生间内的排水采用下沉式模块化排水及户内中水系统装置，卫生间内设置座便器、洗手盆、淋浴器。根据《模块化排水节水系统应用技术规程》（CECS320：2012），多层和高层住宅均设计采用de110加强型内螺旋排水管单立管，排水立管底部采用de110×de160的长弯变径接头，排出管管径放大为de160。

       （2）自来水给水设计及防污染措施
       卫生间的坐便器水箱设计为双水路进水，一路为自来水，一路为节水模块处理后的中水。自来水分别设置自动和手动阀，自动阀与同层排水节水模块的自控器联动，可以实现自来水的自动和手动供水切换。大便器水箱内的中水和自来水管道均采用上出水，出水口的高度高出水箱溢流水位3倍的管径（图5）。坐便器水箱内不存在虹吸倒流引发的水质交叉污染，保证自来水水质卫生和居民健康。

       建筑设计及应用要点
       （1）结构条件
       根据模块化同层排水节水系统要求，卫生间设置降板，结构楼板下降300mm，卫生间立管位置预留洞400×400mm，洞口预埋立管专用件。预埋件周围用细石混凝土浇注。排水立管穿楼板节点防水做法如图6所示。

       （2）建筑构造做法
       模块下方设置防水层和找坡层；防水层上方水泥砂浆保护层厚度不应小于20mm，找坡层应坡向立管穿楼板专用件位置；模块安装区域外的降板区域采用花铺砌块（图7）。

       北京市工程应用情况简介
       近期，模块化排水及户内中水集成系统技术已在住宅科技产业技术创新战略联盟重大项目“北京市公共租赁住房标准化产品设计与工业化建造研究与示范工程”——北京顺义区马坡镇住宅产业化基地1#、2#、5#、8#楼中得到应用，其中1#为装配预应力框剪结构体系、2#为装配框剪结构体系、5#为装配剪力墙结构体系、8#为高空造楼机试验示范工程，房屋用途包括公寓、宾馆和办公楼（图8）。该工程目前在施工阶段。

       社会经济效益分析及同类技术比较
       2013年，中国建筑设计研究院住宅实验室对模块化排水及户内中水集成系统，在北京市某建筑面积5万m2的公租房小区，进行了全生命周期节水减排量评估。其中住宅面积3.2万m2，户数700户，每户2.8人。小区内按照3栋32层住宅楼（层高2.7m）计算，标准层每两户一个公共管井，户内卫生间降板300mm。

       减碳量
       在计算标准工况下，采用户内中水系统与小区中水系统的碳排放量结果见表2、表3。

生命周期阶段	户内中水系统（tCO₂）	小区中水系统（tCO₂）	减碳量（tCO₂）	减碳百分率
材料生产阶段（含降板材料）	517.4	532.1	14.7	2.8%
材料生产阶段（不含降板材料）	113.2	127.3	14.1	11.1 %
施工安装阶段	88.6	132.5	43.9	33.1%
系统运行阶段	1659	5897.5	4238.5	71.9%
维护更替阶段	65.86	245.8	179.94	73.2%
总计	2330.8	6807.9	4477.1	65.8 %

碳排放强度	户内中水系统	小区中水系统
人均年碳排放强度	23.78kgCO₂/人•年	69.47tCO₂/人•年
户均年碳排放强度	66.60kgCO₂/户•年	194.50tCO₂/户•年
单位中水量碳排放强度	2.22kgCO₂/tH₂O	6.5kgCO₂/tH₂O

耗电量	户内中水系统	小区中水系统	节能量
年运行耗电量（kWh/年）	8400	94900	86500
年维护耗电量（kWh/年）	420	4745	4325
全寿命期总耗电量（kWh）	441000	4982250	4541250

节水量
户内中水系统利用优质杂排水冲厕，从用水总量来看，节省的水量基本等于居民生活冲厕用水量。仅从用水量角度来说，与小区中水系统并无实质差异。表5为采用户内中水系统与不采用任何中水系统的用水量对比。

每户节水量

（L/户•天）

每户每年节水量

（m³/户•年）

小区每年节水量

（m³/年）

全寿命期节水量

（m³）

82.32

21032

1051600

投资成本分析
小区户数以700户计，建筑全寿命期以50年计。模块化排水及户内中水集成系统按照每户成本6000元计算。户内中水与小区中水系统工况及成本分析如表6、表7所示。

工艺名称	户内中水系统	小区中水系统
回用途径	冲厕	冲厕、绿化、洗车
再生水产量	2.1万吨/年	2.7万吨/年
基建投资	420万	311万
单方运营成本	1.75元/m³	3.71元/m³
基建总投资加50年运营	603.8万	700.8万
占地	无	110m²
管理	需对用户培训	需专门人员运营

初期投资总额
（万元）

年经营成本（万元/年）

单位运营成本

（元/m³）

电耗

药剂

滤料

水泵

电磁阀

合计

420

0.42

2.52

0.056

0.187

0.126

3.682

1.75

       综上所述，在计算标准工况下，全寿命期过程中，采用户内中水系统比采用小区中水系统减碳约65.8%；节约钢材约17.39t，节约混凝土约64.95t，节约运行耗电量86500 kWh/年，节约维护耗电量4325 kWh/年，全寿命期节约耗电量454万kWh；节约基建加运营总投资约97万元。小区采用户内中水系统比不采用任何中水措施节水2.1万m3/年，全寿命期节水105万m3。

       技术标准体系编制情况
       模块化排水及户内中水集成系统技术研发于1998年正式立项，经过不断的完善更新，目前已发展到第三代产品。该项技术2007年被列入建设部《建设事业“十一五”推广应用和限制禁止使用技术》推广项目第82项；2012年，被列入《科技惠民计划先进科技成果目录指南》第1348项“低碳节能减排科技成果”；2012年颁布实施中国工程建设标准化协会标准《模块化同层排水节水系统应用技术规程》（CECS320：2012）；2013年，该项目被认定为国家重点新产品，被住建部列为重点推广项目；2014年9月，颁布实施了国家建筑标准设计图集《住宅卫生间》（14J914-2）；住建部工程建设行业标准《模块化户内中水集成系统技术规程》已正式立项，预计将于2015年发布。

       北京市住建委自2013年开始，着手制定《北京市保障性住房应用模块化户内中水集成系统技术导则（试行）》，目前已经基本完成；2014年，《北京市绿色建筑适用技术推广目录（2014）》，已将该技术列为水资源综合利用技术部分。

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