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外文题目Embeddingsustainabilityinthedesignof

watersupplyanddrainagesystemsforbuildings

译文题目建筑给排水系统的可持续性嵌入设计

外文出处L.B.Jack,J.A.Swiffield/RenewableEnergy

34(2009)2061-2066

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建筑给排水系统的可持续性嵌入设计

摘要：在解决建筑可持续发展问题时，关键点往往放在减少能源消耗和材料使用上。然

而，在整合建筑物的水和废物管理系统时，潜在的可持续性解决方案常常被遗忘。这类

系统的基本功能已经被清楚地了解，但是传统的设计原则往往会限制水管道工程经济的

表现提高。一定程度上，在给出了基本的稳态分析，以及全球范围内支持指引使用的流

体许多规则的前提下，这并不奇怪。然而，仿真法的进步，意味着从新技术的使用程度、

更加可持续的设计方案的创新与整合程度来决定系统性能好坏的说法已经被认可了。

本文提供了一个建筑给水排水工程的案例，它的系统性能已经被评估过，是赫瑞瓦

特大学的一套数值模拟模型。这些模型的准确预测，采用适当形式的圣维南(St.Venant)

方程组，其中特色的有限差技术提供了系统的压力和流体体制方案。此文提供了三种应

用方案的案例，着重叙述可持续性嵌入式的设计。

关键词：水；排水；建筑；数值模拟；可持续性

1引言

在提供建筑给水排水方案系统时，方案系统的确定是至关重要的。主要功能包括饮

用水和基本卫生的要求的提供；已污染废弃产物中的去除水；为存在于排水管道与可居

住空间之间的潜在有毒有害气体的提供一个物理屏障。同样重要的是，对建筑最好的效

益，不论是任何的冲击流下的雨水或是由此产生的废水，都要减少不必要的浪费，以及

限制管道系统上收集的负载。可持续发展应以通过限制水的供应与消费、减少材料的使

用、成本和环境影响为设计理论基础。因此建筑给水排水系统为一体化的可持续发展方

案的设计提供了大量的机会，然而，这些必须在不会影响性能条件下实现，所以，必须

充分了解系统在使用的过程中的反应。

通常为了确定适用于给排水系统的设计方案，要以稳态原则的应用为基础，例如，

流体负载或压力的反应。这种方法虽然简化了系统的规则，也在一定程度上体现了先进

性。这样很少提供随时间变化而影响的系统信息的机会，从而可以轻易地给出关键设计

决策。所以，本文将说明，随着发展如何去理解系统的动态响应，赫瑞瓦特大学里的一

套数值模拟模型为有效和高效的建筑给水排水的设计和分析提供了便利，从而实现对集

成创新和可持续设计方案的潜力的全面评估。本文中，在这点上值得一提的是，术语―给

水‖将在整篇关于建筑使用水的文章中提出，间接地也决定了大型管网的供应设计。

在赫瑞瓦特大学，利用特征技术方法，每个组件模型会有助于套件的开发。这项技

术最早是由Massau在1900年用于明渠流量分析，然后在1947年Lamoen用于水锤分

析，并将其转换成一个对全微分方程解的有限差分方法的适当形式的圣维南方程的连续

+-

性和动量。这些方程被称为C和C特性，并且来定义在目前的条件下，在相邻的上游

和下游节点一个节点在未来的一个时间步长定义的条件。有限差分网格用来定义独立的

变量距离x和时间t，与因变量或是u和c—流体的速度和空气传播波速度，或是u和h—

自由地表水的流体速度和深度。在系统边界，需要一个额外的方程来完成有限差分方案

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