如何在建筑中活用雨水?

如何在建筑中活用雨水?插图 Shenzhen Shenwan Street Park / AUBE CONCEPTION. Image © Tianpei Zeng

    理论上讲,地球的总水量自这颗星球形成以来一直保持不变。即使是恒河的颗粒,恐龙的消化液,甚至核反应堆的冷却用水都可能曾经进入过你的水杯。当然,杯子里的水在为你解渴之前早已进行过数百万次蒸发-降水的自然循环。水资源或许会遭到污染和浪费,却绝不可能被创造或者毁灭。据联合国教科文组织的一项研究估计,地球上的水体总量大约为13.86亿立方千米,其中97.5%是盐水,淡水仅占总水量的2.5%。在有限的淡水资源中,大部分(68.7%)属于南、北极和高山地区的永久冰雪,另外29.9%是地下水,最终仅有0.26%的淡水存在于河流、湖泊和水库中,能够用来满足经济发展和日常生活的需要。随着全球人口持续增长,一些国家已然面临着饮用水供应不足的严峻考验,而这一现象在城市地区表现得尤为突出。

    如何在建筑中活用雨水?插图1 Convertible Courtyards House / Megowan Architectural. Image © Nils Koenning

    与此同时,泄漏、浪费和滥用致使大量饮用水流失也是公认的事实。有研究表明,约40%至50%的家庭用水,比如灌溉、清洁、卫生间用水,甚至洗涤用水都无需达到饮用标准。当然,这并不意味着必须以污水做替代。相比之下,将雨水投入日常使用的可行性更高。由于在社会影响,环境保护,以及经济成本上都颇具优越性,这一方案值得各国政府鼓励推广。已有部分国家建立起了成熟的雨水回收系统,例如澳大利亚,但是其他国家依然有很长的路要走。对于建筑师来说,必须提前考虑一系列问题,才能令今后的设计充分发挥雨水的作用。

    如何在建筑中活用雨水?插图2 Michigan Lake House / Desai Chia Architecture + Environment Architects. Image © Paul Warchol

    除了有助于节约饮用水以外,雨水回收系统也会在暴雨期间减轻城市排水设施的负担。该系统的构成相当简单:一般取建筑物的屋顶或者楼板作为集水区,其他表面比如道路或广场也可承担相似的功能。雨水从集水区流经水槽和管道来到储水区。作为整个系统中最昂贵的部分,尺寸合适的贮水箱能够在最大程度上发挥资源和空间的作用。

    如何在建筑中活用雨水?插图3 Confluence Park / Lake|Flato Architects + Matsys Design. Image © Casey Dunn

    如何在建筑中活用雨水?插图4 Vista Axonométrica. Image Cortesia de Lake|Flato Architects + Matsys Design

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    水箱尺寸和用水需求都包含在影响容积的因素之内,而其中最关键的一点在于当地的历史平均降水量。虽然容积计算器可以起到参考作用,但是通常情况下最有效的办法是直接咨询专家或供应商,然后依照具体情况做出选择。例如,较小体量的水箱适合全年降水频繁且分布均匀的地带,而在旱、雨两季特征分明的地区则必须使用偏大的贮水池来保障旱季用水。

    如何在建筑中活用雨水?插图5 Angaston Pavilion / Jon Lowe. Image © Jon Lowe

    如何在建筑中活用雨水?插图6 Raindrop. Image Cortesia de Studio Bas van der Veer

    此外,因为雨水中溶解了各种有毒的大气污染物,在到达贮水箱之前会首先接触到屋顶和楼板等集水结构,所以必须及时将第一升水排出回收系统。目前已经有具备自动引流功能的过滤产品面市,建筑师应当考虑为管道加装过滤层以阻止树叶或其他杂物进入水箱。为了保障系统的正常运作,定期清理排水管并使其保持其良好状态显得至关重要,同理,维护蓄水池的内部清洁也是必不可少的一环。

    如何在建筑中活用雨水?插图7 Saxum Vineyard Equipment Barn / Clayton & Little. Image © Casey Dunn

    一般来说,回收到的雨水并非为了饮用,而是用来满足例如浇灌草木、家务清洁,冲洗卫生间等生活需求,对水质的要求不高,因此只需要对雨水进行基础过滤,除去主要杂质即可。如果想要达到饮用、洗澡和烹饪等方面的用水标准,建筑师就应当寻求合格的技术援助,采用如紫外线消毒或者反渗透等等更加复杂的方法来净化雨水。

    如何在建筑中活用雨水?插图8 Three Trees Learning Centre / Collingridge and Smith Architects. Image © Mark Scowen

    雨水回收系统不仅可以在短期内收回投资,其维护和运作成本也较为低廉。然而,建筑师必须从设计之初就把该系统纳入整体考量,以此确保各部件尺寸符合建筑的总体要求。研究表明,回收自然降水在历史上是有迹可循的,甚至可以追溯到新石器时代。以庞贝古城为例,当时人们普遍懂得利用屋顶储存雨水,直到公元前一世纪大规模开挖水渠。时至今日,建筑师们越来越有必要倚靠过去经验来解决当下的问题。正如有大批建筑开始注重采用自然光、太阳能和风能一样,回收利用雨水不但是广为接受的观点,更是保护这一珍贵自然资源的绝佳方式。

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