校園智慧水務建設中宿舍樓節水節能措施的應用研究

校園智慧水務建設，融合學校水務和互聯網物聯網、大數據、雲(yun) 計算、移動互聯網、GIS、BIM 等多維度技術手段，最終實現具備迅捷信息采集、高速信息傳(chuan) 輸、高度集中計算、智能事物處理和全校區信息服務。智慧水務建設離不開節水節能技術的應用。現如今，校園學生密集，用水時間集中，一半以上直屬高校超過當地用水定額，部分院校漏損率超25%，給水耗能和熱水耗能分別占整個(ge) 建築耗能的 10% 以及 20%~30%。由於(yu) 供水方式落後、建築給排水設備陳舊，維護不及時、後勤管理散漫，導致水質安全和直飲水安全問題觸目驚心。為(wei) 了保障智慧水務係統在高校切實發揮作用，合理選擇節能設備和節水措施顯得尤為(wei) 重要。

校園建築給排水設施現狀

山西省某高校 10 號宿舍樓，地上 10層，地下1層，層高2.7 m。公寓管理人員和學生共1687人。1層 29 個(ge) 套間，2~10 層共 258 個(ge) 套間，每個(ge) 套間有1套坐便器。每層東(dong) 西兩(liang) 側(ce) 各有1個(ge) 公共衛生間，每個(ge) 公共衛生間有8個(ge) 蹲便器，3個(ge) 洗手池，1個(ge) 拖布池;其中東(dong) 側(ce) 有公共淋浴房，每層有10個(ge) 淋浴器。每天用水高峰是早 7:00-8:00，中午12:00~13:00，晚上 9:30~10:30。

智慧水務建設前期，實地調研現狀設備，包括:水泵、水表、閥門、管材、大便器、水龍頭、淋浴器、熱水加熱裝置。經分析發現具體(ti) 問題如下。1.1 供水方式不合理

山西省某高校宿舍樓的供水係統，選擇耗能大的水泵聯合水池供水，當水龍頭前端的靜水壓大於(yu) 流出水頭，水龍頭流出水量明顯上升。這種超壓出流造成隱形的水資源浪費。同時水池控製閥控製水位失靈導致溢水也能形成水資源浪費。1.2 泵房設備隱患多

二次供水設施變頻泵配合水池水箱，水泵老舊故障頻發，安全隱患巨大。水箱液麵和大氣相連，水質易發生二次汙染，水箱內(nei) 壁清洗複雜，管理費用增加。泵房管網使用鍍鋅鋼管，管口連接技術不規範，鍍鋅層破壞，導致滲漏水嚴(yan) 重，水泵麵臨(lin) 停機等隱患。泵房附近水池水位控製閥失靈，溢水易造成水資源浪費。此外，校區地勢低窪，地下泵房

存在內(nei) 澇淹沒風險，設備麵臨(lin) 腐蝕。

1.3 儻(tang) 嫰裝倪Я何ゴ貊水利用率低

學生宿舍樓每層公共衛生間設置 10個(ge) 淋浴器，熱水水源來自鍋爐房,輸送距離遠,利用率低。目前,國家提佀綠色節能節水措施，山西太原12層及以下住宅建築強製使用太陽能供熱水，該校區宿舍樓宜采用太陽能熱源集中供水係統。學校宿舍樓一直沒有使用太陽能熱水器，是由於(yu) 國內(nei) 傳(chuan) 統開式太陽能係統，一次水係統直接加熱直接使用，造成開式水箱、真空管、熱水管路、聯箱積垢嚴(yan) 重。二次換熱係統需要設置獨立的設備間、蓄熱水箱、溫差循環、防凍介質、多次換熱。整個(ge) 太陽能串並聯係統水箱端口焊接，內(nei) 置換熱器無法維護及更換:係統存在流量不平衡問題:室外管路多，故障點多。

1.4 水表計量低效

現階段，校園智慧水務建設，仍處在搭建數據平台和流量監控的起步階段。該校區宿舍樓引入管安裝傳(chuan) 統水表，6年以上沒有更換新表，表針失靈同時有漏水可能。後勤員工抄表，容易造成漏抄、錯抄等問題。

1.5衛生間附件設備耗能大

衛生間用水器具是建築給排水係統中耗能耗水的重點。大便器，存在噪聲大、易堵塞，用水量多等問題。水龍頭生鏽，關(guan) 閉不嚴(yan) 密，滲漏水現象頻繁發生。采用冷熱水管供水的淋浴器，調溫過程浪費大量水資源。金屬管件和管道生鏽滲水經常發生

校園宿舍樓節水節能措施

校園宿舍樓是學生用水的集中地，在給排水工程的建設過程中，加大節能節水技術在校園的推廣和使用,能夠有效的提高對現有水資源的利用效率與(yu) 此同時，宿舍樓節水節能措施的落實，有利於(yu) 智慧化水務平台的正常運轉。

根據學校供水用水特點，結合國家規範要求並結合較為(wei) 先進技術，以下措施能實現節水節能目標。2.1 采用秀壓水箱供水方式

二次供水係統可以采用下列供水方式:低位水箱(池)+變頻調速增壓設備聯合供水;箱式疊壓供水:低位水箱(池)+增壓設備與(yu) 高位水箱(池)聯合供水。山西省某高校宿舍樓10 層，16 87人，水源來自村鎮供水站，供水規模1200m/d。當市政供水管DN≥300 mm，壓力≥ 0.28 MPa，則市政管網壓力瞬間變動值≤0.02 MPa，不應造成市政供水管網的壓力低於(yu) 該地區規定的最低供水服務壓力。若市政管網供水壓力不足以滿足室內(nei) 用水需求，采用箱式疊壓供水無需修建水塔，根據用戶需水壓力和建築給水管網供水壓力差值，PLC智能化控製器自動調節水壓，差多少，補多少。停電和用水高峰，仍可維持市政管網穩定供水。同時，水箱發揮儲(chu) 存水量、調節壓力的作用，停水也能補給管網一定水量。若選擇安全、節能、穩定的疊壓水箱供水方式，不僅(jin) 智能化調節水量，還能節約投資。

當最低衛生器具配水點處靜水壓大於(yu) 0.15 MPa時宜采取減壓措施，即在進戶管處，水表前裝設減壓閥減壓，減少超壓出流量。山西省某高校宿舍樓10層，一層34個(ge) 水龍頭，10個(ge) 淋浴器，2~10 層378個(ge) 水龍頭，90個(ge) 淋浴器。在使用合適的供水方式基礎上，一層配水點的靜水壓> 0.15 MPa 時，水龍頭的出水量明顯上升，應設置減壓閥。

水箱有必要設置水位監測報警裝置，控製儀(yi) 器及電動閥門等設備。目前,因內(nei) 此項產(chan) 品性能可靠，已被廣泛應用。水池控製閥應滿足雙重要求，如:電動閥+液位控製閥，當發生超高液位，應報警，同時聯動關(guan) 閉進水電動閥門。當發生超低液位，報整並聯動開啟進水電動閥門。2.2 智慧泵房采用安全節能措施

山西省某高校地勢低窪，夏季暴雨，有內(nei) 澇風險，原有的地下泵房改為(wei) 地上泵房，保證水泵不被淹沒。泵房應設置安全維護結構，和水泵連接的管材管件宜為(wei) 薄壁不鏽鋼管，型號S31603。連接方式為(wei) 溝槽卡箍連接和法蘭(lan) 連接。閥門的閥板采用型號S30408不鏽鋼，閥杆采用20Cr13或6Cr8Ni不鏽鋼。

2.3 公共淋浴間使用無動力太陽能熱水係統

根據國家和山西省地方規定，該校區學生宿舍樓宜安裝無動力集中熱水係統。該係統將太陽能集熱、儲(chu) 熱、換熱在一台設備內(nei) ，不使用動力驅動，而是將陽光輻射能量儲(chu) 藏到熱水箱，並通過管網冷水自身壓力完成一次熱水到二次熱水的熱量交換。係統經濟性好即零設備空間占用。係統自身零能耗，日後運營零維護。係統安全性好即冷熱同源，恒溫閥精準控溫，水質可達到飲用水標準，無泵驅動式製熱，無噪音。

2.4 NB-IOT 智能水表的應用

智慧水務建設時，成熟運用雲(yun) 計算、物聯網、移動互聯網和大數據，實現真正的AI智能化水務體(ti) 係，這一過程離不開各類終端設備采集的有效海量數據，選擇智能水表，一方麵，給水係統的終端，直接麵向用戶:另一方麵，智能水表更精確便捷計量用水量。NB-Iot智能水表是利用超聲波時差原理和工業(ye) 電子元件製作的完全電子水表，比機械式水表的測量精度高、測量範用大、壽命長。NB-I0智能水表不會(hui) 造成磨損和壓力損耗,具有靈敏度高，能準確探測到流動速度的微小改變。同時，NB-lo智能水表量程比很大，結構簡單，維護方便，適用於(yu) 學校宿舍樓水流量的測量。智能水表的應用將會(hui) 對校區智慧水務建設和節能有較大的促進作用。2.5 衛生間節水節能設備應用

公共淋浴房除了方便學生淋浴，還要節能，最好選擇節能淋浴器。通過恒溫器保持恒定水溫，單管供水:與(yu) 此同時，淋浴器增加加氣裝置，減少過流水量，進而節約實際用水量。節能淋浴器噴頭9 Lmin 出水量，相比普通噴頭減少近一半用水量。閥門使用 SDK-0.6隔膜式長壽命腳踏式，利用刷卡機，計算腳踩出水時間，以計費方式約束學生淋浴時間，實現節約用水。

衛生間更換為(wei) 水力式延時自閉龍頭，直動水陽尼結構，依靠彈簧回彈密封閥口。彈簧擠壓通水後，阻尼結構作用於(yu) 彈簧，緩慢釋放數秒，自動關(guan) 閉水嘴。同時水嘴安裝發泡器，出水帶有氣泡，呈現擴散狀，水與(yu) 手的接觸麵積增加，出水量僅(jin) 有0.032 L/s或更少，相比於(yu) 普通水龍頭0.2Ls，帶有發泡器的水嘴節水達84%。超壓供水時，平均每人每天用水量15L，如果水嘴安裝發泡器，每人每年可節水4.6m，節水效果更加明顯。

宿舍樓所有汙水均要匯集立管底部，底層套間坐便器經常發生管道堵塞，冒水現象。選擇負壓抽吸馬桶,抽吸汙物效果優(you) 於(yu) 水衝(chong) 洗。該設備構成為(wei) :坐便器、集便器、集便器前端的吸汙閥、其底部的排氣閥和上部的壓力傳(chuan) 感器、人力氣泵。該坐便器使用人力氣泵，集便器內(nei) 氣體(ti) 被抽至排水管道，水箱根據壓力傳(chuan) 感器探測壓力變化，迅速放水0.3L衝(chong) 洗坐便器壁麵。此時，排汙閥和吸汙閥全部關(guan) 閉，繼續使用人力氣泵，集便器空腔形成<0.6 amm負壓，壓力傳(chuan) 感器檢測此處壓力，並將信號傳(chuan) 送給單片機。單片機將吸汙閥門轉為(wei) 打開模式。此時，集便器與(yu) 坐便器之間的壓差使汙水瞬間被吸入集便器。接下來，排汙閥被打開，汙水流入排水管道，吸汙閥關(guan) 閉，繼續放水0.2L，形成水封，防臭味散逸。宿舍樓二層及以上套間選擇兩(liang) 檔節水型坐便器。水箱衝(chong) 洗小便，水量≤4L:衝(chong) 洗大便，水量≤9L。以6人宿舍計算，每人每天小便4次、大便1次，9L水箱一天耗水270L，6L水箱一天耗水 180L:而兩(liang) 檔節水型坐便器一天隻需150L。利用現有排水管道和坐便器，僅(jin) 僅(jin) 更換坐便器水箱就可以實現較好的節水效果。

宿舍樓的公共衛生間，人流量大，避免病菌交叉感染尤為(wei) 重要。感應式蹲便器恰巧滿足無需人為(wei) 操作，紅外線自動感應，根據設定的衝(chong) 洗時長，定量放水，衝(chong) 洗徹底，無異味。

結論

綜上，節能節水技術的推廣配合智慧城市理念，校園節能設施的發展為(wei) 學生提供舒適的生活，節省學校日常運行開支，推進智慧水務平台搭建，還可以助力碳達峰，碳中和目標盡快完成，一舉(ju) 多得。學生宿舍樓人數眾(zhong) 多，用水時間和量相對集中，采取合理的節水節能措施配合智慧水務建設意義(yi) 重大。本文通過實際案例調研，得出以下節水節能有效措施:(1)采用疊壓水箱供水方式:(2)智慧泵房優(you) 選不鏽鋼 S31603或類似防腐效果顯著管材管件:(3)選用節能節水的無動力太陽能係統、水利式延時自閉龍頭、節能型坐便器:(4)水表選擇NB-lot 智能水表，DMA 分區計量。

節水措施和節水設備在校園的應用，解決(jue) 了人員相對密集場所用水需求高的問題，提前安裝節能設備，為(wei) 智慧水務係統的建設及運行打下基礎，推動綠色節能技術的應用。