校园智慧水务建设中宿舍楼节水节能措施的应用研究

校园智慧水务建设，融合学校水务和互联网物联网、大数据、云计算、移动互联网、GIS、BIM 等多维度技术手段，最终实现具备迅捷信息采集、高速信息传输、高度集中计算、智能事物处理和全校区信息服务。智慧水务建设离不开节水节能技术的应用。现如今，校园学生密集，用水时间集中，一半以上直属高校超过当地用水定额，部分院校漏损率超25%，给水耗能和热水耗能分别占整个建筑耗能的 10% 以及 20%~30%。由于供水方式落后、建筑给排水设备陈旧，维护不及时、后勤管理散漫，导致水质安全和直饮水安全问题触目惊心。为了保障智慧水务系统在高校切实发挥作用，合理选择节能设备和节水措施显得尤为重要。

校园建筑给排水设施现状

山西省某高校 10 号宿舍楼，地上 10层，地下1层，层高2.7 m。公寓管理人员和学生共1687人。1层 29 个套间，2~10 层共 258 个套间，每个套间有1套坐便器。每层东西两侧各有1个公共卫生间，每个公共卫生间有8个蹲便器，3个洗手池，1个拖布池;其中东侧有公共淋浴房，每层有10个淋浴器。每天用水高峰是早 7:00-8:00，中午12:00~13:00，晚上 9:30~10:30。

智慧水务建设前期，实地调研现状设备，包括:水泵、水表、阀门、管材、大便器、水龙头、淋浴器、热水加热装置。经分析发现具体问题如下。1.1 供水方式不合理

山西省某高校宿舍楼的供水系统，选择耗能大的水泵联合水池供水，当水龙头前端的静水压大于流出水头，水龙头流出水量明显上升。这种超压出流造成隐形的水资源浪费。同时水池控制阀控制水位失灵导致溢水也能形成水资源浪费。1.2 泵房设备隐患多

二次供水设施变频泵配合水池水箱，水泵老旧故障频发，安全隐患巨大。水箱液面和大气相连，水质易发生二次污染，水箱内壁清洗复杂，管理费用增加。泵房管网使用镀锌钢管，管口连接技术不规范，镀锌层破坏，导致渗漏水严重，水泵面临停机等隐患。泵房附近水池水位控制阀失灵，溢水易造成水资源浪费。此外，校区地势低洼，地下泵房

存在内涝淹没风险，设备面临腐蚀。

1.3 儻嫰装倪Я何ゴ貊水利用率低

学生宿舍楼每层公共卫生间设置 10个淋浴器，热水水源来自锅炉房,输送距离远,利用率低。目前,国家提佀绿色节能节水措施，山西太原12层及以下住宅建筑强制使用太阳能供热水，该校区宿舍楼宜采用太阳能热源集中供水系统。学校宿舍楼一直没有使用太阳能热水器，是由于国内传统开式太阳能系统，一次水系统直接加热直接使用，造成开式水箱、真空管、热水管路、联箱积垢严重。二次换热系统需要设置独立的设备间、蓄热水箱、温差循环、防冻介质、多次换热。整个太阳能串并联系统水箱端口焊接，内置换热器无法维护及更换:系统存在流量不平衡问题:室外管路多，故障点多。

1.4 水表计量低效

现阶段，校园智慧水务建设，仍处在搭建数据平台和流量监控的起步阶段。该校区宿舍楼引入管安装传统水表，6年以上没有更换新表，表针失灵同时有漏水可能。后勤员工抄表，容易造成漏抄、错抄等问题。

1.5卫生间附件设备耗能大

卫生间用水器具是建筑给排水系统中耗能耗水的重点。大便器，存在噪声大、易堵塞，用水量多等问题。水龙头生锈，关闭不严密，渗漏水现象频繁发生。采用冷热水管供水的淋浴器，调温过程浪费大量水资源。金属管件和管道生锈渗水经常发生

校园宿舍楼节水节能措施

校园宿舍楼是学生用水的集中地，在给排水工程的建设过程中，加大节能节水技术在校园的推广和使用,能够有效的提高对现有水资源的利用效率与此同时，宿舍楼节水节能措施的落实，有利于智慧化水务平台的正常运转。

根据学校供水用水特点，结合国家规范要求并结合较为先进技术，以下措施能实现节水节能目标。2.1 采用秀压水箱供水方式

二次供水系统可以采用下列供水方式:低位水箱(池)+变频调速增压设备联合供水;箱式叠压供水:低位水箱(池)+增压设备与高位水箱(池)联合供水。山西省某高校宿舍楼10 层，16 87人，水源来自村镇供水站，供水规模1200m/d。当市政供水管DN≥300 mm，压力≥ 0.28 MPa，则市政管网压力瞬间变动值≤0.02 MPa，不应造成市政供水管网的压力低于该地区规定的最低供水服务压力。若市政管网供水压力不足以满足室内用水需求，采用箱式叠压供水无需修建水塔，根据用户需水压力和建筑给水管网供水压力差值，PLC智能化控制器自动调节水压，差多少，补多少。停电和用水高峰，仍可维持市政管网稳定供水。同时，水箱发挥储存水量、调节压力的作用，停水也能补给管网一定水量。若选择安全、节能、稳定的叠压水箱供水方式，不仅智能化调节水量，还能节约投资。

当最低卫生器具配水点处静水压大于0.15 MPa时宜采取减压措施，即在进户管处，水表前装设减压阀减压，减少超压出流量。山西省某高校宿舍楼10层，一层34个水龙头，10个淋浴器，2~10 层378个水龙头，90个淋浴器。在使用合适的供水方式基础上，一层配水点的静水压> 0.15 MPa 时，水龙头的出水量明显上升，应设置减压阀。

水箱有必要设置水位监测报警装置，控制仪器及电动阀门等设备。目前,因内此项产品性能可靠，已被广泛应用。水池控制阀应满足双重要求，如:电动阀+液位控制阀，当发生超高液位，应报警，同时联动关闭进水电动阀门。当发生超低液位，报整并联动开启进水电动阀门。2.2 智慧泵房采用安全节能措施

山西省某高校地势低洼，夏季暴雨，有内涝风险，原有的地下泵房改为地上泵房，保证水泵不被淹没。泵房应设置安全维护结构，和水泵连接的管材管件宜为薄壁不锈钢管，型号S31603。连接方式为沟槽卡箍连接和法兰连接。阀门的阀板采用型号S30408不锈钢，阀杆采用20Cr13或6Cr8Ni不锈钢。

2.3 公共淋浴间使用无动力太阳能热水系统

根据国家和山西省地方规定，该校区学生宿舍楼宜安装无动力集中热水系统。该系统将太阳能集热、储热、换热在一台设备内，不使用动力驱动，而是将阳光辐射能量储藏到热水箱，并通过管网冷水自身压力完成一次热水到二次热水的热量交换。系统经济性好即零设备空间占用。系统自身零能耗，日后运营零维护。系统安全性好即冷热同源，恒温阀精准控温，水质可达到饮用水标准，无泵驱动式制热，无噪音。

2.4 NB-IOT 智能水表的应用

智慧水务建设时，成熟运用云计算、物联网、移动互联网和大数据，实现真正的AI智能化水务体系，这一过程离不开各类终端设备采集的有效海量数据，选择智能水表，一方面，给水系统的终端，直接面向用户:另一方面，智能水表更精确便捷计量用水量。NB-Iot智能水表是利用超声波时差原理和工业电子元件制作的完全电子水表，比机械式水表的测量精度高、测量范用大、寿命长。NB-I0智能水表不会造成磨损和压力损耗,具有灵敏度高，能准确探测到流动速度的微小改变。同时，NB-lo智能水表量程比很大，结构简单，维护方便，适用于学校宿舍楼水流量的测量。智能水表的应用将会对校区智慧水务建设和节能有较大的促进作用。2.5 卫生间节水节能设备应用

公共淋浴房除了方便学生淋浴，还要节能，最好选择节能淋浴器。通过恒温器保持恒定水温，单管供水:与此同时，淋浴器增加加气装置，减少过流水量，进而节约实际用水量。节能淋浴器喷头9 Lmin 出水量，相比普通喷头减少近一半用水量。阀门使用 SDK-0.6隔膜式长寿命脚踏式，利用刷卡机，计算脚踩出水时间，以计费方式约束学生淋浴时间，实现节约用水。

卫生间更换为水力式延时自闭龙头，直动水阳尼结构，依靠弹簧回弹密封阀口。弹簧挤压通水后，阻尼结构作用于弹簧，缓慢释放数秒，自动关闭水嘴。同时水嘴安装发泡器，出水带有气泡，呈现扩散状，水与手的接触面积增加，出水量仅有0.032 L/s或更少，相比于普通水龙头0.2Ls，带有发泡器的水嘴节水达84%。超压供水时，平均每人每天用水量15L，如果水嘴安装发泡器，每人每年可节水4.6m，节水效果更加明显。

宿舍楼所有污水均要汇集立管底部，底层套间坐便器经常发生管道堵塞，冒水现象。选择负压抽吸马桶,抽吸污物效果优于水冲洗。该设备构成为:坐便器、集便器、集便器前端的吸污阀、其底部的排气阀和上部的压力传感器、人力气泵。该坐便器使用人力气泵，集便器内气体被抽至排水管道，水箱根据压力传感器探测压力变化，迅速放水0.3L冲洗坐便器壁面。此时，排污阀和吸污阀全部关闭，继续使用人力气泵，集便器空腔形成<0.6 amm负压，压力传感器检测此处压力，并将信号传送给单片机。单片机将吸污阀门转为打开模式。此时，集便器与坐便器之间的压差使污水瞬间被吸入集便器。接下来，排污阀被打开，污水流入排水管道，吸污阀关闭，继续放水0.2L，形成水封，防臭味散逸。宿舍楼二层及以上套间选择两档节水型坐便器。水箱冲洗小便，水量≤4L:冲洗大便，水量≤9L。以6人宿舍计算，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:而两档节水型坐便器一天只需150L。利用现有排水管道和坐便器，仅仅更换坐便器水箱就可以实现较好的节水效果。

宿舍楼的公共卫生间，人流量大，避免病菌交叉感染尤为重要。感应式蹲便器恰巧满足无需人为操作，红外线自动感应，根据设定的冲洗时长，定量放水，冲洗彻底，无异味。

结论

综上，节能节水技术的推广配合智慧城市理念，校园节能设施的发展为学生提供舒适的生活，节省学校日常运行开支，推进智慧水务平台搭建，还可以助力碳达峰，碳中和目标尽快完成，一举多得。学生宿舍楼人数众多，用水时间和量相对集中，采取合理的节水节能措施配合智慧水务建设意义重大。本文通过实际案例调研，得出以下节水节能有效措施:(1)采用叠压水箱供水方式:(2)智慧泵房优选不锈钢 S31603或类似防腐效果显著管材管件:(3)选用节能节水的无动力太阳能系统、水利式延时自闭龙头、节能型坐便器:(4)水表选择NB-lot 智能水表，DMA 分区计量。

节水措施和节水设备在校园的应用，解决了人员相对密集场所用水需求高的问题，提前安装节能设备，为智慧水务系统的建设及运行打下基础，推动绿色节能技术的应用。