校園智慧水務建設，融合學校水務和互聯(lián)網物聯(lián)網、大數(shù)據、云計算、移動互聯(lián)網、GIS、BIM 等多維度技術手段，最終實現(xiàn)具備迅捷信息采集、高速信息傳輸、高度集中計算、智能事物處理和全校區(qū)信息服務。智慧水務建設離不開節(jié)水節(jié)能技術的應用。現(xiàn)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?shù)赜盟~，部分院校漏損率超25%，給水耗能和熱水耗能分別占整個建筑耗能的 10% 以及 20%~30%。由于供水方式落后、建筑給排水設備陳舊，維護不及時、后勤管理散漫，導致水質安全和直飲水安全問題觸目驚心。為了保障智慧水務系統(tǒng)在高校切實發(fā)揮作用，合理選擇節(jié)能設備和節(jié)水措施顯得尤為重要。

校園建筑給排水設施現(xiàn)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 個套間，2~10 層共 258 個套間，每個套間有1套坐便器。每層東西兩側各有1個公共衛(wèi)生間，每個公共衛(wèi)生間有8個蹲便器，3個洗手池，1個拖布池;其中東側有公共淋浴房，每層有10個淋浴器。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(xiàn)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(fā)現(xiàn)具體問題如下。1.1 供水方式不合理

山西省某高校宿舍樓的供水系統(tǒng)，選擇耗能大的水泵聯(lián)合水池供水，當水龍頭前端的靜水壓大于流出水頭，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。同時水池控制閥控制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(fā)，安全隱患巨大。水箱液面和大氣相連，水質易發(fā)生二次污染，水箱內壁清洗復雜，管理費用增加。泵房管網使用鍍鋅鋼管，管口連接技術不規(guī)范，鍍鋅層破壞，導致滲漏水嚴重，水泵面臨停機等隱患。泵房附近水池水位控制閥失靈，溢水易造成水資源浪費。此外，校區(qū)地勢低洼，地下泵房

存在內澇淹沒風險，設備面臨腐蝕。

1.3 儻嫰裝倪Я何ゴ貊水利用率低

學生宿舍樓每層公共衛(wèi)生間設置 10個淋浴器，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(jié)能節(jié)水措施，山西太原12層及以下住宅建筑強制使用太陽能供熱水，該校區(qū)宿舍樓宜采用太陽能熱源集中供水系統(tǒng)。學校宿舍樓一直沒有使用太陽能熱水器，是由于國內傳統(tǒng)開式太陽能系統(tǒng)，一次水系統(tǒng)直接加熱直接使用，造成開式水箱、真空管、熱水管路、聯(lián)箱積垢嚴重。二次換熱系統(tǒng)需要設置獨立的設備間、蓄熱水箱、溫差循環(huán)、防凍介質、多次換熱。整個太陽能串并聯(lián)系統(tǒng)水箱端口焊接，內置換熱器無法維護及更換:系統(tǒng)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(xiàn)階段，校園智慧水務建設，仍處在搭建數(shù)據平臺和流量監(jiān)控的起步階段。該校區(qū)宿舍樓引入管安裝傳統(tǒng)水表，6年以上沒有更換新表，表針失靈同時有漏水可能。后勤員工抄表，容易造成漏抄、錯抄等問題。

1.5衛(wèi)生間附件設備耗能大

衛(wèi)生間用水器具是建筑給排水系統(tǒng)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。水龍頭生銹，關閉不嚴密，滲漏水現(xiàn)象頻繁發(fā)生。采用冷熱水管供水的淋浴器，調溫過程浪費大量水資源。金屬管件和管道生銹滲水經常發(fā)生

校園宿舍樓節(jié)水節(jié)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(jié)能節(jié)水技術在校園的推廣和使用,能夠有效的提高對現(xiàn)有水資源的利用效率與此同時，宿舍樓節(jié)水節(jié)能措施的落實，有利于智慧化水務平臺的正常運轉。

根據學校供水用水特點，結合國家規(guī)范要求并結合較為先進技術，以下措施能實現(xiàn)節(jié)水節(jié)能目標。2.1 采用秀壓水箱供水方式

二次供水系統(tǒng)可以采用下列供水方式:低位水箱(池)+變頻調速增壓設備聯(lián)合供水;箱式疊壓供水:低位水箱(池)+增壓設備與高位水箱(池)聯(lián)合供水。山西省某高校宿舍樓10 層，16 87人，水源來自村鎮(zhèn)供水站，供水規(guī)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于該地區(qū)規(guī)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筑給水管網供水壓力差值，PLC智能化控制器自動調節(jié)水壓，差多少，補多少。停電和用水高峰，仍可維持市政管網穩(wěn)定供水。同時，水箱發(fā)揮儲存水量、調節(jié)壓力的作用，停水也能補給管網一定水量。若選擇安全、節(jié)能、穩(wěn)定的疊壓水箱供水方式，不僅智能化調節(jié)水量，還能節(jié)約投資。

當最低衛(wèi)生器具配水點處靜水壓大于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個水龍頭，10個淋浴器，2~10 層378個水龍頭，90個淋浴器。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(jiān)測報警裝置，控制儀器及電動閥門等設備。目前,因內此項產品性能可靠，已被廣泛應用。水池控制閥應滿足雙重要求，如:電動閥+液位控制閥，當發(fā)生超高液位，應報警，同時聯(lián)動關閉進水電動閥門。當發(fā)生超低液位，報整并聯(lián)動開啟進水電動閥門。2.2 智慧泵房采用安全節(jié)能措施

山西省某高校地勢低洼，夏季暴雨，有內澇風險，原有的地下泵房改為地上泵房，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薄壁不銹鋼管，型號S31603。連接方式為溝槽卡箍連接和法蘭連接。閥門的閥板采用型號S30408不銹鋼，閥桿采用20Cr13或6Cr8Ni不銹鋼。

2.3 公共淋浴間使用無動力太陽能熱水系統(tǒng)

根據國家和山西省地方規(guī)定，該校區(qū)學生宿舍樓宜安裝無動力集中熱水系統(tǒng)。該系統(tǒng)將太陽能集熱、儲熱、換熱在一臺設備內，不使用動力驅動，而是將陽光輻射能量儲藏到熱水箱，并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。系統(tǒng)經濟性好即零設備空間占用。系統(tǒng)自身零能耗，日后運營零維護。系統(tǒng)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，無泵驅動式制熱，無噪音。

2.4 NB-IOT 智能水表的應用

智慧水務建設時，成熟運用云計算、物聯(lián)網、移動互聯(lián)網和大數(shù)據，實現(xiàn)真正的AI智能化水務體系，這一過程離不開各類終端設備采集的有效海量數(shù)據，選擇智能水表，一方面，給水系統(tǒng)的終端，直接面向用戶:另一方面，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(yè)電子元件制作的完全電子水表，比機械式水表的測量精度高、測量范用大、壽命長。NB-I0智能水表不會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，適用于學校宿舍樓水流量的測量。智能水表的應用將會對校區(qū)智慧水務建設和節(jié)能有較大的促進作用。2.5 衛(wèi)生間節(jié)水節(jié)能設備應用

公共淋浴房除了方便學生淋浴，還要節(jié)能，最好選擇節(jié)能淋浴器。通過恒溫器保持恒定水溫，單管供水:與此同時，淋浴器增加加氣裝置，減少過流水量，進而節(jié)約實際用水量。節(jié)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(xiàn)節(jié)約用水。

衛(wèi)生間更換為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。彈簧擠壓通水后，阻尼結構作用于彈簧，緩慢釋放數(shù)秒，自動關閉水嘴。同時水嘴安裝發(fā)泡器，出水帶有氣泡，呈現(xiàn)擴散狀，水與手的接觸面積增加，出水量僅有0.032 L/s或更少，相比于普通水龍頭0.2Ls，帶有發(fā)泡器的水嘴節(jié)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(fā)泡器，每人每年可節(jié)水4.6m，節(jié)水效果更加明顯。

宿舍樓所有污水均要匯集立管底部，底層套間坐便器經常發(fā)生管道堵塞，冒水現(xiàn)象。選擇負壓抽吸馬桶,抽吸污物效果優(yōu)于水沖洗。該設備構成為:坐便器、集便器、集便器前端的吸污閥、其底部的排氣閥和上部的壓力傳感器、人力氣泵。該坐便器使用人力氣泵，集便器內氣體被抽至排水管道，水箱根據壓力傳感器探測壓力變化，迅速放水0.3L沖洗坐便器壁面。此時，排污閥和吸污閥全部關閉，繼續(xù)使用人力氣泵，集便器空腔形成<0.6 amm負壓，壓力傳感器檢測此處壓力，并將信號傳送給單片機。單片機將吸污閥門轉為打開模式。此時，集便器與坐便器之間的壓差使污水瞬間被吸入集便器。接下來，排污閥被打開，污水流入排水管道，吸污閥關閉，繼續(xù)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檔節(jié)水型坐便器。水箱沖洗小便，水量≤4L:沖洗大便，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:而兩檔節(jié)水型坐便器一天只需150L。利用現(xiàn)有排水管道和坐便器，僅僅更換坐便器水箱就可以實現(xiàn)較好的節(jié)水效果。

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

結論

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

節(jié)水措施和節(jié)水設備在校園的應用，解決了人員相對密集場所用水需求高的問題，提前安裝節(jié)能設備，為智慧水務系統(tǒng)的建設及運行打下基礎，推動綠色節(jié)能技術的應用。