校園智慧水務(wù)建設(shè)，融合學(xué)校水務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、GIS、BIM 等多維度技術(shù)手段，最終實(shí)現(xiàn)具備迅捷信息采集、高速信息傳輸、高度集中計(jì)算、智能事物處理和全校區(qū)信息服務(wù)。智慧水務(wù)建設(shè)離不開節(jié)水節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用?，F(xiàn)如今，校園學(xué)生密集，用水時(shí)間集中，一半以上直屬高校超過當(dāng)?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(gè)建筑耗能的 10% 以及 20%~30%。由于供水方式落后、建筑給排水設(shè)備陳舊，維護(hù)不及時(shí)、后勤管理散漫，導(dǎo)致水質(zhì)安全和直飲水安全問題觸目驚心。為了保障智慧水務(wù)系統(tǒng)在高校切實(shí)發(fā)揮作用，合理選擇節(jié)能設(shè)備和節(jié)水措施顯得尤為重要。

校園建筑給排水設(shè)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(xué)生共1687人。1層 29 個(gè)套間，2~10 層共 258 個(gè)套間，每個(gè)套間有1套坐便器。每層?xùn)|西兩側(cè)各有1個(gè)公共衛(wèi)生間，每個(gè)公共衛(wèi)生間有8個(gè)蹲便器，3個(gè)洗手池，1個(gè)拖布池;其中東側(cè)有公共淋浴房，每層有10個(gè)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(wù)建設(shè)前期，實(shí)地調(diào)研現(xiàn)狀設(shè)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(jīng)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(dāng)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(fèi)。同時(shí)水池控制閥控制水位失靈導(dǎo)致溢水也能形成水資源浪費(fèi)。1.2 泵房設(shè)備隱患多

二次供水設(shè)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(zhì)易發(fā)生二次污染，水箱內(nèi)壁清洗復(fù)雜，管理費(fèi)用增加。泵房管網(wǎng)使用鍍鋅鋼管，管口連接技術(shù)不規(guī)范，鍍鋅層破壞，導(dǎo)致滲漏水嚴(yán)重，水泵面臨停機(jī)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(fèi)。此外，校區(qū)地勢低洼，地下泵房

存在內(nèi)澇淹沒風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)備面臨腐蝕。

1.3 儻嫰裝倪Я何ゴ貊水利用率低

學(xué)生宿舍樓每層公共衛(wèi)生間設(shè)置 10個(gè)淋浴器，熱水水源來自鍋爐房,輸送距離遠(yuǎn),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(qiáng)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(xué)校宿舍樓一直沒有使用太陽能熱水器，是由于國內(nèi)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(yán)重。二次換熱系統(tǒng)需要設(shè)置獨(dú)立的設(shè)備間、蓄熱水箱、溫差循環(huán)、防凍介質(zhì)、多次換熱。整個(gè)太陽能串并聯(lián)系統(tǒng)水箱端口焊接，內(nèi)置換熱器無法維護(hù)及更換:系統(tǒng)存在流量不平衡問題:室外管路多，故障點(diǎn)多。

1.4 水表計(jì)量低效

現(xiàn)階段，校園智慧水務(wù)建設(shè)，仍處在搭建數(shù)據(jù)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(shí)有漏水可能。后勤員工抄表，容易造成漏抄、錯(cuò)抄等問題。

1.5衛(wèi)生間附件設(shè)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(diǎn)。大便器，存在噪聲大、易堵塞，用水量多等問題。水龍頭生銹，關(guān)閉不嚴(yán)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(diào)溫過程浪費(fèi)大量水資源。金屬管件和管道生銹滲水經(jīng)常發(fā)生

校園宿舍樓節(jié)水節(jié)能措施

校園宿舍樓是學(xué)生用水的集中地，在給排水工程的建設(shè)過程中，加大節(jié)能節(jié)水技術(shù)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(shí)，宿舍樓節(jié)水節(jié)能措施的落實(shí)，有利于智慧化水務(wù)平臺的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

根據(jù)學(xué)校供水用水特點(diǎn)，結(jié)合國家規(guī)范要求并結(jié)合較為先進(jìn)技術(shù)，以下措施能實(shí)現(xiàn)節(jié)水節(jié)能目標(biāo)。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(diào)速增壓設(shè)備聯(lián)合供水;箱式疊壓供水:低位水箱(池)+增壓設(shè)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(dāng)市政供水管DN≥300 mm，壓力≥ 0.28 MPa，則市政管網(wǎng)壓力瞬間變動(dòng)值≤0.02 MPa，不應(yīng)造成市政供水管網(wǎng)的壓力低于該地區(qū)規(guī)定的最低供水服務(wù)壓力。若市政管網(wǎng)供水壓力不足以滿足室內(nèi)用水需求，采用箱式疊壓供水無需修建水塔，根據(jù)用戶需水壓力和建筑給水管網(wǎng)供水壓力差值，PLC智能化控制器自動(dòng)調(diào)節(jié)水壓，差多少，補(bǔ)多少。停電和用水高峰，仍可維持市政管網(wǎng)穩(wěn)定供水。同時(shí)，水箱發(fā)揮儲存水量、調(diào)節(jié)壓力的作用，停水也能補(bǔ)給管網(wǎng)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(diào)節(jié)水量，還能節(jié)約投資。

當(dāng)最低衛(wèi)生器具配水點(diǎn)處靜水壓大于0.15 MPa時(shí)宜采取減壓措施，即在進(jìn)戶管處，水表前裝設(shè)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(gè)水龍頭，10個(gè)淋浴器，2~10 層378個(gè)水龍頭，90個(gè)淋浴器。在使用合適的供水方式基礎(chǔ)上，一層配水點(diǎn)的靜水壓> 0.15 MPa 時(shí)，水龍頭的出水量明顯上升，應(yīng)設(shè)置減壓閥。

水箱有必要設(shè)置水位監(jiān)測報(bào)警裝置，控制儀器及電動(dòng)閥門等設(shè)備。目前,因內(nèi)此項(xiàng)產(chǎn)品性能可靠，已被廣泛應(yīng)用。水池控制閥應(yīng)滿足雙重要求，如:電動(dòng)閥+液位控制閥，當(dāng)發(fā)生超高液位，應(yīng)報(bào)警，同時(shí)聯(lián)動(dòng)關(guān)閉進(jìn)水電動(dòng)閥門。當(dāng)發(fā)生超低液位，報(bào)整并聯(lián)動(dòng)開啟進(jìn)水電動(dòng)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(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)，原有的地下泵房改為地上泵房，保證水泵不被淹沒。泵房應(yīng)設(shè)置安全維護(hù)結(jié)構(gòu)，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(dòng)力太陽能熱水系統(tǒng)

根據(jù)國家和山西省地方規(guī)定，該校區(qū)學(xué)生宿舍樓宜安裝無動(dòng)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(shè)備內(nèi)，不使用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，而是將陽光輻射能量儲藏到熱水箱，并通過管網(wǎng)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(jīng)濟(jì)性好即零設(shè)備空間占用。系統(tǒng)自身零能耗，日后運(yùn)營零維護(hù)。系統(tǒng)安全性好即冷熱同源，恒溫閥精準(zhǔn)控溫，水質(zhì)可達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，無泵驅(qū)動(dòng)式制熱，無噪音。

2.4 NB-IOT 智能水表的應(yīng)用

智慧水務(wù)建設(shè)時(shí)，成熟運(yùn)用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)真正的AI智能化水務(wù)體系，這一過程離不開各類終端設(shè)備采集的有效海量數(shù)據(jù)，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(jì)量用水量。NB-Iot智能水表是利用超聲波時(shí)差原理和工業(yè)電子元件制作的完全電子水表，比機(jī)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(huì)造成磨損和壓力損耗,具有靈敏度高，能準(zhǔn)確探測到流動(dòng)速度的微小改變。同時(shí)，NB-lo智能水表量程比很大，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，適用于學(xué)校宿舍樓水流量的測量。智能水表的應(yīng)用將會(huì)對校區(qū)智慧水務(wù)建設(shè)和節(jié)能有較大的促進(jìn)作用。2.5 衛(wèi)生間節(jié)水節(jié)能設(shè)備應(yīng)用

公共淋浴房除了方便學(xué)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(shí)，淋浴器增加加氣裝置，減少過流水量，進(jìn)而節(jié)約實(shí)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(jī)，計(jì)算腳踩出水時(shí)間，以計(jì)費(fèi)方式約束學(xué)生淋浴時(shí)間，實(shí)現(xiàn)節(jié)約用水。

衛(wèi)生間更換為水力式延時(shí)自閉龍頭，直動(dòng)水陽尼結(jié)構(gòu)，依靠彈簧回彈密封閥口。彈簧擠壓通水后，阻尼結(jié)構(gòu)作用于彈簧，緩慢釋放數(shù)秒，自動(dòng)關(guān)閉水嘴。同時(shí)水嘴安裝發(fā)泡器，出水帶有氣泡，呈現(xiàn)擴(kuò)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(dá)84%。超壓供水時(shí)，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(jīng)常發(fā)生管道堵塞，冒水現(xiàn)象。選擇負(fù)壓抽吸馬桶,抽吸污物效果優(yōu)于水沖洗。該設(shè)備構(gòu)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(nèi)氣體被抽至排水管道，水箱根據(jù)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(shí)，排污閥和吸污閥全部關(guān)閉，繼續(xù)使用人力氣泵，集便器空腔形成<0.6 amm負(fù)壓，壓力傳感器檢測此處壓力，并將信號傳送給單片機(jī)。單片機(jī)將吸污閥門轉(zhuǎn)為打開模式。此時(shí)，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(guān)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(jì)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(shí)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(yīng)式蹲便器恰巧滿足無需人為操作，紅外線自動(dòng)感應(yīng)，根據(jù)設(shè)定的沖洗時(shí)長，定量放水，沖洗徹底，無異味。

結(jié)論

綜上，節(jié)能節(jié)水技術(shù)的推廣配合智慧城市理念，校園節(jié)能設(shè)施的發(fā)展為學(xué)生提供舒適的生活，節(jié)省學(xué)校日常運(yùn)行開支，推進(jìn)智慧水務(wù)平臺搭建，還可以助力碳達(dá)峰，碳中和目標(biāo)盡快完成，一舉多得。學(xué)生宿舍樓人數(shù)眾多，用水時(shí)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(wù)建設(shè)意義重大。本文通過實(shí)際案例調(diào)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(dòng)力太陽能系統(tǒng)、水利式延時(shí)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(jì)量。

節(jié)水措施和節(jié)水設(shè)備在校園的應(yīng)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(shè)備，為智慧水務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)及運(yùn)行打下基礎(chǔ)，推動(dòng)綠色節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。