一種用于住宅生活用水的超流量報警和節(jié)流裝置的探討

徐　欣

（北京中建建筑設(shè)計院有限公司，北京　100161）

一種用于住宅生活用水的超流量報警和節(jié)流裝置的探討

徐欣

（北京中建建筑設(shè)計院有限公司，北京100161）

住宅生活用水雖然采用節(jié)水型的衛(wèi)生器具，但是在實際使用中經(jīng)常出現(xiàn)大流量和超流量使用的現(xiàn)象。在住宅的末端用水器具、洗臉盆、洗滌盆的水流支管上增加該裝置，報警控制器通過流量計采集數(shù)據(jù)并在超流量時進(jìn)行語音報警，通過流量計設(shè)定流量，當(dāng)用戶用水量達(dá)到設(shè)定的流量時用，報警控制器的顯示屏可顯示超流量報警圖案，同時語音報警提示用戶關(guān)小水龍頭，節(jié)約該報警限流裝置，不但能滿足正常的住宅生活用水，又能通過流量監(jiān)控報警和電控閥門關(guān)閉進(jìn)行限流，從而起到節(jié)水的目的。

住宅生活用水超流量報警節(jié)流裝置 電控閥門 報警控制器

1　研究背景

中國水資源總量不高，人均占有量更低，約為世界人均占有量的1/4，中國目前有16個省（區(qū)、市）人均水資源量（不包括過境水）低于嚴(yán)重缺水線，有6個省、區(qū)（寧夏、河北、山東、河南、山西、江蘇）人均水資源量低于500立方米，為極度缺水地區(qū)。所以節(jié)約用水顯得越發(fā)重要。而居民的生活用水占了很大的比例，雖然住宅建筑生活給水要求采用節(jié)水型衛(wèi)生器具，但是在實際使用中用水龍頭經(jīng)常大流量和超流量使用，造成很大程度的水資源的浪費。

綜上所述，居住建筑的節(jié)約用水顯的日益重要，通過對住宅用水的現(xiàn)狀的調(diào)查和研究，結(jié)合生活給水系統(tǒng)的技術(shù)特征，設(shè)計了一種用在住宅項目中的超流量報警和限流裝置。主要目的是提高人們的節(jié)水意識和限制超流量用水的現(xiàn)象。

2　研究思路與方法

2.1研究思路

住宅生活用水的終端主要衛(wèi)生器具是用水龍頭（包括洗臉盆龍頭和洗滌龍頭）和淋浴噴頭，而這些用水終端經(jīng)常會出現(xiàn)大水流和超流量使用顯象，所以通過限制終端用水狀態(tài)可以很好的解決這種浪費水資源的狀況。

住宅中臉盆的水龍頭的額定流量為0.15L/S，所需要的最低工作壓力為0.05MPa。就是說當(dāng)滿足水龍頭額定流量時，所需要的最低工作壓力為0.05MPa，然而在住宅設(shè)計中，水龍頭處的工作壓力往往大于0.05MPa，所以普遍存在水龍頭的實際流量超過額定流量的現(xiàn)象，經(jīng)實測一個普通水嘴在壓力為0.24MPa和0.5MPa時，流量分別為0.42L/S和0.72L/S，而現(xiàn)水嘴的額定流量為0.15L/S，以現(xiàn)有建筑60%的水龍頭超壓，流量超過0.15L/S計，全國城市每天將浪費1944萬噸的水，由此可見控制水嘴出流量對節(jié)水起著舉足輕重的作用。通過對居民用水習(xí)慣和用水舒適性的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，洗臉盆的舒適流量為0.14L/S，手洗衣物的舒適流量為0.175L/S，洗發(fā)的舒適流量為0.133L/S，淋浴噴頭的舒適流量為0.14L/S。由此可見住宅中的水嘴流量控制在0.133L/S～0.175L/S的范圍內(nèi)既能保證居民用水的舒適性，又能很好的節(jié)水。通過上述的分析和研究在生活用水末端既水嘴的上游管道上設(shè)置一套超流量報警和節(jié)流裝置。

圖1　給水原理圖

圖2　電氣原理圖

2.2研究方法

超流量報警和節(jié)流裝置由3部分組成：電控閥門，可設(shè)定流量的流量計及報警控制器。三者之間的連接關(guān)系和工作原理為：電控閥門、可設(shè)定流量的流量計連接報警控制器，由報警控制器采集流量計的流量數(shù)據(jù)，并在當(dāng)前水的流量超過設(shè)定的流量值時通過報警器報警提示以及報警提示一段時間后啟動電控閥門關(guān)閉限流，不但能滿足正常的住宅生活用水，又能通過流量監(jiān)控報警和電控閥門關(guān)閉進(jìn)行限流，同時通過語音報警大大的題高了人們的節(jié)水意識，起到真正意義上的節(jié)約用水。其中流量計的設(shè)定流量值為0.175L/S。

該研究采用了如下的技術(shù)方案：

住宅生活用水的超流量報警和節(jié)流裝置，包括電控閥門、報警控制器和可設(shè)定流量的流量計，電控閥門設(shè)置在生活用水終端的上游，可設(shè)定流量的流量計設(shè)置在電控閥門的上游，報警控制器與電控閥門和流量計電連接。

報警控制器具有用于顯示流量大小的流量顯示屏。同時具有復(fù)位按鈕，用于在電控閥門關(guān)閉限流后使電控閥門打開。報警器控制器為語音報警器。包括用于打開或關(guān)閉流量計的流量計開關(guān)。生活用水終端為選自浴室水龍頭、花灑出水口以及廚房水龍頭中的任一種。 通過設(shè)在生活用水末端支水管上的電控閥門、可設(shè)定流量的流量計連接報警控制器；由報警控制器采集流量計的流量數(shù)據(jù)，并在當(dāng)前水的流量超過設(shè)定的流量值時通過報警器報警提示，當(dāng)用戶關(guān)小水龍頭后，報警解除，當(dāng)繼續(xù)超流量使用，電動閥關(guān)閉。同時如用戶需要大流量用水時，可以按解除報警鍵，實現(xiàn)大流量用水。該報警限流裝置，不但能滿足正常的住宅生活用水，又能通過流量監(jiān)控報警和電控閥門關(guān)閉進(jìn)行限流，從而起到節(jié)水的目的。

3　具體實施方式

如圖1-2所示，一種用于住宅生活用水的超流量報警和節(jié)流裝置，包括電控閥門3、報警控制器1和可設(shè)定流量的流量計2，電控閥門3設(shè)置在生活用水管路4的下游以及生活用水終端水龍頭5的上游位置，可設(shè)定流量的流量計2設(shè)置在電控閥門3的上游和水龍頭5的上游，并且電動閥門3位于可設(shè)定流量的流量計2與所述水龍頭5之間，報警控制器1與電控閥門3和流量計2電連接，報警控制器1用于采集所述流量計2的流量數(shù)據(jù)，并在當(dāng)前水的流量超過設(shè)定的流量值時通過報警器HR報警提示，以及報警提示一段時間后啟動所述電控閥門關(guān)閉限流，使水龍頭5出水關(guān)閉限流。同時為了更為直觀顯示生活用水末端支水管中的水的流量，報警控制器具有流量顯示屏，可以通過相應(yīng)的不同的圖案指示不同流量的大小。

此外，報警控制器具有復(fù)位按鈕SR，用于在電控閥門關(guān)閉后，使電控閥門打開。這樣，當(dāng)人們需要超流量用水時，如果報警控制器根據(jù)流量設(shè)定情況將電控閥門關(guān)閉，人們還可以通過復(fù)位按鈕將電控閥門打開繼續(xù)用水。電控閥門1可以是使用電動閥，也可以是使用圖2中所示的電磁閥YV。

如圖2所示，報警器優(yōu)選為語音報警器，可以通過預(yù)存一段提示語音在用水超流量進(jìn)行語音提示報警，也可以其它報警器，如光電報警器。為了使人們方便掌握所述報警控制器是否通電正常工作，設(shè)置了電源信號燈HG，用于指示所述報警控制器是否通電。報警控制器包括有時間繼電器KT，報警控制器通過時間繼電器實現(xiàn)啟動電控閥門在報警一段時間后關(guān)閉以及控制報警器進(jìn)行報警。報警控制器采用交流電源作為工作電源，并經(jīng)控制變壓器TC的二次側(cè)轉(zhuǎn)換為安全電壓。其安全電壓輸送至所述超流量報警指示信號燈（或訊響器）HR、電控閥門YV（3）、時間繼電器KT。此外，報警控制器還包括有流量計開關(guān)KF，用于打開或關(guān)閉所述的流量計，當(dāng)用戶用水時，如果流量超過預(yù)先設(shè)置的流量，則流量開關(guān)KF（2）閉合，超流量報警指示信號燈（或訊響器）HR即刻報警；在KT設(shè)定的時間內(nèi)，用戶減小流量后，流量開關(guān)KF（2）恢復(fù)常態(tài)，解除超流量報警；如果用戶不減小流量，KT延時數(shù)秒后，關(guān)斷電控閥門YV（3），停止供水；這時用戶需按下按鈕SR1才能恢復(fù)供水。此外，為了防止報警控制器電壓過高時損壞，控制變壓器的輸入側(cè)接設(shè)有熔斷器FU或保險裝置，當(dāng)用戶需連續(xù)長時間大流量供水時，旋轉(zhuǎn)旋鈕SR2即能滿足用戶需求。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障短路時，F(xiàn)U熔絲熔斷，切斷電源，保證人生安全。

具體使用時，可以在住宅的末端用水器具、洗臉盆、洗滌盆的水流支管上增加該裝置，報警控制器通過流量計采集數(shù)據(jù)并在超流量時進(jìn)行語音報警，通過流量計設(shè)定流量，當(dāng)用戶用水量達(dá)到設(shè)定的流量0.175L/S時，報警控制器的顯示屏可顯示超流量報警圖案，同時語音報警提示用戶關(guān)小水龍頭，節(jié)約用水，當(dāng)語音報警提一段預(yù)設(shè)時間后，如10秒鐘內(nèi)持續(xù)超流量使用，安裝在流量計后的電控閥門在報警控制器控制下關(guān)閉水龍頭；同時報警控制器上設(shè)置復(fù)位按鈕，用戶可以按該復(fù)位按鈕鍵解除限流，電控閥門打開，恢復(fù)用水。

4　結(jié)語

現(xiàn)階段住宅生活用水系統(tǒng)的設(shè)計存在很多的不足，用水點壓力過大等現(xiàn)象也造成用水器具超流量出水的現(xiàn)象，該技術(shù)如果應(yīng)用在住宅項目上能很好地解決用水終端水資源浪費的現(xiàn)狀，同時對于極度缺水的低區(qū)也有很好的效果，該技術(shù)不僅能讓人們增強(qiáng)節(jié)水意識，自覺的節(jié)約用水，養(yǎng)成良好的用水習(xí)慣，還能讓人們通過這項技術(shù)來推廣和研究未來的節(jié)水新產(chǎn)品。總之，中國是個極度缺水的國家，人均水資源是全球13個人均水資源最貧乏的國家之一，據(jù)監(jiān)測，目前全國多數(shù)城市的地下水受到一定程度的點狀和面狀污染，且有逐年加重的趨勢。日趨嚴(yán)重的水污染不僅降低了水體的使用功能，進(jìn)一步加劇了水資源短缺的矛盾，而且還威脅到了居民的飲水安全和身體健康，綜上所述居民生活用水養(yǎng)成良好的節(jié)水習(xí)慣對節(jié)約水資源起到了很大的貢獻(xiàn)，同時為國家的可持續(xù)發(fā)展也有重要的意義。

［1］GB/T 50378-2014綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

［2］GB50015-2003（2009版）建筑給水排水設(shè)計規(guī)范.北京：中國計劃出版社，2010.

［3］GB50368-2005住宅建筑規(guī)范.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.［4］GB50555-2010民用建筑節(jié)水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn).北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

［5］GB50336-2002建筑中水設(shè)計規(guī)范.北京：中國計劃出版社，2003.