大學學生宿舍用水時變化系數(shù)簡析

張 勤，李震濤，王 海，魏 婷，秦 瑩

(重慶大學城市建設(shè)與環(huán)境工程學院，重慶400045)

建筑內(nèi)部生活用水是為滿足人們生活上的各種需要，其用水量與建筑內(nèi)衛(wèi)生設(shè)備的完善程度、氣候、使用者習慣、水價等因素有關(guān)，因此其值的確定一直是一個具有爭議的問題。

現(xiàn)行《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》(GB 50015－2003)(2009年版)(以下稱《規(guī)范》)中，建筑內(nèi)部生活用水設(shè)計流量是按最高日生活用水定額和小時變化系數(shù)確定。以Ⅲ類(高等院校的本、?？茖W生，每居室3～4人，有相對集中衛(wèi)生間)宿舍為例，“規(guī)范”規(guī)定最高日生活用水定額取值為100～150 L/(人·d)，小時變化系數(shù)Kh取值為3.5～3.0。

筆者根據(jù)對重慶大學B區(qū)10舍的部分給水立管做的監(jiān)控試驗中發(fā)現(xiàn)，《規(guī)范》中對于Ⅲ類學生宿舍最高日生活用水定額和小時變化系數(shù)的規(guī)定與試驗的結(jié)果存在一定差距。鑒于此，將根據(jù)學生宿舍用水的特點和試驗所得到的定量數(shù)據(jù)定性地提出對Ⅲ類學生宿舍進行設(shè)計時的建議。

1 試驗方法

1.1 試驗設(shè)計

該試驗以重慶大學B區(qū)10舍為試驗對象，是筆者所在課題組對該宿舍樓在“減壓節(jié)水課題”［1］上的進一步探討。試驗設(shè)計如圖1所示。

(1)選擇已改造好的立管2根:一根安裝了支管減壓閥和Y型過濾器，另一根不安裝減壓閥和Y型過濾器;

(2)分別在2根立管的水表上安裝攝像頭1、2;

(3)分別將1、2號攝像頭連接在1、2號計算機上;

(4)在1、2號計算機上啟用監(jiān)控軟件，進行24小時水表數(shù)據(jù)監(jiān)控。

由于每根立管供給的寢室數(shù)量不同，且每間寢室的入住人數(shù)不同，為了保證試驗效果的有效性，該試驗采用計算人均用水量的方式進行分析。

圖1 試驗設(shè)計原理

1.2 試驗步驟

(1)測量未減壓立管的入戶水壓;

(2)將減壓閥的出口壓力設(shè)定為0.2 MPa;

(3)每天分別從1、2號計算機上調(diào)出監(jiān)控錄像，從錄像中讀出水表在24小時時間每小時時刻的讀數(shù);

(4)根據(jù)學生宿舍的入住情況，每周檢查一次實際用水學生數(shù);

(5)走訪調(diào)查宿舍學生用水的感受;

(6)整理分析試驗數(shù)據(jù)。

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 學生宿舍用水特點的分析

學生宿舍之于普通的住宅在衛(wèi)生設(shè)備設(shè)置、用水功能和用水時間段上具有很大的差別。

重慶大學B區(qū)10舍屬于Ⅲ類學生宿舍，每間寢室住有4名學生，其衛(wèi)生設(shè)備設(shè)置只有普通的衛(wèi)生間“三大件”，即洗臉盆、蹲式大便器和淋浴器。宿舍內(nèi)部沒有安裝熱水系統(tǒng)，只能供應冷水。

通過對該宿舍樓未安裝減壓閥的立管9個月(即一個學年)的觀測，結(jié)合重慶夏季炎熱冬季寒冷的氣候特點分析發(fā)現(xiàn)，該立管一年的人均逐月用水量夏季遠遠超過冬季。具體表現(xiàn)在逐月用水曲線呈波浪狀態(tài)，夏季達到波峰，9月為最大值，冬季達到波谷，3月用水量最小(2月學校放假期間在校學生人數(shù)難以確定)。

對于學生宿舍一天的用水情況，作者對該宿舍樓此立管在用水最大月每天24小時做監(jiān)控試驗測定小時用水量，經(jīng)整理后得出該學生宿舍最高日人均小時用水量，見圖2。

圖2 學生宿舍未減壓立管最高日用水逐時變化曲線

由圖2發(fā)現(xiàn)，該宿舍樓在每天7:00～9:00和21:00～23:00處于用水高峰的時段，其余時段用水量相對較少。同時通過對該宿舍樓的走訪調(diào)查，分析總結(jié)出現(xiàn)此用水特點的原因有以下兩點。

(1)學生宿舍沒有餐飲用水。對于住宅來說，用水的高峰通常在早、中、晚三餐進行的時間段。但是對于該宿舍樓，由于沒有安裝燃氣管道且學校禁止使用大功率用電器，則在這三個時間段沒有因餐飲造成的用水高峰，比如洗碗等用水。

(2)用水情況與學生作息時間有關(guān)。該宿舍樓7:00～9:00是用水高峰時段。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在這段時間內(nèi)學生因上課起床洗漱，造成用水量的增加。

在21:00～23:00的時間段內(nèi)該宿舍樓進入另一用水高峰。這是因為在21:00點晚自習后有學生陸續(xù)回到宿舍，造成用水量的增加。另外，由于學生就寢通常在23:00點之后，此時用水量才逐漸減少，進入用水低峰時段。

2.2 未減壓立管與“規(guī)范”的對比

筆者通過對未減壓立管長達9個月的跟蹤記錄發(fā)現(xiàn):立管在這9個月中人均最高月用水為9月份，該月人均最高日用水量為0.25581m3。(見表1)

表1 未減壓立管逐月用水量表(m3/人)

該立管人均9月最高日用水量為256 L/d，此計算結(jié)果遠遠超過《規(guī)范》規(guī)定的Ⅲ類學生宿舍人均最高日用水定額100～150 L/d的取值范圍。雖然通過對該日時變化曲線的計算分析，得到該立管最高日用水量的小時變化系數(shù)Kh為2.36，低于《規(guī)范》要求的3.5～3.0的范圍。但據(jù)實測數(shù)據(jù)計算該立管人均最高日最大時用水量為604 L/d，仍然超過《規(guī)范》規(guī)定的人均最高日最大時用水量300～525 L/d。(見表2)

表2 《規(guī)范》與試驗對比

該宿舍樓根據(jù)《規(guī)范》設(shè)計建造，但實測最高日最大時用水量大于《規(guī)范》要求。若建筑內(nèi)部為單設(shè)水泵供水的方式，由于實際用水量大于設(shè)計用水量，則導致水泵不能在高效段內(nèi)工作，能量浪費較多，且住在樓層較高的用戶常會遇到停水的情況，供水安全性低。假如建筑內(nèi)設(shè)水箱供水，則水箱調(diào)節(jié)容積偏小，調(diào)節(jié)效果不佳，給宿舍樓的維護管理帶來了困難。

2.3 未減壓立管與減壓立管的對比

筆者同時對該宿舍樓安裝了減壓閥的立管進行試驗，發(fā)現(xiàn)減壓立管人均最高月用水也在9月，該月人均最高日用水量為0.2065m3。(見表3)

表3 減壓立管逐月用水量表(m3/人)

減壓立管人均9月最高日用水量為207 L/d，且分析此立管該日的時變化曲線可計算出小時變化系數(shù)Kh為2.25，則該立管人均最高日最大時用水量為466 L/d。減壓立管最高日用水逐時變化曲線見圖3，減壓與未減壓立管對比見表4。

表4 減壓與未減壓立管對比

通過對圖3及表4的分析和對宿舍樓的走訪調(diào)查發(fā)現(xiàn)，安裝了減壓閥的立管:

圖3 學生宿舍減壓立管最高日用水逐時變化曲線

(1)逐月用水量曲線變化趨勢與未減壓立管相同，用水最高月均在9月;

(2)最高日高峰用水時段在8:00～10:00和20:00～22:00，與未減壓立管相差不大;

(3)降低了用水器具的出流水壓，人均用水量下降，達到減壓節(jié)水的目的;

(4)流量減少，流速下降，水頭損失小，對管道磨損小，不易發(fā)生爆管現(xiàn)象;

(5)管理維護少，運行費用低，用水安全性提高。

3 試驗結(jié)論

筆者通過對重慶大學B區(qū)10舍減壓、未減壓立管試驗數(shù)據(jù)及《規(guī)范》規(guī)定數(shù)值的對比分析，對設(shè)單獨衛(wèi)生間的學生宿舍的設(shè)計提出以下兩點建議。

(1)進行設(shè)計流量的計算時，在不超出《規(guī)范》規(guī)定數(shù)值的情況下，對于人均最高日生活用水量宜取值《規(guī)范》中規(guī)定的較大值，且小時變化系數(shù)Kh也宜取較大值，這樣人均最高日最大時用水量才能更加符合學生用水特點。

(2)應盡量采取各種節(jié)水措施，使用水量能有效降低。對于單設(shè)水泵的建筑使水泵在高效段內(nèi)運行;對于有水箱供水的建筑能減小水箱的調(diào)節(jié)容積，降低建筑運行的能量和費用。

以上兩點關(guān)于設(shè)單獨衛(wèi)生間的學生宿舍設(shè)計的建議，具有較高的經(jīng)濟價值，能夠有效地減少宿舍樓的維護和運行管理費用，達到節(jié)能減排的目的。同時，還期望《規(guī)范》能夠?qū)⒆罡呷丈钣盟亢托r變化系數(shù)規(guī)定得更加符合實際，達到經(jīng)濟和使用的最優(yōu)化結(jié)果。

［1］ 王海．重慶大學學生宿舍減壓節(jié)水效果分析研究［J］．給水排水，2010(Z16):311－313

［2］ GB 50015－2003建筑給水排水設(shè)計規(guī)范(2009年版)［S］