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节水的意义与方法

文章来源:海西给排水 发布时间:2013-02-01 11:00:21 阅读次数:3868 次 [关闭]

                                            板上恭助

明治大学理工学部建察学科、日本

 

   【摘要】

本文从水资源的有效利用及C02减排的机点,论述了节水(包括生活热水)的意义。在节水方法方面,对由使用者的节水意识提高及生活形态改变进行节水方面和由设备及系统更新进行节水方面分别进行了阐述。大便器作为设备节水的典型代表,对节水发展有着巨大贡献,本文对其冲洗水量的变迁进行了简述,并介绍了与冲洗水量密切相关的污浊物排污性能的试验方法,最后,对未来的节水化进行了提案。

关键词  节水、水资源、C02减排、节水方法、大便器、冲洗水量、污浊物排污性能

1.节水的意义

本世纪,被称为是以防止地球温室效应为象征的“环保的世纪”,也被誉为“水的世纪”。防止地球温室效应、C02减排势在必行,其中削减石化燃料及节能成为主要课题。目前,节能方式丰富多彩,可以根据现实情况制定相应策略,但作为一种特殊资源,水没有可替代物。

    降雨通过河流湖泊的汇集,作为水源被我们有效地利用。降雨量会随着国家,地域不同而不同,随年份和季节的不同而变化。水资源的潜力,是以水资源的储存量(水资源量)和水资源利用率体现的。从人均水资源量分析,中国和日本,分别是世界平均值的1/4以下及1/3,都存在潜在的水资源不足。2012年夏的日本,即使在水资源丰富(水资源储存量较大,利用率较低)的东北地区包括东日本区域也产生了缺水现象。降雨量的历年变化幅度有加大的趋势,枯水的危险性(水荒)有所增强。另一方面,日本自1998年以来水的需求量(使用水量〉在逐年减少。建筑内生活用水,从2002年的年322/(人•天)减少至2009年的296/(人•天)1)。使用水量随着气候及用水习惯的不同,各国不尽相同。例如,英国的使用水量不到日本的一半。应对水荒,谋求增大水的供给和减少水的需求是必要的。增加供给,可利用雨水及排水再利用等未被利用的水,而减少需求量的策略就是节水。

    由于建筑相关的C02减排(节能),节能规范受到强化,节能对象正在由非住宅建筑向住宅建筑,新建甚至改造建筑扩展。给排水系统的改进由原来的以生活热水为目标,扩大到酒店及医院,甚至开始关注到住宅。生活热水节能减排的方法,即减少生活热水的需求(使用热水量),换而言之,就是节约生活热水。

从水资源的有效利用的观点出发,节水是主要手段,节约热水也包含在内。从C02减排的观点出发,节约热水作为主要手段,对节水有着不小的贡献。总之,节水(含节约热水〉的意义在于,它对水资源的有效利用和C02减排均有所贡献。

2.节水方法

节水,是指减少使用水量的浪费,包括为达到此目的的手段及其实践。探讨节水方法之前提条件是:①不造成卫生安全危害,②不给使用者带来不便,③不影响、损害设备或系统的功能等等。

把使用者的节水意识与设备及系统的节水效果区分开来,节水方法如表1所示

   

2 . 1基于使用者的节水意识的节水方法

使用者的节水意识与生活形态相关联。节水意识不仅体现在日常的节水行为,也包括了在进行设备采购时的节水动机。如表2所示,根据水的不同用途及使用行为,其节水方法有所不同。储水洗漱,集中洗漱,适当关水等是人人力所能及的节水方法。尤其在水资源缺乏的地区,这种通过使用者的节水意识成就节水的方法正在得到推广。

 

*注:蓄水清洗一将餐具集中于已蓄水的洗碗池中清洗,代替以往流水冲洗的方法

2.2基于设备或系统的节水方法

理想的节水方法应该是,使用者在无意识,无异样感觉的情况下,通过设备及系统去减少冷、热水的浪费。但是,必须保证卫生、安全的水的使用及不损害设备成系统的功能。

3总结了通过设备或系统成就节水的各种节水方法。对使用者的操作辅助(防止水浪费,便利的关水,调节,心理效果等),使用水时的行为以机械代替,冲洗及方便清理等,多与使用者相关联。

3.大便器的节水

住宅的水使用最约有1/4为便器的冲洗用水,其节水的意义显而易见。表3中的节水方法中,与使用者的节水意识无关,能够进行设备自身的少水量化优化的只有大小便器。其他设备,在使用水的行为过程中,与使用者的随意性息息相关。因此,正如前述所示,大小便器可以说是谋求节水的理想设备。就大便器而言,从便盆将污浊物排除和清洗便盆均需要用水。另外,该冲洗水还兼顾着输送排水管内的污浊物的作用。冲洗水量减少时,是以上述第2条阐述的"不损害设备及系统的功能",即"不影响排污能力"为条件的。

  3. 1冲洗水量的变迁

安装了冲洗阀(冲洗)和水封(防臭)的水冲洗大便器是在18世纪后期登场的(英国等地)。以此为契机,通

过在器具上设置水封,使得所有的用水设备设置于室内成为可能,从而形成了给排水系统。在当时的欧洲,冲洗式,虹吸式被广泛使用,其冲洗水量为12~15升。在美国除了虹吸式以外,还开发了冲洗水量超过20升的喷流虹吸式,旋流喷射式大便器。在当时的日本,冲洗式(冲洗水量12) 虹吸式(大小便冲洗水量13)便器正在普及。随后,于1994年,大便冲洗水盘减少至10升,小便冲洗水量为 8升, 1999年大便冲洗水量为8升,小便冲洗水量为6 升的节水型便器也相继投放市场。

美国于1992年颁布了能源政策指南(Energypolicy Act),规定至1997年,所有的便器将满足, 大便冲洗水量为6升,小便冲洗水量为3.8升的要求。至此,大便冲洗水量减少至不足原来的1/3,此举成为节水的重大变革。该法规颁布的目的即为保护水资源。这种6升便器从美国启用以来,逐渐扩展至澳大利亚,新加坡,英国,中国,沙特阿拉伯,巴西等国。

在日本,冲洗水量为8升的节水型大便器曾被广泛推广,受到这股节水浪潮的影响,于2006年, 6升的大便冲洗水量和5升小便冲洗水量的节水型便器被投放市场。至此,冲洗用水的小水量化进展顺利,甚空出现了3.9升的极致产品。

3.2污浊物的排污性能

流入各种器具的排水里的污浊物、杂质中,大便器的污浊物(排泄物、手纸)的负荷为最大。如果输送这

些污浊物的能力受到损害,排水系统就丧失了其功能性。排水系统的排水方式为重力流,特别是排水横管的排污能力取决于排水流量(排水量)。依据从18世纪后期以来的经验及20世纪前期的美国、欧洲制定的排水系统设计标准,污浊物的输送流速不小子0.6m/s,以此为基础,规定了各类排水管管役的坡度。该流速,是以拥有足够充分的冲洗水量(排水流量,排水量)为前提设定的。这在当时,冲洗水量充足,污浊物的排污性能一直保持良好。

美国在开始使用6升便器时,做了大量的相关排污性能试验,但并没有反映到排水系统的设计(管役,管长,坡度)中。

      在日本,冲洗水盘为8升节水型便器投放市场时,也没有对排水系统的设计标准j进行修正, 但法人研究机构《良居»,曾制定了大便器性能评价的其中一项重要的标准,污烛物排污性能试验标准。该标准规定试验中所用的污浊物为PYA海绵(1,比重1.02)及手纸(手纸球〉。随后,当6升便器出现时,试验用污烛物只采用卷状厕纸(照片1) 2)。至2011年,通过再次修订,开始研讨将试验用污浊物由叠片厕纸(照片2)及团状厕纸(照片3)组成3)。标准4)规定, 90cm的单张手纸(对标准lIS P 4501) 8次为一组, 4(总长3.6m)为一个标准污浊物负荷单位。8对折使得手纸的其中一边长约11cm,试验误差会降低。 

      2所示,使用该试验装置(排水管长18m),将标准污浊物负荷浸泡在大便器内后,立即进行冲水,以污浊物负荷完全被冲走作为评价标准。

 

 

4.未来的节水化

气候与降雨条件的变化,生活习惯与文化的差异,使得各国的水的使用情况有所不同。比如,就洗浴的习惯来说,就有淋浴和浴池泡澡,而各自的使用频率也随着气候和生活习惯的不同而不同。洗涤,清洗器皿的方法和频率,也会随着习惯的不同而不同。

大便器的利用,在几乎不用手纸的东南、南、西亚等国家及非洲各国,由于排除污浊物所需的水量较少,减少冲洗水量的可能性更大。即使选择两用冲洗(大小便冲洗切换)便器,大小冲洗的选择操作也是取快于使用者的意识。而且,不管哪种节水型设备投放市场,其采用与否也都取决于使用者。

开展推广节水运动,要在考虑各国的水环境条件及用水习惯特征的基础上,有必要将追求设备的节水化和提高使用者的节水意识双管齐下。推进这两个方面工作的方法,有加强用水设备节水性能的评价(节水标签)及扩大公共节水意识的宣传(节水政策)等等。前者是参考美国建筑性能评价方法LEED阐述的用水效率(water efficiency)概念制定的等级标准。后者则是源自于促成6升便器诞生的美国能源政策指南(EPA)的标准,各类政策指导以及包含了节水理念的设计标准等。最后,由于节水包含了节约生活热水,如何评价由节水带来的C02减排效果,从水资源的有效利用和对C02减排给予的贡献方面,对节水进行全面综合的评价就显得尤为重要了。

  



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