用水器具和设备的节水方法介绍

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用水器具和设备的节水方法介绍
用水器具和设备的主要节水方法主要是：
1.限定水量，如限量水表；
2.限定（水箱、水池）水位或水位适时传感、显示，如水位自动控制装臵、水位报警器；
3.防漏，如低位水箱的各类防漏阀；
4.限制水流量或减压，如各类限流、节流装臵、减压阀；
5.限时，如各类延时自闭阀；
6.定时控制，如定时冲洗装臵；
7.改进操作或提高操作控制的灵敏性，前者如冷热水混合器，后者如自动水龙头、电磁式淋浴节水装臵；
8.提高用水效率；
9.适时调节供水水压或流量，如水泵机组调速给水设备。

上述方法几乎都是以避免水量浪费为特征。

实现这些方法可应用各式各样的原理与构思。

鉴于同一类节水器具和设备往往可采取不同的方法，以致某些常用节水器具和设备的种类繁多、效果不一。

鉴别或选择时，应依据其作用原理，着重考察是否满足下列基本要求：
1.实际节水效果好；
2.安装调试和操作使用方便
3.结构简单经久耐用；
4.经济合理。

任何一种好的节水器具和设备都应比较完满地体现以上几项要求。

否则就没有生命力，难以推广。

流量、水位、水压控制装臵
一、限量水表
从管理角度看，安装普通水量计量仪表，对加强供水与节水管理、克服“包费制”收取水费存在的弊病以促进节水，具有积极意义。

限量水表是一种典型的限定水量节水装臵。

它实际上是具有水量控制功能的旋翼式水表，投“水币”后方按量供水，量至水止，兼具计量、限量双重功能。

“水币”可由供水部门向用户销售或发放，以达到限量供水和节约用水的目的。

这种水表为在特定条件下加强供水（节水）管理创造了条件。

这种水表目前有15mm和20mm两种规格，其一个“水币”给水量为2立方米，一次最大给水量为26立方米，投币盒容量为100。

显然，使用限量水表也有某些不便之处和局限性。

此外，水表尺寸（主要是长度）和价格也有所增加。

二、水位控制装臵
水位控制装臵是各类水箱、水池和水塔等常用的限制水位、控制流量的设备。

这种装臵的性能好坏直接关系到节水效果。

性能差的水位控制装臵如常见的某些浮球阀往往会因控制不灵而造成水的大量流失，此外水位信号传递不灵、管理不善也会造成同样后果。

因此，为了节约用水和提高给水系统的自动控制水平，陆续开发了不少水位自动控制装臵。

通常将水位控制装臵分为两类：水位控制阀、水位传感控制装臵。

1．水位控制阀
水位控制阀是装于水箱、水池或水塔水柜进水管口并依靠水位变化控制水流的一种特种阀门。

阀门的开启、关闭借助于水面浮球上下时的自重、浮力及杠杆作用。

浮球阀即为一种常见的水位控制阀，此外还有一些其他形式的水位控制阀，这种水位控制阀实际上为带有限位浮球的一种液压自闭式阀门。

其作用原理是：当水位下降到极限位臵时，由浮球的重力作用通过推导拉杆推动吊阀，使活塞上空间的水通过内泄通道排出，从而使活塞与活瓣因其上、下空间水压差的作用而上升，这时通道开启注水；反之，当水位上升浮球上浮时，吊阀回复原先位臵，管路中的压力水流通过阻尼孔进入活塞上空间使上、下空间水压趋于平衡，活塞和阀瓣借助重力下降开关闭水流通道，这时阀门关闭。

这类水位控制阀规格为DN20～200，工作压力为0．05～0．4MPa。

2．水位传感控制装臵
水位传感控制装臵，通常由水位传感器和水泵机组的电控回路组成。

水箱、水池或水塔水位变化可通过传感器传递至水泵电控回路，以控制水泵的启停。

水位传感器可分为电极式、浮标式和压力式3种类型。

压力式传感器又可分为静压式和动压式两种。

静压式传感器常设于水箱、水池和水塔的测压管路，动压式传感器则装于水泵出水管路，以获取水位或水压信号。

三、减压阀
减压阀是一种自动降低管路工作压力的专门装臵，它可将阀前管路较高的水压减少至阀后管路所需的水平。

减压阀广泛用于高层建筑、城市给水管网水压过高的区域、矿井及其他场合，以保证给水系统中各用水点获得适当的服务水压和流量。

鉴于水的漏失率和浪费程度几乎同给水系统的水压大小成正比，因此减压阀具有改善系统运行工况和潜在节水作用，据统计其节水效果约为30％。

减压阀的构造类型很多，以往常见的有薄膜式、内弹簧活塞式等。

减压阀的基本作用原理是靠阀内流道对水流的局部阻力降低水压，水压降的范围由连接阀瓣的薄膜或活塞两侧的进出口水压差自动调节。

近年来又出现一些新型减压阀，如定比式减压阀，其构造原理如图14．2－2所示。

定比减压原理是利用阀体中浮动活塞的水压比控制，进出口端减压比与进出口侧活塞面积比成反比。

这种减压阀工作平稳无振动；阀体内无弹簧，故无弹簧锈蚀、金属疲劳失效之虑；密封性能良好不渗漏，因而既减动压（水流动时）又减静压（流量为0时）；特别是在减压的同时不影响水流量。

减压阀通常有DN50～DN100等多种规格，阀前、后的工作压力分别为＜1MPa 和0．1～0．5MPa，调压范围误差为±5％～10％。

应该看到，水流通过减压阀虽有很大的水头损失，但由于减少了水的浪费并使系统流量分布合理、改善了系统布局与工况，因此总体上讲仍是节能的。

盥洗、洗涤节水器具
水龙头是遍及住宅、公共建筑、工厂车间、大型交通工具（列车、轮船、民航飞机）应用范围最广、数量最多的一种盥洗、洗涤用水器具，同人们的关系最为密切。

其性能对节约用水效果影响极大，因而是节水器中开发研究最多的。

近些年来，仅国内出现的各类水龙头形式已不下数十种。

但是在各地推广应用情况并不理想，其原因归根到底仍是不能完满地体现对节水器具的各项基本要求。

一、延时自动关闭（延时自闭）水龙头
延时自闭水龙头适用于公共建筑与公共场所，有时也可用于家庭。

在公共建
筑与公共场所应用延时自闭式水龙头的最大优点是可以减少水的浪费，据估计其节水效果约为30％，但要求较大的可靠性，需加强管理。

按作用原理延时自闭水龙头可分为水力式、光电感应式和电容感应式等类型。

1．水力型延时自闭式水龙头
这类水龙头应用最为广泛，使用时只需轻压一下阀帽，水流即可持续3～5s，然后自动关闭断流。

延时自闭阀的构造形式不一，但基本原理是靠加压开启阀瓣，然后靠作用于其上下或前后的水压差缓慢关闭阀瓣，缓闭（延时）作用则借助于阀内的各种阻尼装臵，延时关闭时间可根据需要调整（延长至1min）。

2．光电感应与电容感应式水龙头
这种水龙头的启闭是借助于手或物体靠近水龙头时产生的光电或电容感应效应及相应的控制电路、执行机构（如电磁开关）的连续作用。

其优点是无固定的时间限制，使用方便，尤适于医院或其他特定场所以免交叉感染或污染。

但是需要电源、安装维修不便、价格高。

二、手压、脚踏、肘动式水龙头
手压、脚踏式水龙头的开启借助于手压、脚踏动作及相应传动等机械性作用，释手或松脚即自行关闭。

使用时虽略感不便，但节水效果良好，并兼有上述两类水龙头的优点。

后者尤适用于公共场所，如浴室、食堂和大型交通工具（列车、轮船、民航飞机）上。

肘动式水龙头靠肘部动作启闭，主要用于医院手术室以免术者手的污染，同时亦有节水作用。

一种肘式充气水龙头，其主要特点是当水流通过散水器时即同少量空气相混合，形成比较柔和的充气水流，便于洗涤。

三、停水自动关闭（停水自闭）水龙头
在给水系统供水压力不足或不稳定引起管路“停水”的情况下，如果用水户未适时关闭水龙头，则当管路系统再次“来水”时不免会使水大量流失，甚至会使水到处溢流造成损失。

这种情况通常在供水不足地区和无良好用水习惯或一时疏忽的用水户中时有发生。

停水自闭水龙头即是在这种条件下应运而生的，它除具有普通水龙头的用水功能外还能在管路“停水”时自动关闭，以免发生上述现象。

近几年来我国各地开发过很多停水自闭水龙头，其类型繁多、构造各异、质量性能不一，很难系统归纳介绍。

但它们的基本作用原理是在管路“停水”时，靠阀瓣或活塞的自重或弹簧复位关闭水流通道，管路“来水”时由于水压作用水流通道被阀瓣或活塞压得更加紧密故不致漏水。

如需重新开启水龙头则需靠外力提升、推动阀瓣或活塞打开通道，这时作用于阀瓣或活塞上下侧的力在水流作用下应处于平衡状态。

显然，为了使阀瓣或活塞在管路停水时能移动，停水自闭水龙头的关闭与开启（即上下运动）通常不是靠螺旋旋转作用。

总的讲，采用停水自闭水龙头会产生一定节水效果，可以根据具体情况酌情推广；但是从根本上讲，应改善给水系统运行状况，提高系统供水可靠性（不“停水”），应加强用水户的节水意识、培养良好的用水习惯。

四、节流水龙头
节流水龙头即加有“节水阀心”（俗称皮钱）、“节流塞”、“节流短管”的普通水龙头。

由此可以减少因水龙头流量过大时人们无意识浪费的水量，据估计可节水达30％。

一种“节流塞”的孔径φ（mm）、用水点水头h（m）和流量q（L／s）的关系曲线，可供选择查用。

五、节水冲洗水枪
当操作者远离闸门（或水龙头）通过软管引水使用时，如肉类、海产品、罐头加工用水，食堂、菜市场、浴池、汽车冲洗用水，建筑工地用水，绿化用水等，往往会因不能及时关闭闸门（或水龙头）而浪费水量。

这时如在软管末端装一带有开关的“水枪”，既可集中水流（用于冲洗）又可及时启闭“水枪”以节约用水。

其性能为：当水压为0．15～2MPa、出口口径11．3mm时、流量5L／min、射程6m，其节水效果良好。

淋浴节水器具
在生活用水中沐浴用水约占生活总用水量的20％～35％，其中淋浴用水量占相当大的比例。

淋浴时因调节水温和不需水擦拭身体的时间较长，若不及时调节水量会浪费很多水。

这种情况在公共浴室尤甚，不关闭阀门或因设备损坏造成“长流水”现象也屡见不鲜。

节约淋浴用水的途径除加强管理外，就是推广应用淋浴节水器具。

1．冷、热水混合器具（水温调节器）
无论是单体或公用淋浴设施，目前尚缺乏性能优良的冷热水混合器具。

在公共浴室通常以（冷热水）混合水箱集中供水，冷、热水由混合器混合。

图14．4－1表示一种用于单体淋浴装臵上的冷热水混合器，靠下拉动作开启。

如事先调好水温，只要冷、热水管路水压稳定可随时启闭，不必再调水温，因而有一定节水效果。

上述冷热混合器均不便随时调节水温，因此，研制开发灵敏度高、水温可随意调节的冷热水混合器甚为必要。

2．淋浴用脚踏开关是各地公共浴室多年沿用的节水设施，其节水效果显著，但是使用不甚方便、卫生条件差、易损坏，此外由于阀件整体性差，亦存在水的内漏和外漏问题。

近年已逐渐被新的淋浴节水器具所取代。

3．电磁式淋浴节水装臵
这种淋浴节水器具（丹东大禹电器公司研制开发）简称“一点通”。

整个装臵由设于莲蓬头下方墙上（或墙体内）的控制器、电磁阀等组成。

使用时只需轻按控制器开关，电磁阀即开启通水（“一点通”以此得名），延续一段时间后电磁阀自动关闭停水，如仍需用水，可再按控制器开关。

这种淋浴节水装臵克服了沿袭多年的脚踏开关的缺点，其节水效果益加显著。

据已经使用的浴池统计，其节水效率约在48％左右。

考虑到浴室的环境条件，淋浴节水装臵的控制器采用全密封技术，防水防潮；采用感应式开关；其使用寿命不少于500×10↑4次。

采用电磁式淋浴节水装臵的初次投资虽略为偏高，但可由节水节能效益于5～6月内回收全部投资。

电磁式淋浴节水装臵，目前的型号为LJS－1，其控制电压为12一36V，电磁开关功率仅0．5w、工作压力为0～0．15MPa，适用于单管（冷热水混合管路）系统。

4．节水喷头
改变传统淋浴喷头形式是改革淋浴用水器具的努力目标之一。

一种节水喷头由节流阀、球形接头、喷孔、裙嘴（d＝25mm）等组成。

节流阀用以减小和切断水流，球形接头可改变喷头方向，喷孔可减小水流量并形成小股射流。

当小股射流由周边带小孔的圆盘流出时撞到裙嘴侧缘被破碎成小水滴并吸入空气，于是充气水“水花”从裙嘴内壁以11°斜角喷出，供淋浴用。

因充气水流的表面张力较小，故可更有效地湿润皮肤。

5. 卫生间节水器具
卫生间中水主要用于冲洗便器。

除利用中水外，采用节水器具仍是当前节水的主要努力方向。

近些年来，由于提倡节约用水，各类用于冲洗便器的低位冲洗水箱、高位冲洗水箱、延时自闭冲洗阀、定时冲洗装臵的形式层出不穷。

前三者形式的数量不亚于盥洗、冲洗节水器具中延时自闭水龙头的类型数。

目前各类卫生间节水器具的名目繁多，尚无统一分类命名，比较混乱。

一、低位冲洗水箱
常见到的低位冲洗水箱多用直落上导向球型排水阀。

这种排水阀仍有封闭不严漏水、易损坏和开启不便等缺点，导致水的浪费。

近些年来逐渐改用翻板式排水阀（图14．5－1）。

这种翻板阀开启方便，复位准确、斜面密封性好。

此外以水压杠杆原理自动进水装臵代替普通浮球阀，克服了浮球阀关闭不严导致长期溢水之弊。

二、高位冲洗水箱
提拉虹吸式冲洗水箱的出现，解决了旧式提拉活塞式水箱漏水问题。

近若干年来，人们把注意力转向减少一次性冲洗水量，以进一步节约用水。

这方面的合理作法应当是：在保证卫生要求减少冲洗水箱有效容量即一次性冲洗水量的同时，相应地改变便器、水封构造形式，以确保冲洗效果。

事实上，有的经济发达国家已规定将水箱的有效容积减少至6L。

目前，我国各地的一般作法是改一次性定性定量冲洗为“两档”冲洗或所谓的“无级”非定量冲洗。

这种作法显然比一次性定量冲洗节水，但后一种作法是否合乎卫生要求，尚存在不同看法。

两档提拉虹吸式冲洗水箱即是在原提拉虹吸式冲洗水箱的基础上略加改造而成。

它可按两种冲洗水量——4．5L／次和9L／次进行冲洗，因而可以节约一部分水量。

“无级”非定量冲洗水箱的形式很多。

前者分别靠“塞封”下部半球形膜瓣排水压缩和吸水膨胀作用，开通和封闭冲洗管出口以控制水流和冲洗水量。

此外由于小孔对水流的阻尼作用，冲洗阀还具有延时关闭性能。

后者的作用原理与前者相似，但控制机构设于水箱之外。

从构造特点分析，以上两例吸取了提拉活塞（活瓣）冲洗水箱的某些特点。

但可能产生一些新问题，如半球形膜瓣和球形膜瓣老化或关闭不严问题。

由此可见，为追求良好的节水效果，高位冲洗水箱基本构造形式的循环往复发展过程。

目前，国内同类产品的研制开发基本上处于这种状态。

据估计，采用新型冲洗水箱一般可节水50％以上。

三、延时自闭冲洗阀
延时自闭冲洗阀应属水流控制装臵（基本不能控制流量），多用于冲洗便器。

它是为取代以往直接与便器相连的冲洗管上的普通闸阀而产生的。

为了避免普通闸阀使用不便、易损坏、水量浪费大以及逆行污染等问题，延时自闭冲洗阀应具备延时、自闭、冲洗水量在一定范围内可调、防污染（加空气隔断）等功能，并应便于安装使用、经久耐用和价格合理等。

从目前见到的各种延时自闭冲洗阀的结构形式看多比较相似，虽型号名目繁多但尚难明确划分构造类型。

不同品种延时自闭冲洗阀之间的区别主要在于实现延时自闭功能机构的具体构造、各部位的组合方式、启动机械和配件材质等。

图14．5－5可说明延时自闭冲洗阀的基本组成部分和作用原理。

揿动压把时，波纹管被压缩，则活塞开启通水；释放压把后，因缓冲装臵的阻尼作用使活塞在波纹管弹力的作用下缓慢关闭（缓闭）而阻断水流。

另外，在冲洗阀的出口例设有
空气阻断装臵以防水流逆行污染。

多数延时缓闭冲洗阀的基本构造与作用原理。

这类冲洗阀主要靠开启后活塞上、下腔中水压缓慢趋于平衡的过程来实现延时缓闭功能的。

水流由下腔进入上腔，受到活塞壁上阻尼孔的限制。

冲洗阀的一次冲洗水量可由调整螺标调节。

延时缓闭冲洗阀的规格有DN20、DN25两种。

当水压为0．05～0．4MPa时，其冲洗强度为0．7～1．8L／s。

当揿按柄（钮）时间为3～4s时，延时时间约6～10s。

四、自动冲洗装臵
自动冲洗装臵多用于公共卫生间，以克服手拉冲洗阀、冲洗水箱、延时自闭冲洗水箱等只能依靠人工操作而引起的弊端。

例如，频繁使用或乱加操作造成装臵损坏与水的大量浪费，或者是疏于操作而造成的卫生问题，医院的交叉感染等。

自动冲洗装臵可分为水力自动冲洗装臵和电气自控冲洗装臵两类。

水力自动冲洗装臵由来已久，其最大的缺点是只能单纯实现定时定量冲洗，这样在卫生器具使用的低峰期（如午休、夜间、节假日等）不免造成水的大量浪费。

电气自控冲洗装臵即是针对这种情况而产生的。

1．光电计数自动冲洗装臵
这类装臵依靠光电效应按（人员）计数情况实现自动冲洗。

这类装臵的缺点是其工作环境不利、完全依赖外电源，一旦损坏或停电则不能工作。

2．时间自控冲洗装臵
这种装臵特点是正常情况下可按卫生器具高、低峰时间进行定时冲洗，冲洗周期在10～90min内可调，必要时夜间自动停止工作，断电时自动转入虹吸式水力自动冲洗。

安装这种控制装臵同普通虹吸式水箱相比，至少可节水80％以上，使用情况表明是种较理想的冲洗控制装臵。

该装臵由丹东大禹电器公司研制生产，现已普遍推广应用。