0前言

　　 减压阀是建筑给水系统中压力控制的重要手段之一,近年来,随着绿色建筑、节能建筑的发展,建筑节水日益受到重视,给水系统支管减压又称分层减压或分户减压,在为用户提供比较理想水压的同时能够减少用水器具“超压出流”带来的浪费^{[[#LiuBHFormatZhuShiID_0#]]} ,是降低建筑水耗,贯彻“四节一环保”的绿色建筑理念,促进建筑节水的重要措施之一^[2] 。 《建筑给水排水设计规范》(GB 50015-2003,2009年版,以下简称“规范”)中提出建筑给水系统各分区最低卫生器具配水点处的静水压不宜大于0.45MPa,静水压大于0.35MPa的入户管(或配水横管),宜设减压或调压设施^[[2]] 。但是该规定主要从给水分区中防止给水配件承压过高而导致损坏的角度来考虑提出分区压力界限,对限制超压出流作用并不大。《民用建筑节水设计标准》(GB 50555-2010)进一步从建筑节水设计角度提出各分区内低层部分应设减压设施保证用水点处供水压力不大于0.2 MPa^[4] 。《节水型生活用水器具》(CJ/T 164-2014)要求节水型水嘴产品应在水压0.1 MPa和管径15mm下,最大流量不大于0.15L/s^[[2]] 。而实际上,根据笔者对南京11栋楼44个测点实测结果分析,所调查的快开龙头和陶瓷阀芯单把面盆混合龙头在0.1 MPa的压力下多数都满足对于节水龙头0.15L/s流量的要求,合乎目前节水型水嘴的要求。但由于测试点动压大多大于0.1 MPa,导致快开龙头半开状态和全开状态下超压出流率分别达到57%和接近100%,陶瓷阀芯单把面盆混合龙头超压出流率为62.5%。由此可见,采取支管减压措施控制配水点压力对于促进建筑节水非常必要^[6] 。《民用建筑节水设计标准》(GB 50555-2010)提出了支管减压的设计要求,但是支管减压措施的具体节水效果尚未有系统研究报道,也导致很多设计人员在设计中对支管减压措施不够重视。本文主要通过现场调查和实验室搭建测试台试验相结合的方法,对支管减压措施的节水效能进行了研究。

1 调查及测试方法

1.1 器具出流特征调查测试

　　 在宿迁市社会发展项目支持下,研究选取了宿迁市23栋10~24层之间的高层公共建筑作为研究对象,对其用水器具压力-出流量特征进行了测试。现场测试器具装置见图1,压力表测量范围为0~1.6 MPa,最小刻度为0.02 MPa,精度等级0.25。流量的测定采用容积法,即通过流满已知体积的容器(能够容纳30s以上水量)所需要的时间进行计算。测试点为室内已有陶瓷阀芯单把面盆混合龙头或洗涤盆快开水龙头,快开龙头根据出口有无节流网板装置以及半开(旋转45°)、全开(旋转90°)状态分别测试。测试时间选择为上午9∶00~10∶30及下午2∶00~5∶00,以避开用水高峰、水压不稳的时段。

1.2 支管减压测试装置

　　 通过对23栋高层公共建筑调查发现,由于不同单位用的同类卫生器具品牌不同,加之管材、使用年限等的差异,得到的数据一定程度上比较分散,只能获得统计性规律。为了进一步对不同压力下器具出流特征进行系统研究,并分析支管减压措施对器具出流的影响,在南京工业大学建筑给水排水实验室搭建了试验台进行试验。试验装置见图2。试验所用潜水泵扬程60m,流量10m³/h,满足器具测试压力范围及出流量要求,减压阀采用埃美柯Y22X-16T可调式减压阀(DN32,公称压力0.6 MPa,压力调节范围0.1~0.6 MPa)。试验用龙头购自某知名品牌厂商,本次测试主要针对常见的快开龙头半开(旋转45°)和全开(旋转90°)状态以及陶瓷阀芯单把面盆混合龙头全开状态超压出流情况进行了测试。调研中发现,目前建筑内安装快开龙头出口有无节流网板对其出流特征影响较大,因此分开进行了测试。 图1 器具出流特征现场测试装置示意 图2 器具出流特征实验室测试装置

2 结果分析

2.1 用水器具出流特征现场实测分析

　　 图3测试结果表明:快开龙头和单把面盆混合龙头出口压力对于出流量影响明显。《节水型生活用水器具》(CJ/T 164-2014)中要求节水型水嘴应在0.1 MPa和管径15 mm下,最大流量不大于0.15L/s(即9.0L/min)。根据日本提出舒适流量的概念,即在一定的水压下,用水器具的出流量能满足使用者的需求并不产生冲击、溅水的最佳流量。洗脸的舒适流量为8.5L/min(0.14L/s),手洗衣物的舒适流量为10.5L/min(0.18L/s),洗发的舒适流量为8.0L/min(0.13L/s),淋浴喷头的舒适流量为8.5L/min(0.14L/s)^[[4]] 。依此来看,除了测试的出口无节流网的快开龙头在0.1 MPa压力下出流量大于0.15L/s外,其他均符合节水型器具要求,但是实际调查测试的23栋建筑共计195个楼层配水点中,95%以上的配水点压力大于0.1 MPa,使得超压出流现象非常普遍。 图3 动压-出流量特征实测结果 分析发现,快开龙头(出口无节流网)全开和半开下的超压出流率分别为93.22%,78.6%;快开龙头(出口有节流网)全开和半开下的超压出流率分别为79.3%,69.2%。相对快开龙头而言,陶瓷阀芯单把面盆混合龙头超压出流率为38.1%,且只有当动压平均大于0.28 MPa,出流量才大于0.15L/s,可见由于超压带来的超压出流引起的用水浪费是一个普遍问题。在调查过程中一栋22层单位办公楼建成后由于变频给水系统管理不善停用,改为恒速水泵与屋顶水箱联合供水,管道进行了改造,屋顶水箱出水管从屋顶到底层未加装一个减压阀,导致底层供水压力近0.7 MPa,超压严重。事实上,在195个调查测点中配水点压力大于规范规定的卫生器具配水点静压不宜大于0.45 MPa以上的配水点也占到12%。 通过以上调查测试结果也发现,由于各个单位卫生器具品牌不同,使用年限等各不相同,同样压力下出流特征差异较大,比较难于互相对比和得出规律性压力-出流量特征曲线,因此,在实验室建立了支管减压测试装置进行了进一步研究。

2.2 给水支管减压实验室试验结果分析

　　 《水嘴用水效率限定值及用水效率等级》(GB25501-2010)要求水嘴用水效率限定值对应为用水效率等级的3级,即(0.1±0.01)MPa动压下,最大流量不大于0.15L/s;水嘴的节水评价值对应为用水效率等级的2级,即(0.1±0.01)MPa动压下,最大流量不大于0.125L/s,且其流量稳定性(0.3 MPa与0.1 MPa动压下流量差值)不应大于0.1L/s。从实验室减压测试结果图4a、图4b比较可以看出,总体来说,器具出流特征与用水器具处压力呈显著相关关系。对于快开龙头而言,出口无节流网快开龙头在0.1MPa下出流量为0.195L/s,不符合节水型器具的要求,而加装节流网的快开龙头不仅出水更平稳,且符合节水型龙头0.1MPa下出流量为0.15L/s的要求,因此,出口加装节流网能够在提高出水稳定性同时起到限流作用。但是,在高压下,都存在超压出流问题,且该类龙头全开状态下均不符合流量稳定性要求,出流量受压力影响明显。出口无节流网快开龙头在最高测试压力0.5 MPa下全开和半开下出流量分别达到0.510L/s和0.310L/s(见图4a),如能采用加装节流网快开龙头并采取支管减压措施将器具用水压力控制在0.20MPa,则其全开和半开状态下出流量可分别降至0.213 L/s和0.147L/s(见图4b),全开和半开下出流量分别降低58.2%和52.6%,在提高用水舒适性的同时节约了用水量,其他工作压力减压至0.2 MPa节水效能可通过图4中的拟合经验公式推算。 图4 试验动压-出流曲线 从调查实测和实验室试验来看,陶瓷阀芯面盆混合龙头的压力-出流量曲线相对平稳,符合水嘴用水效率限定值,水嘴的节水评价值以及流量稳定性要求,节水性能较好,但是出流量仍然随压力升高而增加,在0.5MPa压力下出流量达到0.24L/s,如能采用支管减压措施将器具用水压力控制在0.20MPa,则其出流量可降至0.125L/s,单位时间出流量降低37.5%(见图4c),符合我国节水型龙头要求且接近日本提出的洗脸舒适流量要求。其他工作压力减压至0.2MPa节水效能可通过图4c中的拟合经验公式推算。因此,给水设计中合理选择卫生器具且采取支管减压措施,在提高用水舒适性的同时可大大减少用水浪费。

3 结语

　　 通过对宿迁市23栋已有高层公共建筑用水调查和超压出流分析发现,所有调查对象均未设置支管减压措施,人均用水单耗超定额现象比较普遍,造成一定用水浪费。现场器具用水测试发现,所有调查的测点中,快开龙头(出口无节流网)全开和半开下的超压出流率分别为93.22%,78.6%;陶瓷阀芯单把面盆混合龙头超压出流率为38.1%,由于超压出流带来的用水浪费是一个普遍问题。进一步实验室试验表明,器具出流量与用水器具处水压呈显著相关关系,如能通过支管减压等措施合理控制水压,在提高用水舒适性的同时将大大节约用水量。因此,建议新建建筑给水系统设计中在合理选择卫生器具的基础上切实落实规范提出的支管减压措施以节约建筑用水量,对已有建筑可通过给水系统优化进行逐步改造,促进绿色建筑的发展。