缓解供水危机-住宅用节水产品能否胜任
摘要：为适应 社会 需要，2004年11月在北京举办了由北京市水务局主办的，北京市节约用水办公室和节约用水管理中心承办的首届“北京市节水型器具推广展示会”。有将近50家生产节水器具的 企业 和13位热心的市民带着他们的产品参展。展品包括节水型龙头、节水型便器、节水型水箱配件、节水型淋浴器以及节水型喷灌产品等节水型产品。无疑，这次展会为节水器具提供了展示的舞台，节水技术、节水意识更加深入人心，同样，也为人们选用节水器具提供了 参考 。本文将对节水器具的提出与社会的需求，节水器具的组成和结构，以及节水器具能否有效缓解供水危机进行一定的介绍。
关键词：供水危机 节水产品 节水器具 节水意识
对于住宅用户用水来说，节水器具可分为节水便器(大便器，小便器)，节水龙头，废水回收装置和恒温混水阀。
1 节水便器
1.1 发展 趋势
节水便器主要有直排式和虹吸式。直排式的特点是结构简单和节水，主要缺点是不能解决下水密封和返味 问题 ，卫生状况差。 目前 国际国内主要的座便器为虹吸式，采用“S”型水密封，基本上解决了卫生和密封的问题，经过长期的结构优化，其节约用水量也基本达到极限(3/6 L)。由于受到其工作原理和结构的制约，要想再有突破难度极大。此外虹吸式座便器也存在堵塞、剩水不完全是净水等原因引起使用不便及卫生问题。
虹吸式便器并非技术发展的终结。一方面，由于人类社会的发展和水资源的矛盾，人们对节水的要求不断提高，迫切需要更为节水的器具。另一方面，随着整体 科学 技术的进步和新材料的发明 应用 ，使得人们反思和攻克过去条件下不可能解决的技术难题，从而开拓出一片新的天地。目前国外市场上销售的多为一次冲水量3~6 L的虹吸式坐便器，由于虹吸式本身结构上的特点，很难将耗水量真正降低到3 L以下，而一些节水型便器一次冲水量小于3 L，又适合各种形式的上下水管道系统，所以在国际市场具有很大的潜力。对直排式便器的重新关注正是顺应当前 历史 条件下的必然产物。正是人们进一步节水的需求刺激了对更加节水便器的研发，而 现代 新材料新技术的融合应用使得人们攻克了致命的技术难题，从而解决了虹吸式便器所不能解决的问题，引发了技术和产品的进步。可以预计，在未来相当长的一段时期内，直排式节水便器必将成为技术发展和市场的主流。而下文介绍的压力流防臭节水便器、压力流冲击式节水便器和脚踏式高效节水便器就属于直排式的节水便器。
1.2 几种节水便器性能简介
卫生间节水，就减轻了污水处理负担;饮用水节水，就减轻了用户的费用;所以说节水就是减污，每节约1 m3水，同时也就减少了1 m3污水的排放，减少了1 m3污水的处理，目前全国大约有1亿台坐便器正在使用，如果都使用节水便器，节水前景可观，所以对现有的便器进行节水改造迫在眉睫。经过多年的 研究 与使用，节水便器的效果也越来越好。便器节水主要取决于3个方面：水箱及配件的设计、控制方式和安装改造的方便程度。
节水便器，就是能够在冲洗干净，不返味，不堵塞的前提下，有限地节约用水的便器。根据市场出现的节水便器类型，大致可分为：压力流防臭节水坐便器、压力流冲击式节水坐便器，脚踏型高效节水坐便器，感应式节水坐便器和双按钮节水坐便器以及免水冲小便器。
1.2.1 压力流防臭节水坐便器
其主要由四部分构成：采用陶瓷密封的联动式进水冲洗装置、便器座体、磁脱离排污密封装置及其他配件。
主要技术创新点
(1)采用直排式对现有坐便器的工作原理和结构形式进行了彻底改变，取消了S弯。
(2)采用磁脱离排污阀门密封，不漏一滴水，而且池内常存少量清水，洁净且无异味回返，可有效阻止各种气体、液体逆流，保证居室免受下水道内传染病毒(“非典”、流感等)的侵入。解决了直排式便器密封和返味的难题。
(3)采用陶瓷密封单阀连动式进水阀门，进水量准确，使用方便，不漏水。
(4)大、小便用水自动分档，大便冲洗少于3 L，小便冲洗少于1 L。
(5)无水箱，采用无动力等压管直接与自来水管连接，安装方便、简洁，节省空间。
1.2.1.1工作原理及使用 方法
当触发开关受到外力触动后，力传递到触发线上，由于触发线本身的物理力学特性再将初始力传递到强磁触发器上，使强磁的控制力与通过触发线传递的初始力瞬间抵消，同时瞬间抵消的控制力作为打开排污阀的起动信号，增压的水随即旋转喷出，形成强大的冲刷力。污物排除后，强磁恢复控制力，排污阀接收到强磁信号后，受力瞬间关闭，起始开关回位，触发线回位，等待下一次外力触发。
污物经过直排式排污过程后，在管道内的水平冲出距离在5米以上(达到国家标准要求)。现有坐便器在管道内的冲力主要来源于虹吸过后的的渗水力，这也是其用水量大的原因之一，而特节水型洁便器采用直排式冲洗原理，虽然用水量少，但污物自身的重力加速度使得污物在下落后有了一个初始速度，再加上水的冲力，完全可以将污物冲出的距离达到国家标准的要求。
1.2.2 压力流冲击式节水坐便器
结构见图1
1 节水水箱(塑料密封压力水箱) 2 呼吸阀 3 进水阀 4 过压阀 5 陶瓷水箱 6 进水管 7 水管接头 8 橡胶垫 9 螺母 10 节水便器 11 放气阀
图1 压力流冲击式坐便器结构示意
其核心部件就是呼吸阀和放气阀，呼吸阀可以实现保证封闭水箱的压力，同时不扰动管网压力的作用。
1.2.2.1 工作原理
利用公共管网压力，将水储存、压缩到封闭的压力水箱中，直至水箱与外界管网压力平衡。待使用冲洗时，按下控制阀使排水阀上部气体通过泄压管与外界大气沟通，压力下降，产生压差，下部压力水推开排水阀使压力水冲击推动将污物排出，利用相当于20~40 m高的水柱压力，产生极高的瞬时流速和流量，能够实现利用不到4 L的水就能够冲洗干净的效果。为保证压力水的冲击性能，坐便器设计两个水道，一个水道为较小截面积的沿坐便器上圈的环形水道，水道上斜开出水角度按逆时针方向喷射的较细的7个小孔，使流出的水流形成向下的环形漩涡状;另一个水道直接冲向污物，并形成喷射作用的水道。
对原有坐便器的改造比较方便，只需将原水箱组件拆除，把由全密封的高强度塑料水箱和橡胶密封件组成的组合体放入即可。也就是说，该产品不仅能够适合直排，也适合虹吸式的排水方式。
市场上还有另外一种应用管网压力的节水便器，而且不设水箱，利用一个电磁阀控制水流，电磁阀将管网压力水直接排入便器内盆，
1.2.2.2 存在问题
目前市场出现的该类型节水坐便器不能区分大小便，仍然存在节水空间;第二，当管网压力不足时，它的工作也将受到一定 影响 。
1.3 其他节水坐便器
1.3.1 脚踏型高效节水坐便器
采用脚动方式控制水流，可防治病毒传染。直排式排水，采用水封、机械水封、止回阀等3道防臭措施，防臭效果好。除采用直排方式排水以外，它还应用了一套全新的进水控制组件，控制方式采用脚动，
1.3.2 感应式节水坐便器
将时间作为控制变量，根据时间的长短控制排水量，而且水箱的水位可以调节。
1.3.3 双按钮节水坐便器
按大小便用水量的不同设置两个按钮，以分别控制水流量。而且可以根据冲洗情况及时使按钮复位，减少不必要的损失。
1.4 节水便器性能比较(见表1)
其中压力流冲击式节水坐便器和脚踏型高效节水坐便器都采用直排式，取消了存水弯，不存在堵塞现象，为了防止臭味，需采取必要的密封措施，在这一点上，这两种产品都作了很多工作，采用多道密封，防臭效果好。他们不仅对水箱进行了改进，而且为了达到冲洗干净的效果，还对便器内盆的造型和尺寸进行了科学的改进，可使水流产生高速高效的冲击效果。通过现场的演示试验，他们都能够高效地将污物排除，而且节水效果明显。感应式节水坐便器和双按钮节水便器仍然采用传统的虹吸式排水方式，这两种节水型坐便器只对控制部分进行了改进，可区分大小便，根据实际情况选择排水量，控制灵活方便。
从市场节水便器看，设计思路新颖，改进类型多样，节水效果良好，技术日臻成熟。可以直接应用到实际中去。除有的产品价格高以外，大部分都能够被一般消费者接受，不存在价格瓶颈问题。如果将不同类型的节水便器在现有基础上再进行一定的改进，比如，将感应开关或者脚踏开关应用到压力流冲击式节水便器中去， 或者将单按钮的控制方式改成双按钮的控制方式，节水效果和控制方式将更加良好。
表1 不同节水便器性能比较
|
便器类型 |
一次冲刷水量 |
水箱 |
排水方式 |
控制方式 |
防臭效果 |
改造程度 |
|
|
大便/L |
小便/L |
||||||
|
压力流冲击式 |
1~3 |
有 |
虹吸式或直排式 |
按钮 |
好 |
方便 |
|
|
无 |
直排式 |
一般 |
不方便 |
||||
|
脚踏式 |
3 |
1 |
无 |
直排式 |
脚踏 |
好 |
不方便 |
|
感应式 |
6 |
3 |
有 |
虹吸式 |
感应 |
好 |
不方便 |
|
双按钮式 |
6 |
3 |
有 |
虹吸式 |
按钮 |
好 |
方便 |
|
传统虹吸式 |
6 |
6 |
有 |
虹吸式 |
按钮 |
好 |
|
国务院国办发[2004]30号文件提出，组织实施资源节约重大技术示范，推广应用先进高效的节能、节水设备和器具。随着政府限制坐便器用水量不得大于6 L政策的出台，节水型坐便器会越来越受到人们的青睐。
1.5 免冲水小便器
该产品结合 中国 国情，汲取国外先进技术，攻克了各种技术难关，自己研发制造的节水产品。这种免冲水小便器的核心部件是装在小便斗底部的塑料滤罐，滤罐中的密封性液体在能够有效将尿液和大气隔开，形成一层密封屏障，滤液能够将尿液有效过滤，将气味封闭在滤罐中，达到了不用水冲洗而且防臭、不结垢、卫生的目标。北京市市政管理委员会委托北京市环境监测站对已安装免冲水小便器的厕所进行氨气和臭气强度的检测，结论是“免冲水小便器为 目前 比较可行的具有节水性能并能够 应用 的产品”，该产品完全达到了《城市公共厕所卫生标准》二类厕所要求。
图2 免冲水小便器结构示意
其结构见图2。尿液经防溅罩通过泻尿孔均匀地流入阻集器中;流入阻集器中的尿液穿过阻集液漂浮层进入中心管，该液体漂浮层形成一道屏障，密封了污水管中气体溢出的通道，使尿味不能散发到空气中;阻集液为50 mL的蓝色液体，该液体阻燃，-200C不凝固，至少维持6个月的使用期限并很容易的进行补充。阻集器可以存住长期使用过程中产生的残余尿碱，并可在阻塞时通过清理而轻易地去除。 为使小便斗内壁不结垢，免冲水小便器依据尿垢以及异味产生的原理，通过采用 现代 纳米技术和高 科技 涂层技术，使免冲水小便器具有高密度的憎水性，从而防止了尿液的滞留和渗透，大大降低了尿液的异味。为保证免冲水小便器的正常使用，阻集器内的液体视使用程度需要每年补充1~2次。
2 节水龙头
常用的节水龙头的节水 方法 可分为加气节水龙头，限流水龙头和增氧防垢淋浴喷头。其中加气节水龙头和限流水龙头都是通过加气或者减小过流面积来降低通过水量的。这样，在同样的使用时间里，就减少了用水量，达到节约用水的目的。而增氧防垢淋浴喷头虽然也是在出水口部进行改进，但是它改进的更彻底。同样减少过流量，而且还增加了吸氧舱和增压器，不仅减少了过流量，还使水流富含氧气(见图3)。对于普通的喷头来说，停止使用时喷头内部仍然会有滞留的水，这样，长时间以后就会有水垢的富集，而这种防垢喷头没有容水腔，水流直接喷射出去，停止使用时不积水，减少产生水垢的机会。
图3 增氧防垢淋浴喷头结构示意
3 废水回收装置
这里所说的废水回收装置就是能够将洗脸洗菜的水进行收集并过滤，并能够自动冲厕的装置。
4 恒温混水阀
主要用于冷、热水的自动混合，为单管淋浴系统提供恒温细雨用水。一台混水阀可带多套淋浴喷头同时工作。为达到恒温控制，在混水阀内部设有压力平衡装置，当冷热水单路供水时，混水阀自动切断另一路给水，形成保护。
5 结语
纵观以上各种节水器具，他们都具有自主知识产权，都是从实践中来，都能够解决具体 问题 ，对于节水都能够起到很好的作用。可见，在住宅节水上，我们具备了前提条件，下一步就是如何让消费者能够接受，使节水器具走进千家万户。
同时，我们也要看到，包括住宅用水在内的城市公共设施用水占城市供水总量的35%，节水空间毕竟有限。而城市 工业 用水占城市总用水的60%(北方城市数据)，因此，挖掘工业用水的节水潜力，提高工业用水效率应该放在城市节水管理的首位。水利部最新统计显示，2003年我国万元GDP用水量为465 m3，是世界平均水平的4倍，显示出我国水资源利用方式粗放、用水效率非常低下。这项统计还表明，全国工业万元增加值用水量是发达国家的5至10倍。水的重复利用率为50%，而发达国家已达85%。我国节水事业任重道远。
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