節水系統輔助用戶節水意識構建

康輝+盧文博

摘要：本文以統計質量控制的方法找到家庭水資源浪費的問題，并通過產品節水系統模塊的設計，輔助用戶構建節水省水的意識，最終實現節約水資源的目的。

關鍵字：節水系統節水意識構建節水產品設計節水提醒模塊

一、家用水資源情況

（一）通過系統圖法明確用戶用水問題

對于節水問題的要素通過一般城市家庭用水問題親和圖進行分類，找到主要原因，如圖1。

通過圖1可以看出，造成水浪費的因素主要有人本身的節水意識、用水方法存在問題、設備的設計缺陷造成的水浪費。

（二）用戶用水問題分析

對于人的節水意識的提高以及節水方法的改善，需要社會加大宣傳節水力度，促使人們了解節水的方式以及重要性，同時可以通過產品輔助人們生活用水習慣，潛移默化改變人們用水習慣以及節水意識。

首先，熱水器缺少水量測量與提醒模塊，建構熱水器水量提醒模塊可有效影響用戶對于自身用水量的關注度。另外，太陽能熱水器水資源浪費嚴重，其管路越長，所浪費的水資源越多，尤其冬季時的浪費問題尤為明顯，用戶基本都會將管路里的冷水浪費掉。這個問題并非用戶意識造成，產品本身缺陷導致。[1]

（三）確定用戶節水設計方向

針對以上問題及相關用水設備節水設計的現有市場，整套節水系統主要分為三個方向：

第一，目前市場上熱水器沒有用水量提醒模塊，可以在熱水器中增加此模塊，從而設計熱水器用水提醒裝置，通過提醒模塊影響用戶對自身用水量的了解與需求；第二，如果有太陽能熱水器用戶，則需要設計太陽能熱水器冷水回收系統，以輔助用戶養成水資源回收的習慣；第三，設計二次水回收利用裝置。

二、節水系統設計方案

（一）熱水器水量提醒裝置的設計

針對現有熱水器進行功能進行相應調整，增加節水顯示及提醒模塊，通過長期提醒模塊的影響，使用戶對自己用水量有基本一個認識，從而改變用戶用水習慣，從用水提醒到用戶自我用水量意識形成，逐步建構用戶節水意識。

（二）太陽能熱水器冷水回收裝置設計

1.頂式太陽能熱水器年浪費水量調查與統計

以一個使用定是太陽能的三層用戶為例，對其年浪費的水資源進行統計。

表1[3]為一般用戶用水習慣統計，根據常識，用水量區別可分為冬夏兩季。冬季每個家庭熱水使用次數總計93次，另外冬季午飯后、晚飯后洗碗共14次，按一周洗衣服1次冬季普通家庭平均每周用熱水次數（兩次用熱水次數間隔時間大于10min）約為108次。但是，每次洗漱時間、飯前洗手時間較為集中，因此管道內熱水不會冷卻，所以，每周開啟回流裝置的次數為52次。

考慮到氣候因素，春秋季與冬季相比洗浴熱水需求基本持平，但其在三類熱水需求中所占比重明顯上升，廚房用水與洗衣熱水需求減少。夏季冷水溫度較高廚房和洗衣基本無熱水需求，熱水多用于洗浴。因此，夏季只保留洗浴用熱水次數，春秋季保留洗浴、洗衣、洗漱用熱水次數。由此得到年回流裝置使用次數k為：1365次。[2]

根據分析對象為6層樓高，則平均太陽能水管長度為3層樓的長度取3*3=9m，管道直徑d取20mm=0.02m，根據公式3-1得出管內的冷水量為：

因此一個三層頂式太陽能住戶一年浪費水量為3.86t，日浪費水量為0.01t。根據頂式太陽能的特點，樓層越低，浪費水的量就越大。

2.頂式太陽能冷水回流裝置設計

在太陽能水箱底部增加一個回流小水箱，每次管道中的冷水依靠重力回流到小水箱中，小水箱滿了以后通過水泵抽回到太陽能水箱中，以此完成冷水的收集。

對頂式太陽能的改進進一步節約了家庭用水量，通過對太陽能裝置的改良，進一步提高水資源節約效果的同時也進一步影響用戶對于水資源節約意識的構建。

（三）二次水回收裝置設計1.家用二次水量統計分析

查閱相關資料，僅以北京市為例，2010年人均日用水量為174.9L≈0.17t，理想狀態下，所有用水都可以進行二次回收，但是考慮到過程中有所浪費，同時還要進行一些過濾，因此按人均用水量的50%進行二次回收水量的計算，則北京市人均日二次用水回收量為0.09t水，則年人均二次用水回收量為31.03t。

2.二次水回收裝置設計

二次回水裝置的主要設計是首先通過管路活直接回收二次用水，例如，洗澡水，洗漱用水，但是其中在收集口處需要添加過濾網，以免堵塞管路，再利用文丘里管內流壓力小于外界壓力的原理，將回收回來二次用水注入到馬桶當中，或通過單獨的水龍頭混合自來水一并出來，從而實現二次用水的再利用。

三、整體節水計算

綜合這三者設計，可有效節約家庭用水，經過計算，僅使用太陽能冷水回收與二次用水回收這兩樣裝置，一般城市家庭日用水量就可以節約大約0.1t，年節約大約34.71t水。

假設一個城市有100萬戶居民，其中有30%使用頂式太陽能熱水器，則該城市每年節水量為：

Vm=1000000*0.3*3.68+1000000*31.03=32134000t

即該城市每年可節水約3213.4萬噸水。

不僅實際節水效果明顯，通過產品開發與改良對于用戶節水意識的構建與改善也具有相當的意義，通過產品實際的效果，使用戶建立起對于水資源的珍惜意識。

四、總結

整套節水裝置的設計不僅在功能具有節水的社會價值，對于用戶節水意識的構建更具有引導、指向的作用，從產品角度出發喚醒用戶對于水資源節約的意識。

參考文獻

[1]杜曉輝.北方城市住宅太陽能人均熱水用量研究[J].建筑科學，2011，8，27（8）：37-41.

[2]崔新明，廖春波，李敏妃.高層住宅太陽能熱水系統集熱面積調查與研究[J].建筑技術，2011，42（1）.