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校园节水模式与新技术应用研究
2019-12-09 14:57 后勤基建办公室 

一、高校水资源管理情况

高校水资源管理是一个涉及方方面面工作的综合工程,从对 45 所高校的调查走访和相关数据统计情况看,喜忧参半。可喜的是各级领导对节水工作越来越重视,已将这项工作列入了“十三五”高校后勤工作的重要规划,投入的人力、物力和财力越来越多,成效在逐步显现,但离国家的政策要求还有较大差距,面临的形势还较为紧迫,必须下更大力气,真抓实干,奋发进取,勇于创新,方能不断凸显新的成效。一是要切实增强各级的节水意识。节约用水是我国的基本国策,高校作为城市水耗大户,作为培养人、教育人的地方,必须发挥引领作用。要切实把节约用水作为创绿色校园的一个重要举措,纳入整体建设规划之中,从人力资源安排到资金拨付要予以倾斜。高校后勤节能管理部门,要定时将工作重点从节电向节水方面转移,全面落实国家有关节水的政策精神。要特别重视对师生节水意识的培养,通过持续的宣传教育以及必要的激励手段,帮助师生养成节约用水的良好习惯,使节约用水在校园形成风尚,真正发挥社会表率作用。二是要科学合理地规划水源。为保护环境,近年来国家对地下水的开发利用及治理出台了相当严格的政策和标准,对违规、超量开采行为予以经济处罚。与以往相比,学校自备井供应的水价已没有了价格优势。鉴于此,已在使用地下水的高校应尽可能减少地下水的开采,并及时评估地下水开采对地质的影响,防止发生次生灾害。要加大中水回用及雨水收集的力度,有条件的学校都应按照国家及各省(地区)的规定,推广中水、雨水利用技术,使高校水源多样化、科学化。三是要重视对地下供水管网的监测。相关资料表明,我国地下管网的漏损率普遍在 20%以上,调研的 45 所高校大部分建校时间较久远,初步评估漏损率都在 25%以上,北方地区部分学校甚至超过了 30%。现在绝大多数高校都在采用人工探漏方式探漏,效率低且只能间歇性探漏,即使在一定时间内查出了若干漏点,也不能保证往后不在其余地方发生漏损。目前市场上除 DMA 分区计量技术外,已出现地下供水管网渗漏监测平台,利用大数据和AI 技术对地下管网实施监测,自动确定渗漏位置并报警,可将地下管网漏损率控制在 10%以下,建议加以推广应用。四是要加大对节水的综合投入。人员配置方面,高校后勤部门应设置专门岗位,专职专业管理节水工作;资金投入方面,要加大力度,建议普通高校每年从修缮资金中拨付不少于 5%、部属高校保证修购专项资金的 10%用于节能节水技术改造;政策引导方面,应积极向国家各部委及各省市发改、工信、住建等部门反映高校节水的实际情况,争取政策倾斜以及财政资金的支持。

二、校园节水新技术

众所周知,地下供水管网的漏损,一方面浪费了部分取水、处理和输配的成本,另外一方面还要增加投资用于增加水量、提高部分地区的水压一级更换、维修破损管道及管道配件设施。高校校园由于地下供水管网使用年限较长,老化较严重,且缺乏专业、科学、有效的管理,成为地下供水管网漏失的重灾区,部分高校的管网漏损率甚至超过 25%。因此,能够及时找到漏水点,并加以修复,成为校园节水工作的重要环节。地下供水管网因其走向不明、材质各不相同等原因,对于漏水点的检测与定位一直是一个难题,虽然可以用于漏水点检测的设备与技术众多,但是都难以发挥很好的效果。目前,地下供水管线检漏的方法主要有人工听音法和 DMA 分区计量法:

(1)人工听音法人工音听法是根据管道发生漏损时,管道中的水与漏水点产生摩擦发生振动产生噪音的原理,通过听漏棒、电子听漏仪、噪声自动记录仪等设备检测漏水时发出的声音对漏点进行定位的方法。人工音听法是目前使用最广泛的漏水点检测方法,具有简单、投资小等优点,但该方法对于检漏人员的水平要求较高,且无法及时发现漏水点,对于大面积管网的漏水点检测难以发挥较好的效果。

(2)DMA 分区计量法DMA 分区计量是将供水管网分隔成独立区域,采取关闭阀门或安装流量计,形成虚拟或实际独立区域。在高校校园供水管网的实际应用中,是在将根据不同的用水性质,将校园划分成不同的用水区域,并加装水表,同时在各区域内的各个用水单元内加装水表,形成从属关系明确的水表计量系统。通过各级水表的差值,可以定位出供水管网存在漏损的区域,并较为精确的获得供水漏损量。DMA 能够检测出漏水区域,但无法及时第一时间发现漏水区域,需要通过一段时间的数据累计及排除各级水表间的误差方能完成漏水区域的检测,且无法完成对漏水点的精确定位,需辅以人工音听法对漏水点进行精确定位。因此,无论是人工音听法还是 DMA 分区计量在高校校园供水管网漏水点的检测及漏损的控制仍存在较为明显的缺点。

近年来,国内厂家根据管道发生漏损时,管道中的水与漏水点产生摩擦发生振动产生噪音的原理,结合声振传感器技术,无线通讯技术及大数据分析技术等新兴技术,研发出一套供水管网渗漏报警系统。该系统通过安装在阀门或管道外壁的探漏仪捕捉漏水音频信号,再利用无线通讯技术将信号传输至部署在云端的分析中心,与漏水模型库进行大数据比对分析,识别漏水并定位漏点。

(1) 渗漏报警系统的特点

供水管网渗漏报警系统是一套先进的主动型供水管网漏水监测预警系统,解决了以往人工探漏效率低下的问题,真正意义上减少了地下管网供水途中不必要的浪费。让整个地下管网的运行状况处于严密的监视之中,一旦出现漏水情况,能够及时发现并准确定位,极大地提高了后勤水务管理工作者的工作效率。该系统主要特点下:  

针对目前国内管道的材质、型号特点设计供水管网渗漏报警平台,无需破管,通过直接吸附在管道壁或阀门上的探漏仪采集管网漏水信号;

支持多种无线网络通讯技术进行无线数据传输,通过探漏仪直接把数据发送到服务器中,提高数据收集效率,大幅度降低了使用单位的设备成本及人工成本;

系统利用信息化手段和“大数据”技术对采集的数据加以整合分析,寻找规律并识别异常事件,尽可能地缩短监测到发生管网漏损的时间,从而达到降低漏损和消除部分供水安全隐患的目的;

系统的后台管理软件并入到后勤部门内的统一管理系统中,进行系统化管理。

(2) 渗漏报警系统的创新点

供水管网渗漏报警平台是通过对管道水流的声音信号进行获取和分析来确定地下管道漏水情况。对比传统检测手段在技术上有以下几个创新点:

 现场探漏仪采用高灵敏度传感器检测微弱的水流信号;

 每个探漏仪独立工作,自动路由,提高网络的可靠性和容错能力;

 探漏仪低功耗设计,长达十年的工作寿命;

 基于大数据统计模型的漏水判别算法;

 系统具备自学习能力,通过漏水数据的积累,不断提高识别的准确度。

(3) 渗漏报警系统的应用

近年来,北京大学、北京交通大学、北京外国语大学、厦门大学、南京理工大学等国内数十所高校均通过建设管网渗漏报警系统对管网渗漏情况进行监测,第一时间发现管网渗漏,及时修复,取得了很好的节水效果。厦门大学在该系统上线前,思明老校区管网漏损率高,水资源浪费严重,PE 管爆管情况多,维修难度大、成本高,停水时间长,师生投诉多,对后勤工作造成的压力巨大。供水管网渗漏报警平台于 2015 年 10 月上线运行,共在厦门大学的 9 个区域安装了 289 个探漏仪进行监测。在运行不到两个月的时间里就监测到法学院、博学路、专家楼等 5 个漏点。漏水类型包括:PVC 供水管开裂、铸铁管接头松动、铸铁管生锈老化渗漏等,监测到的漏点漏水量大至 25 吨/小时,小至 0.5 吨/小时。该项目运行至今 2 年多的时间,累计发现漏水点 40 余个,节省水费达 200 多万元。

三、校园节水模式

模式的创新和推广是高校开展节水工作的重要基础。目前各高校节水大体有三种模式:一是自主管理+设备采购,即从后勤经费中拨出一部分资金,根据节水应急需要采购设备,由水电管理部门自行管理,是一种被动的节水管理模式,但在各高校中比较普遍。二是购买服务,即针对如地下供水管网探漏、中水雨水处理系统维护等工作,因自身不具备技术基础,学校直接与校外专业公司签订合同,向市场采购服务。三是合同节水模式,即节水服务企业与高校以合同形式,为学校节水项目筹集资本,集成先进实用的节水技术,并组织实施节水改造,提供管理与服务,从节水效益中收回投资、获取利润。

比较上述三种模式,结合大多数高校后勤资金紧张,缺乏技术管理资源等客观情况,合同节水模式对于大多数高校来说,应该是较为有效和易于接受的模式。但由于操作程序较为复杂,一些高校对相关政策不够了解,加之市场还在培育过程中,调研的高校中还鲜有尝试。为帮助高校丰富节水的商业模式,特别是解决现实节水资金、技术、管理不足的问题,我们通过与企业讨论、分析已有成功案例、聘请专家讲解咨询,以及与高校一起共同探讨等形式,在总结合同能源管理 EMC 经验的基础上,对合同节水模式进行了较为深入的研究,提出了在高校推广这一模式以及操作的基本思路。主要包括以下几处重要环节:

(1)项目可行性探讨

高校是否能开展合同节水管理模式,取决于三方面因素:节水空间、市场发育度、领导观念。尤其强调的是,合同节水项目的实施离不开高校领导的认可与支持。合同节水管理是一个比较新的概念,加之合同年限较长,有的高校领导担心不能在自己任期结束合同,会留下“后遗症”,因而决策起来不免有些畏手畏脚。因此,应加大对合同节水管理的宣传力度、普及合同节水的理念,要开展合同节水模式的研讨,让各高校领导全面深入的了解、学习合同节水管理,及时更新观念,为合同节水在高校的展开奠定基础。

(2)合同节水基本操作流程

大多高校都有合同能源管理(EMC)的经验,通过 EMC 对学校照明、空调、热水等进行节能改造,对合同能源管理流程有一定的了解,合同节水管理与 EMC 操作流程基本相似,在此不做赘述。

(3)合同节水管理项目操作的关键环节

基准水耗、项目边界的确定

   确定基准期(形成基准水耗的时间);

 确定基准线;

 确定基准水耗;

 技术方案的审核

 方案设计是否符合项目实际,有无明显的漏洞和瑕疵;

 改造工程对本单位的正常工作生活有无重大影响;

 设备是否符合国家强制规定的证明文件;

 新技术应用时与现有系统的统一性和兼容性

(4)招投标

(5)节水效益分享问题

(6)节水效益支付问题

(7)运营与管理

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