Economic Management Journal December 2013, Volume 2, Issue 5, PP.208-211
Economic Analysis of Water-saving Device with Higher Efficiency Replacement ——for example in Beijing Qi Si 1#, Ruirui Hao 2, Zheng Chen 2, Xin Zhao 2 1. Beijing University of Technology, College of Architecture and Civil Engineering, 100000, China 2. Beijing Municipal Water Conservation Office, 100000, China #Email:
siqi29@163.com
Abstract This paper made an economic analysis on the effectiveness of commonly used water appliances in Beijing market by means of survey, and it is revealed that the higher the cost is, the more effective the water appliances are. In addition, the main reasons behind the wide use limitation of the advanced appliance. Keywords: Economic Analysis; Water Instrument; Water-saving Efficiency
住宅更换较高效率用水器具的经济分析 ——以北京市为例 司琦 1，郝瑞瑞 2，陈征 2，赵昕 2 1. 北京工业大学，北京 100000 2. 北京市节约用水管理中心，北京 100000 摘 要：本文从市场调研出发，选择市场上节水效率较明显的用水器具进行经济分析，提出了目前用水器具行业节水效率 较高产品的普遍售价也较高，找出了限制高端产品在工程中广泛使用的主要原因。 关键词：经济分析；节水效率；节水器具
引言 开展节水技术和理论研究，是目前强化水资源管理，建设节水型社会的核心内容[1]。本文以北京市场常 用的用水器具为例，对居民综合用水进行较为全面的调查和分析评价，并研究了各类用水器具的节水水平 和潜力，探讨了选取节水效率较高的用水器具的初期投入和后期节省水费之间在经济方面的合理性。
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北京用水器具市场调研与选型 关于用水器具的市场调查，涵盖了北京市 3 类（根据市场规模定位）9 家建材市场，并以抽样形式进行
了研究。调查中我们发现，建材商场中中高档产品居多，如：TOTO、箭牌、科勒、高仪等都有不同程度不 同规模的专柜。而在建材城和建材供应站两种规格的市场中，中低档品牌都有涉及。中档的如：辉煌、申 鹭达、朝阳、中宇、惠达、法恩莎、九牧等，价格在 100～1000 元之间。建材市场集中的多是低档如 30～ 50 元的产品，这些产品的工厂也为中档品牌做代工，质量尚可，主要供应的是建材城一类市场。 通过询问售货员与进行网上调查，选取比较有代表性的花洒和龙头各两种，对其进行试验测试，并最 终进行使用经济性分析。
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用水器具不同压力下试验测试 - 208 http://www.emj-journal.org/
2.1 花洒试验测试过程 利用流态分析仪辅以其他装置进行试验。试验装置由变频水泵提供花洒测试所需的压力，水箱作为水 源，花洒的出水回流到水箱，以节约试验用水。花洒前的配水支管为 DN15mm 镀锌钢管。为了防止水泵提 供 的 压 力 区 间 跨 度 过 大 造 成 水 压 的 不 稳 定 、 使 花 洒 的 出 流 压 力 的 波 动 处 于 允 许 范 围 之 内 （ 0.10 MPa±0.01MPa，0.30MPa±0.02MPa,本试验装置采用两台变频水泵（扬程分别为 H=50m、H=30m)工作，分别 提供花洒测试所需的高压（＞0.2MPa）和低压（≤0.2MPa），通过变频水泵连续变频和调节手动阀门，可以 对试验所需的压力进行精确控制。电磁流量计（精度 5%），压力传感器（精度 2.5%），分别测定花洒的出 流量和引入压力，输出的电信号经电缆和采集卡传至电脑。利用了课题组初期开发的 Lab VIEW 软件，能够 将电信号转化为实际的流量值和压力值并进行数据保存。采集周期最小可达到 1/20s。本试验中每个淋浴花 洒进行 3 组平行试验，经过多次试验和校核，证明本试验装置能够满足试验要求。 根据《节水型生活用水器具》 CJ164-2002 的 5.4.1.2 规定：试验方法和步骤为（1）以直径 15mm 管件 连通淋浴花洒和通水试验系统；（2）通水使淋浴阀打开，淋浴器处于使用状态；（3）调节淋浴花洒进水 口压力；（4）测定单位时间流量值。本试验在测试时首先启动变频水泵，然后将水龙头完全开启，此时水 龙头引入的压力值可以显示在测试软件界面上，通过变频水泵连续变频和调节手动阀门将淋浴花洒引入的 压力值调节到所需测试压力值，待水流稳定后开始采集数据。
2.2 水龙头试验测试过程 根据相关标准，水龙头节水性测试应符合《节水型生活用水器具》CJ164-2002 的 6.1.1 规定；节水型水 嘴的检验应符合 GB/T18145－2003《陶瓷片密封水嘴》7.3.3 的规定，即水嘴按使用状态连接在供水管路 上，手柄开启到最大位置，进水口引入规定的压力值。 针对不同类型的水嘴测试方法为分别符合 GB/T18145－2003《陶瓷片密封水嘴》7.3.3.1（单柄双控水嘴 检测流量时，在冷水端将手柄开启到最大位置，再从冷水端转动到手柄热水端最大位置，取其流量最小 值）和 7.3.3.3（单柄单控水嘴检测流量时，将手柄开启到最大位置，取其流量值）的规定。针对节水型便 器冲洗阀的检测方法符合 QB/T3649 的规定。 水龙头在测试时任然利用流态分析仪，首先启动变频水泵，然后将水龙头完全开启，此时水龙头引入 的压力值可以显示在测试软件界面上，通过变频水泵连续变频和调节手动阀门将水龙头引入的压力值调节 到所需测试压力值，待水流稳定后开始采集数据。应用上述检测方法测定所选的试验样品分别在 0.05MPa、 0.10MPa、0.15MPa、0.20MPa、0.25MPa、0.30MPa、0.35MPa、0.40MPa、0.45MPa 下的出流量，数据采集 周期为 1/20s，即每秒钟采集 20 个流量数据。
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替代节水效率较高的用水器具的经济分析 现假设北京某栋 18 层住宅楼，属于Ⅱ类标准。共有 2 个门栋，每梯 2 户，户型均为错层式 2 室 2 厅，
总计 72 套。服务人口按 3.5 人/户计，居住人口为 252 人。为简化计算，只考虑每户安装 1 个龙头和 1 个淋 浴喷头。现将安装普通花洒、龙头的情况和选择用节水型用水器具的情况进行对比分析。按Ⅱ类住宅家庭 用水标准为 130～300L/人·d，因未考虑大便器用水，故用水定额取 100L/人·d，平均每种用水器具每人每 天用水时间为 278s，且设该住宅用水器具超压出流率为 50%，符合标准范围内出流量为 0.18L/s，而节水型 用水器具的节水效率为 25%，北京市水价为 4 元/m3。
3.1. 4 种情况的水耗计算 分别计算普通用水器具在无超压情况下的水耗，节水型用水器具在无超压情况下的水耗，普通用水器 具在超压情况下的水耗，节水型用水器具在超压情况下的水耗[2]。 使用普通用水器具在无超压出流情况下每月水耗： - 209 http://www.emj-journal.org/
（1）
252×100×30=756000m3
根据《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003 规定，出水流量大于 0.15～0.2L/s，即认定为超压出流。 设定该住宅超压出流量为 0.25L/s，则有超压出流情况下每月水耗为： （256×0.25×278×2×50%＋256×50%×2×0.18×278）×30=918067 m3
（2）
根据用水器具的前期调研，选定的 2 种水龙头市场售价 1#为 350 元与 2#为 25 元；2 种淋浴花洒为 3#为 990 元与 4 #为 50 元；根据工程应用实际情况，在该住宅全部应用同一品牌用水器具的情况下，厂家一般会 有 20%的折扣(根据实际情况而定)，故实际水龙头成本应为 280 元与 20 元，花洒成本为 790 元与 40 元。在 。
试验测试中，选定管网压力在 0.1Mpa 下，龙头半开（45 ）出水流量 1#为 0.04 L/s，2#为 0.12L/s；花洒流 量为 3#为 0.1L/s，4#为 0.25L/s。根据测试统计，1#水龙头在管网压力为 0.05Mpa、0.1Mpa、0.15Mpa、 0.2Mpa、0.25Mpa、0.3Mpa、0.35Mpa、0.4Mpa、0.45Mpa 下与 2#水龙头在同条件下相比，流量分别降低为 50%、33%、60%、53%、55%、62%、57%、54%、54%；3#淋浴花洒与 4#花洒相比在该 9 种压力条件下的 流量降低率分别为 44%、48%、50%、59%、67%、68%、67%、70%、72%。 表 1 2 种不同用水器具在不同压力下流量对比 压力（Mpa） 用水器具 1# 水龙头 2# 流量降低率 （龙头） 3# 4# 流量降低率 （花洒）
花洒
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.05 0.1
0.06 0.09
0.06 0.15
0.07 0.15
0.08 0.18
0.09 0.21
0.1 0.23
0.11 0.24
0.12 0.26
50%
33%
60%
53%
55%
62%
57%
54%
54%
0.09 0.16
0.12 0.23
0.14 0.28
0.13 0.32
0.12 0.36
0.13 0.4
0.14 0.43
0.14 0.46
0.14 0.5
44%
48%
50%
59%
67%
68%
67%
70%
72%
根据表 1 可知，1#与 2#相比在不同压力条件下的平均流量降低率为 53%，而 3#与 4#相比在不同压力条 件下的平均流量降低率为 61%。在使用 1#水龙头替代 2#水龙头、3#替代 4#花洒后，则该住宅在超压出流情 况下的每月水耗则为： ［128×0.25×（1-53%）＋128×0.25×（1-61%）＋256×50%×2×0.18］×278×30=613824 m3
（3）
无超压出流情况下，替代节水型用水器具后水耗为： 256×0.18×［（1-53%）＋（1-61%）］×278×30=330504 m3
（4）
3.2. 替代后的经济分析 使用 1#水龙头替代 2#水龙头的增加的成本为，256×（280-20）=66560 元；使用 3#喷头替代 4#喷头需 增加的成本为，256×（790-40）=192000 元，则 2 种用水器具均替代后增加投资为 25.856 万元。 在有超压出流的情况下，替代水龙头和花洒后每月水费可节省，［（2）-（3）］×4=1216.972 元；而在 无超压出流的情况下，替代水龙头和花洒后每月水费可节省，［（1）-（4）］×4=1703.784 元。 实际运行中，无超压出流的情况几乎不会存在，故在有超压出流情况下选择节水效率较高的用水器 具，通过水费节省的投资回收期为 258560÷1216.972=212.5 月≈17.7 年。
4
结论 通过对北京市场上的用水器具进行调研和不同压力状态下的流量测试，节水效率较高的用水器具售价
也较高，投资回收时间长，用户认可度低是限制节水效率高的用水器具在工程上应用的主要原因。掌握节 水科技，推动行业发展，对节水器具进行规模化生产，降低生产成本，使节水型用水器具能被更多人接受 和认可，是建设节水型社会今后发展的主要方向。 - 210 http://www.emj-journal.org/
REFERENCES [1]
王艳斌.建筑给排水节水措施探讨.河北北方学院学报.2007.2.23(1) 1[Wang YanBin: For the Water Supply and Drainage Water Saving Measures in the Construction. Journal of Hebei North University .2007.2.23(1) 1]
[2]
蒋兴林,卜增文.节水型建筑初探.中国资源综合利用.2007.2 (2)[Jiang XingLin. Bu ZhengWen: Study on Building a Watersaving, China Resources Comprehensive Utilization.2007.2(2).]
【作者简介】 1
司琦（1984-），男，蒙古族，学
2
陈征（1976-），男 ，汉 ，学士，
士，助理工程师，市政工程方向，
工程师 ，节水管理研究方向，河海
2011 至今，北京工业大学硕士。
大学给排水专业 1995-1999。
Email: siqi29@163.com
Email: vip95ccc@163.com
2
郝瑞瑞（1969-），女，汉,学士学
2
赵昕 (1988-) ，女， 汉族， 学士学
位，高级工程师，质量管理及标准
位， 2007 年 9 月-2011 年 7 月就读
化研究方向，1990 年毕业于沈阳工
于北京工业大学。
业学院机械工程系计量专业。
Email: mouyunshengx@163.com
Email: 1102346106@qq.com
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