Phung 1  

Thuy Phung  GEOS 206 Professor David Dethier, Stephanie Boyd and Amy Johns Final Project 5/18/2010    

Planning for Water Use in the new Sawyer Library 

Install Dual‐flush Toilets to Save Water 

  

Introduction 

  Fresh water is a valuable and finite resource, yet too often taken for granted when we 

have it in abundance. Having clean piped water in the house for all purposes from drinking to 

flushing the toilets often makes us forget the fact that as of 2009, more than 884 million people 

in the world still lack access to clean water and 2.5 billion remain without improved sanitation 

(UNICEF, “Water, Sanitation and Hygiene,” 2010). Furthermore, the world’s fresh water 

resources are dwindling due to a combination of population growth, overconsumption, 

contamination, and climate change. As for the United States, the EPA reports that “at least 36 

states are anticipating local, regional, or statewide water shortages by 2013, even under non‐

drought conditions” (EPA WaterSense, “Water Supply and Use in the United States,” 2008). This 

is not to mention the negative impacts of human water use on different species and the 

ecosystem. Therefore, better water management with an emphasis on conservation is strongly 

needed if we want to solve this current and future water crisis.  

Phung 2  

Surprisingly, the largest user of water in homes in the United States is the flush toilet, 

which accounts for nearly 30 percent of household indoor total water use (EPA WaterSense, 

“Toilet,” 2010). The toilet not only requires but also contaminates large volumes of potable 

water. The amount of water required by toilets in the United States has decreased by up to 75% 

due to the National Energy Policy Act of 1992 which mandated that new toilets use no more 

than 1.6 gallons per flush (Gleick, 2003). However, greater reductions can be made, and one 

easy and efficient way is to install dual‐flush toilets. Dual‐flush toilets are widely use in Australia, 

Europe, and Asia. In fact, water‐stressed Australia has mandated the use of dual‐flush toilets 

nationwide. Several municipalities and states in the United States with a high risk of drought 

have also adopted similar measures, such as California which recently passed a bill that requires 

new toilets to meet the high‐efficiency standards of 1.28 gallons per flush (gpf) (Ramde, 2007). 

Nevertheless, dual‐flush toilets are still a relatively new technology and are just catching on in 

most of the United States. 

In this project, I examine the feasibility of installing dual‐flush toilets at Williams College. 

Williamstown does not face water shortage due to the large annual quantities of snow and rain; 

however, for environmental and educational purposes Williams College should try its best to 

conserve water. Most of the toilets and urinals on campus meet the Energy Policy Act of 1992 

requirements (1.6 gpf for toilets and 1.0 gpf for urinals) (Jensen, Ken). However, there are 128 

toilets that exceed this standard (Diuguid, Danielle). There is currently only one dual‐flush toilet 

on campus in Kellogg House which was home to the Center of Environmental Studies, but the 

building was closed in 2008 since it stood in the way of the Stetson‐Sawyer library project (Boyd, 

Stephanie). As installing new toilets is easier than replacing existing ones, I decide to look at the 

Phung 3  

new Sawyer Library (Figure 1 and 2). The building was scheduled to be completed by 2011, but 

has been put on hold since 2008 due to the financial crisis. The purpose of my study is to find 

out how much water will be saved in the new library by installing dual‐flush toilets instead of 

low‐flow toilets as currently planned. From there, I will discuss the benefits, costs, and 

challenges of installing dual‐flush toilets campus‐wide. 

 Figure 1: View from Paresky Center when the old Sawyer Library has been razed and the new library is completed. Source: http://library.williams.edu/news/290  

 Figure 2: Watercolor rendering of Stetson‐Sawyer Project when completed, by Sarah McNair. Source: http://www.williams.edu/go/stetsonsawyer/finalview.htm 

Phung 4  

Settings  

 The  new  Sawyer  Library  will  be 

attached to a renovated Stetson Hall. The 

Sawyer building is going to be a library/ IT 

complex.  Apart  from  replacing  the 

current Sawyer Library,  it will also house 

the College Archives,  the Chapin  Library, 

and  the OIT  Center  for Media  Initiatives 

(Pilachowski,  David).  As  an  academic 

building,  the  water  usage  of  the  new 

library  is  lower  than  that  of  residential 

dormitories,  making  it  easier  to  install 

low‐flow fixtures.  

 

Method  

To predict the water use in the new Sawyer Library, I first study the North and South 

Academic Buildings since these three buildings all belong to the Stetson‐Sawyer Project. The 

North and South Academic Buildings are office/ classroom buildings; they were completed in 

August 2008 and were recently named Hollander Hall and Schapiro Hall respectively. Designed 

by the same architects Bohlin Cywinski Jackson, Hollander Hall, Schapiro Hall, and the new 

Library share many common features. They all seek LEED certification from the US Green 

Phung 5  

Building Council, and Hollander Hall and Schapiro Hall were recently awarded LEED Gold Status.  

One of the criteria for LEED certification is water efficiency, and LEED has a specific template to 

calculate water savings by installation of low‐consumption fixtures. To measure the accuracy of 

this calculation method, I first compare the estimate and actual water usage of Hollander Hall 

and Schapiro Hall to see how well they match up. After that I use the LEED template to calculate 

water savings in the new Sawyer Library when going from low‐flow toilets to dual‐flush toilets. 

The most important thing to note is that the LEED methodology is based on estimated occupant 

usage and fixture flow rates instead of fixture counts as in traditional calculations. Estimated 

occupant usage is calculated by multiplying Full‐Time Equivalent and transient occupants with 

the appropriate fixture use rates (LEED for New Construction Version 2.2).  In other words, 

what matters is the efficiency and usage frequency of the fixtures, not how many fixtures there 

are in the buildings.  

 

Results 

The complete LEED water efficiency form for Hollander Hall and Schapiro Hall is included 

in Appendix 1. The installation of low‐flow water closets, non‐water urinals, and ultra low‐flow 

lavatories in these two buildings results in a 40% water saving compared to the baseline case of 

conventional fixtures. The estimated annual water consumption of the two buildings is 237,817 

gallons/ year, which is close to the actual usage of 286,484 gallons for fiscal year 2009 (July 

2008‐June 2009) (Boyd, Stephanie). This gives me reasons to believe that my estimates of water 

use in the new Sawyer library using the same techniques will be quite accurate as well.  

Phung 6  

  The first step is to figure out the occupancy breakdown of the new Library, and the 

result is shown in Table 1. According to David Pilachowski and Bruce Decoteau, there will be 17 

faculty, 38 staff in the library and 12 in OIT, which make up a total of 67 Full Time Equivalent 

occupants. As for the transient occupants, the new security gate system that tracks people 

coming and going from the current Sawyer library suggests that there are on average 1,200 ‐ 

1,500 students, faculty, staff and other visitors each day. Using this data, David Pilachowski 

estimates that the daily use of the new Sawyer for library and IT use will be approximately 

2,000. I estimate annual days of operation to be 220, same as the number used for Hollander 

Hall and Schapiro Hall. The Library is open nearly all year round; however this number is to 

adjust for the summer and other periods with low numbers of users.  

Table 1 ‐ Occupancy Breakdown (Default Male/ Female Occupancy)

Full Time Equivalent Student/VisitorTotal 67 2000Male 33 1000Female 34 1000

Percent of male restrooms with urinals:  100%Annual Days of Operation (1‐365):  220

 

  The second step is to calculate the baseline case. Bruce Decoteau confirms that the 

fixtures used in the new Library are of the same types as those currently installed in the two 

Academic Buildings; therefore I use them as my baseline case. The result is reported in Table 2 

and 3: 

 

Phung 7  

 

Table 2 ‐ Flush Fixture Data ‐ Baseline Case

Baseline Fixture Type Gender Flush Rate (GPF) % of Occupants Daily Uses Per PersonFTE Student/Visitor

1 Low‐Flow Water Closet Female 1.5 100% 3 0.52 Low‐Flow Water Closet Male 1.5 100% 1 0.13 Non‐Water Urinal Male 0 100% 2 0.4

Annual Baseline Flush Fixture Water Usage 242,550

 

Table 3 ‐ Flow Fixture Data ‐ Baseline Case

Baseline Fixture TypeFlow Rate (GPM) Duration (seconds) Daily Uses Per Person

FTE Student/VisitorA Ultra Low‐Flow Lavatory 0.5 15 3 0.5BC Kitchen Sink 2.5 15 1D Janitor Sink 2.5 15 0.1

Annual Baseline Flow Fixture Water Usage 43,161.25TOTAL ANNUAL BASELINE WATER USAGE  285,711.25

 

  Next, I calculate the design case (Table 4). The only change from the baseline case is that 

low‐flow toilets (1.5 gpf) in female restrooms are replaced with dual‐flush toilets (1.6 gpf full 

flush and 1.1 gpf low flush or 1.6*67%+1.1*33%=1.265 gpf on average). I chose Sloan Uppercut 

WES‐111 as this is the model that many universities such as Harvard and Tuft are using.  

  

Phung 8  

Table 4 ‐ Flush Fixture Data ‐ Design Case

Design Case Fixture Type Gender

Fixture Manufacturer

Fixture Model

Flush Rate (GPF)

% Occup‐ants Daily Uses Per Person

FTE Student/Visitor

1Dual‐Flush Water Closet, Full Flow Female Sloan

Uppercut WES‐111 1.6 0.33 3 0.5

2Dual‐Flush Water Closet, Low Flow Female Sloan

Uppercut WES‐111 1.1 0.67 3 0.5

3 Non‐Water Urinal Male KohlerSteward K‐4918 0 1 2 0.4

4Low‐Flow Water Closet Male Kohler

Kingston K‐4330 1.5 1 1 0.1

Annual Design Case Flush Fixture Water Usage 211,426.60TOTAL ANNUAL DESIGN CASE WATER USAGE  254,587.85

 

   Finally, the design case total water usage is subtracted from the baseline case, which 

shows that simply switching from low‐flow toilets to dual‐flush toilets saves 10.89% of water 

per year (Table 5). This is consistent with the fact that toilet flushing is the largest water use in 

the Library (accounting for 84.89% of total water use in the baseline case and 83.04% in the 

design case).  

Table 5 ‐ Water Use SummaryBaseline Case ‐ Annual Water Consumption:  285,711.25 gallons/ yearDesign Case ‐ Annual Water Consumtion: 254,587.85 gallons/ year

Total Water Savings:  31,123.40 gallons/ yearOR 10.8933057 %

 

 

 

 

Phung 9  

Discussion 

The results show how installing dual‐flush toilets can greatly save water. There are some 

uncertainties in the number of transient occupants and the annual days of operation in my 

estimates; however, changing these two variables should not affect the percentage of water 

saved very much, since the design case and the baseline case water use will just change 

proportionally and in the same direction. Furthermore, there is not much difference in prices: 

the Sloan dual‐flush toilet costs about $200 (Table 6), while the conventional and low‐flow 

toilets cost around $250 (Jensen, Ken). Such a switch is not likely to face resistance from faculty 

or students, either; therefore installing dual‐flush toilets in the new Sawyer Library is a viable 

option. An important note is that new stickers and signs like in Figure 4 need to be installed to 

remind users to flush up, as many are not used to the dual flush option.  

Installing dual‐flush toilets in residential dormitories will lead to even greater savings of 

water, since the daily use rate is much higher for residential occupants than for Full Time 

Equivalent (5 versus 3). Going from 1.6 gpf conventional water closets to 1.265 gpf dual‐flush 

closets means a reduction of 20% in the water used for flushing toilets. Dual flush toilets are as 

good as conventional toilets, thus unlike low‐flow faucets or shower heads, they do not face 

opposition from faculty or students and therefore are an easy way to save water. More 

importantly, there is no need to replace existing toilets with brand new ones which cost $200 

each. Most of the toilets on campus are 1.6 gpf flushometers and can easily be retrofitted into 

dual‐flush toilets by simply changing the handle (Figure 4 and 5). The dual flush toilet handle 

saves half a gallon of water per flush when the user flushes up (1.1 gallons instead of 1.6 

Phung 10  

gallons). The price of the Sloan Handle Retrofit Kit is only $59 (Table 6), thus if the water rate 

remains unchanged, an investment in retrofit kits will pay back in a short amount of time.  

          Figure 4: Sloan Dual‐Flush Water Closet WES‐111   Figure 5: Sloan Handle Retrofit Kit WES‐212A Source: http://www.sloanvalve.com/Our_Products/Manual_Flushometers.aspx  Table 6: Cost of Sloan UPPERCUT Dual‐Flush Water Closet and Handle Retrofit Kit Source: http://www.sloanvalve.com/Prices/wlp_2009.pdf 

  

For example, during the past year Harvard has added Sloan dual flush handles to 675 

toilets in Faculty of Arts and Science bathrooms campus‐wide (“Water Conservation at FAS“). 

When they installed low‐flow urinals and “dual‐flush” toilets in FAS libraries in 2009, the savings 

from utility costs quickly added up (“HCL Plumbing Projects Conserve Water”). Dual‐flush toilets 

have also been installed in residential halls in Tufts University, Columbia University, Northern 

Phung 11  

Michigan University, and University of Denver etc to name a few (AASHE, “Dual Flush Toilets in 

Residence Halls”).   

However, a great challenge for Williams College is that Williamstown has a certain 

infrastructure cost to deliver water and treat wastewater, thus a reduction in water 

consumption causes the town’s water rates to go up. My email interview with Ken Jensen 

reveals that in fact, it costs much more to get rid of the water than to buy water (currently 

$4.92 versus $3.57 per ccf or 100 cubic feet), and the infrastructures are not just a one‐time 

fixed investment – the costs to run the sewage treatment plant always increased or stayed the 

same. One would think that if less water is consumed, less needs to be treated and the costs 

should decrease. However, despite water conservation efforts, the Hoosac Water Quality 

District (HWQD) sewage treatment plant is still sometimes overloaded (Jensen, Ken). This is 

because many of the sewer lines in Williamstown are very old, and ground water and stream 

water flood into them. As it is too expensive to dig up the ground and change the sewer lines, 

the HWQD plant would rather treat the extra water (Professor Mea Cook, ENVI 102 class, Spring 

2010). Williams College accounts for 30% of the Town’s total water use (Streicker, 2008). As a 

result, in the year the College made large scale conversions of toilets, showers, faucets and 

some water cooled devices, the water rate jumped by 30%, making the town residents quite 

unhappy. Therefore, efforts to conserve water such as to install dual‐flush toilets need to be 

carried out slowly to lessen the negative impact on the town residents. It seems not much can 

be done about the town water rate, except for “the town people (probably) asking for a higher 

accountability in where the money actually goes” (Jensen, Ken).  

Phung 12  

While installing dual‐flush toilets brings little monetary gain, the environmental and 

educational impacts are positive and important. By conserving freshwater – a valuable resource, 

the College demonstrates environmental stewardship as well as global and local responsibility. 

Williamstown gets water from a deep confined aquifer, which has a bed of clay on top which 

prevents polluting sources from getting into the water and is thus much less susceptible to 

contamination than an unconfined aquifer (Figure 1). This structure is not found everywhere, 

and although the recharge rate seems to be adequate, the exact rate is unknown (Professor 

Mea Cook, ENVI 102 lecture). Therefore, Williams College needs to manage this valuable 

resource wisely. 

 

Figure 6: Williamstown water aquifer Source: Professor Mea Cook, ENVI 102 lecture, Spring 2010 

  More importantly, installing dual‐flush toilets can lead to long‐term behavioral changes 

in students. Seeing dual‐flush toilets as the norm on campus, students will make similar choices 

Phung 13  

in their own homes, communities and future workplaces, especially when it is as easy as 

changing the handle and the monetary incentive is likely to be much higher in these cases.  

A further step is to use grey water such as rainwater, storm‐water, or wastewater from 

bathroom showers, sinks, kitchen, and laundry rooms for toilet flushing. However, such a 

system of collection, storage, and reuse is very complex, and there are health concerns and 

regulations. The technology has not been well‐demonstrated, and is likely to face resistance 

from faculty, staff, students, and students’ parents. Neither is such a project economically 

sound – the system costs a lot while there is no saving from utility bills. Therefore, this option is 

ruled out as a possibility for now, but it can be revisited in the future when the technology 

becomes more developed, reliable and widely accepted.  

 

Conclusion and Recommendations 

  Dual‐flush toilets are an easy and effective way to save water. After considering the 

benefits and costs, I recommend that dual‐flush toilets should be installed in new and 

renovated buildings, such as in the Stetson‐Sawyer project.  In addition, the 128 toilets which 

exceed the federal standard of 1.6 gpf should be replaced with dual‐flush toilets, especially in 

light of the fact that they need to be converted anyway. Retrofitting the 1.6 gpf toilets, which 

are the majority on campus, is more difficult but not impossible. I suggest a pilot project in 

Williams and Sage Halls as it is easiest to change the habits of freshmen. After that the project 

can expand to the rest of campus, but it needs to be carried out slowly to lessen the negative 

impact on the Town. 

Phung 14  

References 

AASHE, “Dual Flush Toilets in Residence Halls”. Content Last Updated: 2/11/2009. Visited 5/18/2010. http://www.aashe.org/forums/dual‐flush‐toilets‐residence‐halls 

EPA WaterSense, “Water Supply and Use in the United States”. Content Last Updated: 6/2008. Visited 5/18/2010. http://www.epa.gov/watersense/pubs/supply.html 

EPA WaterSense, “Toilets”. Content Last Updated: 5/12/2010. Visited 5/18/2010. http://www.epa.gov/watersense/products/toilets.html 

Gleick, Peter H., “Global Freshwater Resources: Soft‐Path Solutions for the 21st Century,” Science, New Series, Vol. 302, No. 5650 (Nov. 28, 2003), pp. 1524‐1528. Published by: American Association for the Advancement of Science. http://www.jstor.org/stable/pdfplus/3835774.pdf  

Harvard University, “HCL Plumbing Projects Conserve Water”. Content Last Updated: 11/13/2009. Visited 5/18/2010. http://www.green.harvard.edu/node/523 

Harvard University, “Water Conservation at FAS”. Content Last Updated: 2/17/2010. Visited 5/18/2010.  http://green.harvard.edu/node/662 

LEED for New Construction Version 2.2, Water efficiency.  

Ramde, Dinesh, “New toilets meeting conservation needs,” Associated Press, December 9, 2007. http://www.postandcourier.com/news/2007/dec/09/new_toilets_meeting_conservation_needs24348 

e, “Clean Water: The Ultimate Resource. Low‐Flow Fixtures in Williams Hall”. GEOS 206 5/10/2008. 

d Hygiene”. Content Last Updated: 8/18/2009. Visited 5/18/2010. http://www.unicef.org/wash

Streicker, Ev

UNICEF, “Water, Sanitation an 

te”. Content Last Updated: 2/1/2010.  Visited 5/18/2010.  http://library.williams.edu/newlibraryWilliams College, “New Sawyer Library ‐ Construction Upda

 

oject”. Content Last Updated: 2/2010. Visited 5/18/2010. http://www.williams.edu/go/stetsonsawyerWilliams College, “Stetson‐Sawyer Building Pr

 

Acknowledgements 

ce k, and Danielle Diuguid for providing me with suggestions and 

information for this project.  

Many thanks to Stephanie Boyd, Professor David Dethier, Ken Jensen, David Pilachowski, BruDecoteau, Professor Mea Coo

Phung 15  

Appendix 1: LEED water efficiency form for Hollander Hall and Schapiro Hall  

 

Phung 16  

  

  

Phung 17  

  

 

Phung 18  

  

Phung 19  

   

Phung 20  

   

Phung 21