宿舍給水設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算探討

鐘于濤，王家良，余潔

（四川省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都 610017）

0 引言

《建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50015—2019，以下簡稱“建水標(biāo)”）中宿舍給水設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算方法以居室內(nèi)是否設(shè)衛(wèi)生間進(jìn)行區(qū)分。居室內(nèi)設(shè)衛(wèi)生間的宿舍歸類為用水分散型建筑，按第6.7.2條和第3.7.6條采用平方根法計(jì)算給水管道的設(shè)計(jì)秒流量。居室內(nèi)設(shè)衛(wèi)生間的宿舍采用定時(shí)集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)時(shí)，歸類為用水密集型建筑，按第6.4.1條第3款采用衛(wèi)生器具同時(shí)使用百分?jǐn)?shù)法計(jì)算設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量，按第6.4.2條計(jì)算設(shè)計(jì)小時(shí)熱水量。

設(shè)計(jì)秒流量是高峰用水時(shí)段的最大瞬時(shí)給水流量，是確定供水管網(wǎng)管徑和選用變頻供水設(shè)備的主要依據(jù)。設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量、設(shè)計(jì)小時(shí)熱水量是選用熱源、水加熱設(shè)備等的主要設(shè)計(jì)參數(shù)。根據(jù)設(shè)計(jì)秒流量的定義，設(shè)計(jì)秒流量是最大瞬時(shí)給水流量，是設(shè)計(jì)最不利情況下的瞬時(shí)流量，熱水設(shè)計(jì)秒流量應(yīng)大于設(shè)計(jì)小時(shí)熱水量折算的秒流量。

以成都兩所設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相同、規(guī)模不同的中小學(xué)寄宿學(xué)校學(xué)生宿舍為例，針對居室內(nèi)設(shè)衛(wèi)生間的宿舍采用定時(shí)集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)時(shí)，其用水特點(diǎn)究竟屬于用水分散型還是用水密集型建筑，以及如何選擇給水設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算公式的問題，對比其熱水設(shè)計(jì)秒流量與設(shè)計(jì)小時(shí)熱水量折算的秒流量之間的大小關(guān)系，探討其給水設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算方法。

1 工程概況

宿舍1是一所集小學(xué)、初中、高中于一體的全寄宿學(xué)校的小學(xué)宿舍，有519間居室。宿舍2是一所中學(xué)擴(kuò)建的一棟學(xué)生宿舍，有145間居室。兩棟宿舍樓均為每居室6人，配置淋浴器2個(gè)、洗臉盆2個(gè)、蹲便器2個(gè)。居室內(nèi)人數(shù)及熱水用水器具配置見表1。

表1 居室內(nèi)人數(shù)及熱水用水器具配置

按《宿舍建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ 36—2016）每室居住人數(shù)分類，宿舍1和宿舍2屬于4類宿舍，學(xué)生作息時(shí)間由學(xué)校統(tǒng)一安排，熱水供應(yīng)和使用時(shí)間均較為統(tǒng)一。宿舍采用定時(shí)集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)，熱水供應(yīng)和使用時(shí)間均較為統(tǒng)一，使用熱水時(shí)間為4h。

2 設(shè)計(jì)秒流量

根據(jù)“建水標(biāo)”第6.7.2條和第3.7.6條，居室內(nèi)設(shè)衛(wèi)生間的宿舍歸類為用水分散型建筑，采用平方根法計(jì)算給水設(shè)計(jì)秒流量。根據(jù)第3.7.8條，設(shè)公用盥洗衛(wèi)生間的宿舍歸類為用水密集型建筑，采用百分?jǐn)?shù)法計(jì)算給水設(shè)計(jì)秒流量[1-3]。該工程采用平方根法計(jì)算熱水給水設(shè)計(jì)秒流量，計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算

式中：qg——給水設(shè)計(jì)秒流量，L/s；Ng——衛(wèi)生器具給水當(dāng)量總數(shù)；α——根據(jù)建筑物用途而定的系數(shù)。

3 設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量、設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱水量

根據(jù)“建水標(biāo)”第6.4.1條第3款和第6.4.2條，居室內(nèi)設(shè)衛(wèi)生間的宿舍采用定時(shí)集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)時(shí)，采用衛(wèi)生器具同時(shí)使用百分?jǐn)?shù)法計(jì)算設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量和設(shè)計(jì)小時(shí)熱水量[4]，計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量、設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱水量計(jì)算

式中：Qh——設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量，kJ/h；qh——衛(wèi)生器具熱水小時(shí) 用 水 定 額，L/h；C——水 的 比 熱，kJ/（kg·℃）；tr1——使 用 溫度，℃；t1——冷水溫度，℃，取7℃；ργ——熱水密度，kg/L，取1kg/L；n0——同類型衛(wèi)生器具數(shù)；bg——同類型衛(wèi)生器具同時(shí)使用百分?jǐn)?shù)；Cγ——熱損失系數(shù)。

4 最高日平均時(shí)耗熱水量

采用用水計(jì)算人數(shù)、熱水用水定額和用水時(shí)間計(jì)算最高日平均時(shí)耗熱水量，計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 最高日平均時(shí)耗熱水量計(jì)算

5 計(jì)算結(jié)果分析

采用“建水標(biāo)”的不同計(jì)算方法得出的耗熱水量計(jì)算結(jié)果匯總表見表5。

表5 耗熱水量計(jì)算結(jié)果

由表5可知：宿舍1的最高日平均時(shí)耗熱水量折算的秒流量＜熱水設(shè)計(jì)秒流量＜設(shè)計(jì)小時(shí)熱水量折算的秒流量。分析認(rèn)為，由于熱水設(shè)計(jì)秒流量＜設(shè)計(jì)小時(shí)熱水量折算的秒流量，若照搬公式計(jì)算供水管網(wǎng)管徑、選用變頻供水設(shè)備，可能導(dǎo)致供水管網(wǎng)管徑和變頻供水設(shè)備的供水能力不滿足設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量、設(shè)計(jì)小時(shí)熱水量工況下的使用需求。宿舍2的最高日平均時(shí)耗熱水量折算的秒流量＜設(shè)計(jì)小時(shí)熱水量折算的秒流量＜熱水設(shè)計(jì)秒流量，計(jì)算結(jié)果分布順序合理，但分析認(rèn)為，熱水設(shè)計(jì)秒流量僅為設(shè)計(jì)小時(shí)熱水量折算的秒流量的1.23倍，而通常認(rèn)為最大時(shí)平均秒流量乘以1.4相當(dāng)于最大5min的平均秒流量，根據(jù)熱水設(shè)計(jì)秒流量選用的供水管網(wǎng)管徑和變頻供水設(shè)備的供水能力仍偏小。

分析認(rèn)為，采用平方根法計(jì)算時(shí)，熱水給水設(shè)計(jì)秒流量與熱水給水當(dāng)量數(shù)呈曲線關(guān)系，隨著熱水給水當(dāng)量數(shù)增多，設(shè)計(jì)秒流量的增長越來越平緩。設(shè)計(jì)小時(shí)熱水量折算的秒流量與淋浴器數(shù)量呈直線關(guān)系，也與熱水給水當(dāng)量數(shù)呈直線關(guān)系。當(dāng)熱水給水當(dāng)量數(shù)較小時(shí)，熱水給水設(shè)計(jì)秒流量＞設(shè)計(jì)小時(shí)熱水量折算的秒流量，可以采用平方根法進(jìn)行計(jì)算，也可以采用百分?jǐn)?shù)法計(jì)算。當(dāng)熱水給水當(dāng)量數(shù)超過一定值時(shí)，必然會出現(xiàn)熱水給水設(shè)計(jì)秒流量＜設(shè)計(jì)小時(shí)熱水量折算的秒流量的情況，熱水給水設(shè)計(jì)秒流量與設(shè)計(jì)小時(shí)熱水量折算的秒流量不匹配，其用水特點(diǎn)應(yīng)歸類為用水密集型建筑，采用平方根法計(jì)算得出的熱水給水設(shè)計(jì)秒流量偏小，應(yīng)采用同時(shí)給水百分?jǐn)?shù)法進(jìn)行計(jì)算。

通過以上分析可得，居室內(nèi)設(shè)衛(wèi)生間的宿舍采用定時(shí)集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)時(shí)，熱水供應(yīng)和使用時(shí)間均較為統(tǒng)一，應(yīng)歸類為用水密集型建筑，采用同時(shí)給水百分?jǐn)?shù)法計(jì)算熱水設(shè)計(jì)秒流量更合理。

“建水標(biāo)”未提供居室內(nèi)設(shè)衛(wèi)生間的宿舍的衛(wèi)生器具同時(shí)給水百分?jǐn)?shù)，根據(jù)以往實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，居室內(nèi)設(shè)衛(wèi)生間時(shí)衛(wèi)生器具同時(shí)給水百分?jǐn)?shù)小于設(shè)公用盥洗衛(wèi)生間時(shí)衛(wèi)生器具同時(shí)給水百分?jǐn)?shù)，衛(wèi)生器具同時(shí)給水百分?jǐn)?shù)隨衛(wèi)生器具數(shù)量增多而減少[5]。通過對不同規(guī)模的宿舍進(jìn)行模擬計(jì)算，得出熱水設(shè)計(jì)秒流量與設(shè)計(jì)小時(shí)熱水量折算的秒流量相匹配的衛(wèi)生器具同時(shí)給水百分?jǐn)?shù)，建議居室內(nèi)設(shè)衛(wèi)生間的宿舍的衛(wèi)生器具同時(shí)給水百分?jǐn)?shù)按表6進(jìn)行取值。

表6 宿舍（居室內(nèi)設(shè)衛(wèi)生間）的衛(wèi)生器具同時(shí)給水百分?jǐn)?shù)（%）

6 結(jié)語

《建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50015—2019）中居室內(nèi)設(shè)衛(wèi)生間的宿舍采用定時(shí)集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)時(shí)，按用水分散型建筑采用平方根法計(jì)算給水設(shè)計(jì)秒流量，而按用水密集型建筑，采用同時(shí)使用百分?jǐn)?shù)計(jì)算定時(shí)集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱水量折算的秒流量，其用水特點(diǎn)分類不明確、計(jì)算方法不統(tǒng)一、計(jì)算結(jié)果不匹配。若機(jī)械照搬公式計(jì)算供水管網(wǎng)管徑、選用變頻供水設(shè)備，可能導(dǎo)致熱水供水管網(wǎng)管徑和變頻供水設(shè)備供水能力不滿足設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量、設(shè)計(jì)小時(shí)熱水量工況下的使用需求。

建議居室內(nèi)設(shè)衛(wèi)生間的宿舍按同時(shí)給水百分?jǐn)?shù)法計(jì)算熱水設(shè)計(jì)秒流量，通過模擬計(jì)算，給出居室內(nèi)設(shè)衛(wèi)生間的宿舍的衛(wèi)生器具同時(shí)給水百分?jǐn)?shù)。

建議通過調(diào)研驗(yàn)證居室內(nèi)設(shè)衛(wèi)生間的宿舍的衛(wèi)生器具同時(shí)給水百分?jǐn)?shù)，為《建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的修訂提供參考。