给水管道设计：迅速计算流量

给水系统中把用水点最不利组合出水时的流量（最大瞬时用水量）称为“设计秒流量”。

建筑给水管设计秒流量计算方法主要有经验法、平方根法和概率法。

一、经验法

经验法早期在英国用于仅有少数卫生器具的私用住宅和公用建筑中，它是根据经验制定出几种卫生器具（浴盆、洗涤盆、洗脸盆、淋浴喷头）的大致出水量，将它们相加得到给水管道设计流量。对有少数住户的住宅建筑中各种卫生器具，设定同时使用系数确定管中的出水量。经验法具有简捷方便的优点，但精确度不高。

二、平方根法

平方根法曾在德国、前苏联用于计算确定建筑给水管道的设计流量。其基本形式为：

我国根据本国国情和用水特点对上式进行修正后为：

式中：qg为计算管段的给水设计秒流量，L/s；Ng为计算管段上的给水计算当量总数；α为与建筑物性质有关的系数。

三、概率法

1924年，美国国家标准局亨特（Hunter）提出运用数学概率理论确定建筑给水管道的设计流量。其基本论点是：影响建筑给水流量的主要参数即任一座建筑的给水系统中的卫生器具总数（n）和放水使用概率（p），在一定条件下有多少个卫生器具同时使用，应遵循概率随机事件数量规律性。由于n为正整数，放水使用概率p满足0＜p＜1的条件，因此给水流量的概率分布符合二项分布规律，即有概率方程：

为使式（12-1）能具体确定管中设计流量，亨特选用和设定了下述两项条件：

（1）选用住宅、旅馆中对其高峰用水负荷影响最大的自闭式冲洗阀、冲洗水箱大便器和浴盆等3种卫生器具所记录的最大瞬时用水量工况，开启一次的出水时间t和本次开启出水与下次开启出水的间隔时间T，确定每种卫生器具的使用状态。制定出每种卫生器具t/T值（一个卫生器具概率）。

（2）提出建筑给水设计流量计算应满足“使用要求”为：当一座建筑的给水系统具有n个卫生器具，而同时使用m个卫生器具时，多于m个器具同时使用次数不超过0.01，则其概率方程为

式中：各符号意义同式（12-1）。

具体计算方法和步骤是按给水系统中假定只有一种类型的卫生器具到具有多种类型的卫生器具混用的实际系统。

给水系统仅使用一种类型的卫生器具，同时使用m值是在已知p=t/T、n值和该种卫生器具平均给水流率q的条件下，可求得该给水系统管中设计流量（设计秒流量qg），其计算式为

给水系统为多种类型卫生器具混用时，由于各种卫生器具间也存在概率因素，其管道设计流量值不能按上述方法那样，把每种卫生器具设计流量值叠加后作为多种卫生器具混用给水系统管道设计流量值。

亨特对此用简化步骤的概率法计算同一个混用卫生器具给水系统，两者误差仅为0.5%，但后者应用较方便。

简化步骤概率法确定多种类型卫生器具混用给水系统的管道设计流量，首先按单一卫生器具给水系统概率法的计算式计算制定出各种卫生器具的“器具负荷单位”（f即fixture unitweights），以此来表示其相对应卫生器具负荷效应。表12-1为亨特提供的3种卫生器具负荷单位。然后根据f按计算式（12-2a）或式（12-2b）计算出设计流量与各种卫生器具数量和负荷单位总数（表12-2），并给出3种卫生器具负荷单位总数和设计流量关系曲线（见图12-1）。从图中看出冲洗水箱大便器的q与fn关系曲线与浴盆q与fn关系曲线相近，取两者平均值作为冲洗水箱大便器和浴盆的共用曲线。最后再制定混合使用卫生器具给水系统的器具负荷单位总数与设计流量关系图（见图12-2、图12-3和图12-4）。

表12-13　种卫生器具负荷单位

注假定自闭式冲洗阀大便器的负荷单位为10。

图12-1　总卫生器具负荷单位与流量的关系

图12-2　混合卫生器具系统fn（10～180）与流量的关系

图12-3　混合卫生器具系统fn（10～1000）与流量的关系

图12-4　混合卫生器具系统fn（1000～30000）与流量的关系

表12-2　流量与卫生器具数、负荷单位总数表

四、我国目前推荐使用的设计流量计算公式

1.住宅生活给水管道设计秒流量计算公式

住宅生活给水管道设计秒流量计算公式为(www.xing528.com)

式中：qg为计算管段的设计秒流量，L/s；U为计算管段的卫生器具给水当量同时出流概率，%；Ng为计算管段的卫生器具给水当量数；0.2为一个卫生器具给水当量的额定流量，L/s。

设计秒流量根据建筑物配置的卫生器具给水当量和管段的卫生器具给水当量同时出流概率确定。而管段的卫生器具给水当量同时出流概率与卫生器具的给水当量平均出流概率（U0）有关。

（1）计算管段卫生器具给水当量的同时出流概率公式如下：

式中：αc为对应于不同卫生器具的给水当量平均出流概率（U0）的系数，见表12-3；Ng为计算管段的卫生器具给水当量总数。

表12-3　αc与U0的对应关系

（2）计算管段最大用水时卫生器具的给水当量平均出流概率公式如下：

式中：U0为生活给水配水管道的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率，%；q0为最高用水日的用水定额，L/（cap·d）；m为用水人数，人；Kh为变化系数，见表12-4；T为用水小时数，h。

建筑物的卫生器具给水当量最大用水时的平均出流概率参考值见表12-5。

2.集体宿舍、旅馆、宾馆、医院、疗养院、幼儿园、养老院、办公楼、商场、客运站、会展中心、中小学教学楼、公共厕所等建筑的生活给水设计秒流量计算公式

式中：α为根据建筑物用途而定的系数，见表12-6。

表12-4　小时变化系数Kh

表12-5　平均出流概率参考值

表12-6　根据建筑物用途而定的系数α值

使用上式时应注意下列几点：

（1）如计算值小于该管段上一个最大卫生器具给水额定流量时，应采用一个最大的卫生器具给水额定流量作为设计秒流量。

（2）如计算值大于该管段上按卫生器具给水额定流量累加所得流量值时，应按卫生器具给水额定流量累加所得流量值采用。

（3）有大便器延时自闭冲洗阀的给水管段，大便器延时自闭冲洗阀的给水当量均以0.5计，计算得到qg附加1.10L/s的流量后，为该管段的给水设计秒流量。

（4）综合性建筑的αz值应按下式计算：

式中：αz为综合性建筑总的秒流量系数；Ng1、Ng2、Ng3、…为综合性建筑内各类建筑物的卫生器具的给水当量数；α1、α2、…为相当于Ng1、Ng2、…的设计秒流量系数。

3.工业企业的生活间、公共浴室、职工食堂或营业餐馆的厨房、体育场馆运动员休息室、剧院的化妆间、普通理化实验室等建筑的生活给水管道的设计秒流量计算公式

式中：qg为计算管段的给水设计秒流量，L/s；q0为同类型的一个卫生器具给水额定流量，L/s；n0为同类型卫生器具数；b为卫生器具的同时给水百分数，%，分别见表12-7、表12-8和表12-9。

应用本公式时应注意以下2点：（1）如计算值小于管段上一个最大卫生器具给水额定流量，应采用一个最大的卫生器具给水额定流量作为设计秒流量。（2）仅对有可能同时使用的设备进行叠加。

表12-7　工业企业的生活间、公共浴室、剧院化妆间、洗衣房、体育场馆运动员休息室等卫生器具同时给水百分数

注1.健身中心的卫生间，可采用本表体育场馆运动员休息室的同时给水百分率。2.括号内数字为参考数。

表12-8　职工食堂、营业餐馆厨房设备同时给水百分数

注职工或学生食堂的洗碗台水嘴，按100%同时给水，但不与厨房用水叠加。

表12-9　实验室化验水嘴同时给水百分数