宿舍給水設(shè)計秒流量計算探討

鐘于濤，王家良，余潔

（四川省建筑設(shè)計研究院有限公司，四川成都 610017）

0 引言

《建筑給水排水設(shè)計標準》（GB 50015—2019，以下簡稱“建水標”）中宿舍給水設(shè)計秒流量計算方法以居室內(nèi)是否設(shè)衛(wèi)生間進行區(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條采用平方根法計算給水管道的設(shè)計秒流量。居室內(nèi)設(shè)衛(wèi)生間的宿舍采用定時集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)時，歸類為用水密集型建筑，按第6.4.1條第3款采用衛(wèi)生器具同時使用百分數(shù)法計算設(shè)計小時耗熱量，按第6.4.2條計算設(shè)計小時熱水量。

設(shè)計秒流量是高峰用水時段的最大瞬時給水流量，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)計小時耗熱量、設(shè)計小時熱水量是選用熱源、水加熱設(shè)備等的主要設(shè)計參數(shù)。根據(jù)設(shè)計秒流量的定義，設(shè)計秒流量是最大瞬時給水流量，是設(shè)計最不利情況下的瞬時流量，熱水設(shè)計秒流量應(yīng)大于設(shè)計小時熱水量折算的秒流量。

以成都兩所設(shè)計標準相同、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集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)時，其用水特點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)計秒流量計算公式的問題，對比其熱水設(shè)計秒流量與設(shè)計小時熱水量折算的秒流量之間的大小關(guān)系，探討其給水設(shè)計秒流量計算方法。

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、洗臉盆2個、蹲便器2個。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)生作息時間由學(xué)校統(tǒng)一安排，熱水供應(yīng)和使用時間均較為統(tǒng)一。宿舍采用定時集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)，熱水供應(yīng)和使用時間均較為統(tǒng)一，使用熱水時間為4h。

2 設(shè)計秒流量

根據(jù)“建水標”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，采用平方根法計算給水設(shè)計秒流量。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，采用百分數(shù)法計算給水設(shè)計秒流量[1-3]。該工程采用平方根法計算熱水給水設(shè)計秒流量，計算結(jié)果見表2。

表2 設(shè)計秒流量計算

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

3 設(shè)計小時耗熱量、設(shè)計小時耗熱水量

根據(jù)“建水標”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集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)時，采用衛(wèi)生器具同時使用百分數(shù)法計算設(shè)計小時耗熱量和設(shè)計小時熱水量[4]，計算結(jié)果見表3。

表3 設(shè)計小時耗熱量、設(shè)計小時耗熱水量計算

式中：Qh——設(shè)計小時耗熱量，kJ/h；qh——衛(wèi)生器具熱水小時 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)生器具同時使用百分數(shù)；Cγ——熱損失系數(shù)。

4 最高日平均時耗熱水量

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

表4 最高日平均時耗熱水量計算

5 計算結(jié)果分析

采用“建水標”的不同計算方法得出的耗熱水量計算結(jié)果匯總表見表5。

表5 耗熱水量計算結(jié)果

由表5可知：宿舍1的最高日平均時耗熱水量折算的秒流量＜熱水設(shè)計秒流量＜設(shè)計小時熱水量折算的秒流量。分析認為，由于熱水設(shè)計秒流量＜設(shè)計小時熱水量折算的秒流量，若照搬公式計算供水管網(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)計小時耗熱量、設(shè)計小時熱水量工況下的使用需求。宿舍2的最高日平均時耗熱水量折算的秒流量＜設(shè)計小時熱水量折算的秒流量＜熱水設(shè)計秒流量，計算結(jié)果分布順序合理，但分析認為，熱水設(shè)計秒流量僅為設(shè)計小時熱水量折算的秒流量的1.23倍，而通常認為最大時平均秒流量乘以1.4相當于最大5min的平均秒流量，根據(jù)熱水設(shè)計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。

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

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集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)時，熱水供應(yīng)和使用時間均較為統(tǒng)一，應(yīng)歸類為用水密集型建筑，采用同時給水百分數(shù)法計算熱水設(shè)計秒流量更合理。

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

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

6 結(jié)語

《建筑給水排水設(shè)計標準》（GB 50015—2019）中居室內(nèi)設(shè)衛(wèi)生間的宿舍采用定時集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)時，按用水分散型建筑采用平方根法計算給水設(shè)計秒流量，而按用水密集型建筑，采用同時使用百分數(shù)計算定時集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計小時耗熱水量折算的秒流量，其用水特點分類不明確、計算方法不統(tǒng)一、計算結(jié)果不匹配。若機械照搬公式計算供水管網(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)計小時耗熱量、設(shè)計小時熱水量工況下的使用需求。

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

建議通過調(diào)研驗證居室內(nèi)設(shè)衛(wèi)生間的宿舍的衛(wèi)生器具同時給水百分數(shù)，為《建筑給水排水設(shè)計標準》的修訂提供參考。