全日制中學(xué)宿舍建筑生活給水系統(tǒng)設(shè)計探討

摘要：某全日住宿制中學(xué)宿舍居室內(nèi)設(shè)衛(wèi)生間，根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB"50015-2019）第3.7.6條平方根法計算生活給水設(shè)計秒流量，實際使用中存在頂層供水壓力不足，流量偏小的現(xiàn)象。根據(jù)全日住宿制中學(xué)的作息特點進行分析，找出生活給水設(shè)計秒流量與高峰實際用水流量存在差別的原因。并針對全日住宿制中學(xué)宿舍生活給水系統(tǒng)提出系統(tǒng)優(yōu)化意見。

關(guān)鍵詞：全日住宿制中學(xué)宿舍""生活給水系統(tǒng)""定額法""平方根法

Discussion"on"the"Design"of"the"Domestic"Water"Supply"System"for"Dormitory"Buildings"in"Full-Time"Middle"Schools

WEI"Hui

（Hualan"Design"（Group）"Co.，"Ltd.，"Nanning，"Guangxi"Zhuang"Autonomous"Region，"530011"China）

Abstract："According"to"calculating"the"design"second"flow"of"domestic"water"supply"by"the"square-root"method"in"Article"3.7.6"in"\"Design"Standards"for"Building"Water"Supply"and"Drainage\""（GB"50015-2019），"there"is"a"phenomenon"of"insufficient"top"water"supply"pressure"and"low"flow"in"the"toilet"in"the"dormitory"in"a"full-time"boarding"high"schools"in"actual"use."This"article"analyzes"the"daily"routine"characteristics"of"the"full-time"boarding"high"school，"and"finds"the"reasons"for"the"difference"between"the"design"second"flow""and"actual"peak"water"flow"of"domestic"water"supply，"and"proposes"systematic"optimization"suggestions"for"the"domestic"water"supply"system"of"the"dormitory"of"the"full-time"boarding"high"school.

Key"Words："Full-time"boarding"middle"school"dormitory;"Domestic"water"supply"system;"Quota"method；Square-root"method

• 項目概述

某全日住宿制中學(xué)宿舍為6層，每層高度為3.55m。每層配置39間宿舍，每間住宿8人，居室內(nèi)設(shè)衛(wèi)生間。項目生活給水系統(tǒng)采用“低位貯水箱+變頻供水設(shè)備”聯(lián)合供水方式，1～6層生活給水均為加壓供給。

• 項目簡介及設(shè)計流量計算簡介

該全日住宿制中學(xué)宿舍為6層，每層高度為3.55m。每層配置39間宿舍，每間住宿8人，居室內(nèi)設(shè)衛(wèi)生間。項目生活給水系統(tǒng)采用“低位貯水箱+變頻供水設(shè)備”聯(lián)合供水方式，1～6層生活給水均為加壓供給。根據(jù)現(xiàn)行《建筑給水排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB"50015-2019）（以下簡稱“建水標(biāo)”）第3.7.6條計算系統(tǒng)設(shè)計秒流量[1]。該方法簡稱平方根法，適用于用水分散型、用水不均勻型建筑。整棟宿舍生活給水系統(tǒng)，如圖1所示。

該宿舍生活給水系統(tǒng)由一根dn90給水干管引入，下行上給式，在各上下對應(yīng)衛(wèi)生間設(shè)置一根生活給水立管。項目設(shè)置24"h供熱水系統(tǒng)，系統(tǒng)熱源為“太陽能+空氣源熱泵”。根據(jù)建設(shè)單位反饋情況，項目用水高峰時間段為17：00～19：30，21：30～22：30。在該用水高峰時間段內(nèi)，6層宿舍衛(wèi)生器具無出流，且部分宿舍5層衛(wèi)生器具也無出流，5層其他宿舍衛(wèi)生器具的出流量偏小，水壓不足。

• 存在問題分析

該全日住宿制中學(xué)項目由于宿舍所在位置地勢較高，市政供水壓力不足，宿舍1～6層均采用“低位貯水箱+變頻供水設(shè)備”聯(lián)合供水。項目建成投入使用后，建設(shè)方反饋學(xué)校用水高峰期宿舍頂層用水器具無出流，且高層用水器具流量偏小。

接到反饋后，設(shè)計單位遂對項目用水情況及設(shè)計系統(tǒng)進行分析，由此對學(xué)校宿舍類建筑生活給水設(shè)計流量計算及生活給水系統(tǒng)設(shè)置問題提出一些建議。根據(jù)用水高峰項目用水使用情況，高層及給水系統(tǒng)末端存在水壓不足現(xiàn)象。需分析以下問題。

（1）該宿舍供水系統(tǒng)的流量及水壓是否滿足規(guī)范設(shè)計要求。

（2）該宿舍生活給水設(shè)計的流量是否與實際用水量產(chǎn)生一定偏差。

根據(jù)現(xiàn)行《建筑給水排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB"50015-2019）（以下簡稱“建水標(biāo)”）第3.7.6條，居室內(nèi)設(shè)衛(wèi)生間的宿舍生活給水設(shè)計秒流量按平方根法計算[1]。單棟宿舍衛(wèi)生器具給水當(dāng)量總數(shù)為1"228.5，計算得生活給水設(shè)計秒流量為18.72"L/s，按經(jīng)濟流速1.8"m/s計算得引入管直徑為不小于dn125。設(shè)計引入管直徑取dn"90，導(dǎo)致流速過快，管道水頭損失增加。該棟宿舍一層生活給水引入口處水壓為0.50"Mpa，滿足系統(tǒng)設(shè)計秒流量下6層用水器具水壓要求。

該中學(xué)宿舍雖為24"h供熱水，但在上午8：00～12：00，下午14：00～17：00，晚上19：30～21：30均為上課時間，宿舍在上課時間段內(nèi)基本無人用水。在17：00～19：30、21：30～22：30用水高峰時段，宿舍淋浴器及盥洗水嘴幾乎為全部開啟狀態(tài)。此時生活給水系統(tǒng)設(shè)計流量較平方根法計算流量大很多，衛(wèi)生器具用水狀態(tài)更接近于定時供熱水宿舍，導(dǎo)致實際使用高峰期瞬時秒流量遠(yuǎn)高于設(shè)計給水秒流量，給水系統(tǒng)承擔(dān)的流量也遠(yuǎn)超設(shè)計值，因此造成宿舍頂層及遠(yuǎn)離給水引入管的立管末端產(chǎn)生水壓偏低的現(xiàn)象。

• 給水設(shè)計秒流量計算結(jié)果對比

統(tǒng)計單間宿舍、單層宿舍、單棟宿舍的使用人數(shù)，生活給水衛(wèi)生器具，并根據(jù)統(tǒng)計衛(wèi)生器具數(shù)量及相應(yīng)衛(wèi)生器具給水當(dāng)量總數(shù)，用《建水標(biāo)》第3.7.6條平方根法、第3.7.8條百分?jǐn)?shù)法分別計算單間、單層及單棟宿舍用水秒流量。同時，根據(jù)校方反饋在用水高峰時段存在宿舍淋浴器、洗臉盆同時開啟的情況，以定額法作為第三種計算方法，與前兩種計算結(jié)果進行比較，計算結(jié)果如表1所示，計算結(jié)果對比如圖2所示。

通過計算對比可知，無論衛(wèi)生器具多少，百分?jǐn)?shù)法與定額法的計算結(jié)果均較接近，兩個方法計算結(jié)果幾乎重合。在衛(wèi)生器具較少的情況下，平方根法與百分?jǐn)?shù)法、定額法的計算結(jié)果接近。但隨著衛(wèi)生器具數(shù)量增加，平方根法計算的結(jié)果較其他兩種方法的計算值增加較慢，對于單棟宿舍而言，平方根法計算值與實際使用的情況偏差較大。

分析其原因，主要是全日住宿制中學(xué)與類似的大學(xué)或工廠宿舍的作息有一定區(qū)別。中學(xué)課程一般安排較緊湊，分為早上、下午、晚上上課，雖為24"h供熱水，但也僅有下午放學(xué)后至晚自習(xí)前、晚上晚自習(xí)后至宿舍熄燈前的時間段可以盥洗，故用水情況與定時供熱水的宿舍較接近。相比之下，大學(xué)課程安排不及中學(xué)緊湊且排課無規(guī)律，使得大學(xué)宿舍早上、下午、晚上均有一定數(shù)量學(xué)生，這樣有利于降低用水峰值。全日制工廠宿舍因為倒班緣故，用水峰值也相對較低。因此，全日住宿制中學(xué)宿舍在用水高峰時容易出現(xiàn)極端情況。設(shè)計全日住宿制學(xué)校宿舍時，需分析該學(xué)校的作息情況，再確定是否需針對極端峰值的情況對供水系統(tǒng)進行適當(dāng)預(yù)留，或補充用水高峰期其他供水措施。

• 宿舍生活給水系統(tǒng)管網(wǎng)優(yōu)化方案

5.1適當(dāng)增大給水總干管數(shù)量及管徑

適當(dāng)增大給水總干管數(shù)量及管徑，例如：宿舍為市政水壓直接供水，則校區(qū)市政直供的生活給水環(huán)管布置成環(huán)狀，并適當(dāng)增加環(huán)管管徑。或在市政引入管處單獨設(shè)置給水干管及水表至宿舍，以避免宿舍及校區(qū)其他功能區(qū)用水互相影響。

5.2增加生活給水引入管數(shù)量

根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50015-2019）第3.7.4條，以生活給水引入管管徑最大流量設(shè)計秒流量。居室內(nèi)設(shè)衛(wèi)生間的宿舍在計算給水設(shè)計秒流量時，計算值除了與衛(wèi)生器具的給水當(dāng)量總數(shù)相關(guān)外，計算公式中的系數(shù)0.2及ɑ值均為確定數(shù)值，這一計算方法更適用于用水分散型宿舍[2]。但我國中學(xué)學(xué)校的作息管理制度導(dǎo)致宿舍在用水高峰期時，淋浴及盥洗器具處于幾乎全開的狀態(tài)，故生活給水引入管流量遠(yuǎn)高于生活給水設(shè)計秒流量值。故適當(dāng)增加生活給水引入管數(shù)量，可減少因生活給水管管徑限制造成水損過大，給水系統(tǒng)末端的立管水壓偏低的情況。

5.3生活給水系統(tǒng)分區(qū)供水

中學(xué)宿舍生活給水高區(qū)的水量水壓不足，可考慮采用分區(qū)供水。高區(qū)及低區(qū)從校區(qū)不同的給水干管上分別引入，以保證高區(qū)的生活用水。

5.4給水干管采用環(huán)狀布置

中學(xué)宿舍的給水系統(tǒng)末端水量、水壓偏低，可通過參考室內(nèi)消火栓系統(tǒng)采用環(huán)狀給水管網(wǎng)供給，適當(dāng)減少單根給水立管的供水壓力。但此方案與室內(nèi)消火栓系統(tǒng)用水情況又有較大差異，單棟民用建筑同一時間內(nèi)的火災(zāi)數(shù)按1起確定[3]，生活給水系統(tǒng)在用水高峰期時每個用水點均為滿負(fù)荷狀態(tài)，故服務(wù)區(qū)域的生活給水立管流量難以補充其他區(qū)域的生活用水。因此，在給水管網(wǎng)方案確定時需考慮此因素影響。

5.5采用高位生活水箱供水

從節(jié)能方面考慮，中學(xué)宿舍用水高峰期末端水壓不足，可考慮在宿舍屋面設(shè)置較大容積的高位生活水箱，以滿足用水高峰期時宿舍的用水量。高位生活水箱可通過用水低峰期進行補水，在用水高峰期時供應(yīng)全部高峰用水量。高位生活水箱供水系統(tǒng)較節(jié)能，且給水系統(tǒng)水壓穩(wěn)定，水量保證。但該系統(tǒng)存在占用屋面面積，影響太陽能集中熱水系統(tǒng)的集熱板布置，且水箱在進水時存在振動及噪音，影響下層宿舍使用，假期水箱水質(zhì)容易變壞的情況，需定期清洗、消毒[4]。

• 結(jié)論

（1）全日住宿制中學(xué)的宿舍在下午及晚自習(xí)下課后的2～3"h內(nèi)為用水高峰期，在該時間段內(nèi)易出現(xiàn)淋浴器與洗滌盆龍頭全部同時開啟的極端情況，且高峰期用水量大，易造成系統(tǒng)頂層用水器具水壓偏低的情況。在用水秒流量計算時，針對全日住宿制中學(xué)建議采用平方根法計算生活給水秒流量，再用百分?jǐn)?shù)法校核[5]。如二者計算結(jié)果相差較大，可對供水管網(wǎng)及設(shè)備參數(shù)進行適當(dāng)放大。

（2）解決高峰期供水問題，可適當(dāng)擴大宿舍的給水主干管管徑[6]，或在干管、主干管采取環(huán)狀管網(wǎng)供水。宿舍給水系統(tǒng)可采用分區(qū)供給，不同區(qū)域可設(shè)置獨立給水引入管、主干管及干管。

（3）如宿舍給水系統(tǒng)為“低位貯水箱+供水加壓設(shè)備”聯(lián)合供水方式，低位貯水箱可適當(dāng)放大，與補水量之和需滿足用水高峰2～3"h的用水量。供水加壓設(shè)備可采用大小泵成組搭配，在用水低峰時啟動小泵，用水高峰時啟動大泵聯(lián)合供水。建議宿舍區(qū)供水加壓設(shè)備與校區(qū)其他用水加壓設(shè)備分開設(shè)置，供水設(shè)備及供水管網(wǎng)獨立于校區(qū)其他用水系統(tǒng)[7]。

（4）可通過加強宿舍區(qū)用水管理，實行用者計費制，減少用水高峰期流量。采用IC卡刷卡用水，可有效減少每日人均用水量[8]。

參考文獻

[1]"住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部."建筑給水排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：GB"50015-2019[S]."北京：中國計劃出版社，2019..

[2]鐘于濤，王家良，余潔.宿舍給水設(shè)計秒流量計算探討[J].重慶建筑，2021（6）：50-52.

[3]"住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部."消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范：GB"50974-2014[S]."北京：中國計劃出版社，2014.

[4]"住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部."城市給水工程項目規(guī)范：GB"55026-2022[S]."北京：中國建筑工業(yè)出版社，2022.

[5]鐘于濤，王家良，余潔.宿舍定時集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)流量計算與分析[J].中國給水排水，2021（18）：37.

[6]趙宏源.公用盥洗宿舍樓樓層間出流量均衡措施應(yīng)用研究[D].鄭州大學(xué)，2022.

[7]武迎建.深圳大運村給水設(shè)計抗高負(fù)荷沖擊問題探討[J].中國給水排水，2012（14）：26-32.

[8]趙志麗.華北地區(qū)高校用水特征分析及節(jié)水型校園構(gòu)建路徑研究[D].河北建筑工程學(xué)院，2023.