新旧设计标准在宿舍给水设计秒流量计算应用中的研究
时间：2023-04-21 14:35:05 来源：千叶帆 本文已影响人
旷超玥KUANG Chao-yue
（湖南省建筑设计院集团股份有限公司，长沙 410000）
《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003（2009 年版），以下简称为“旧规范”）自2010 年4 月1 日至2020 年2 月29 日实施过程中，某些类型宿舍项目中出现过给水设计秒流量计算结果偏大的情况。《建筑给水排水设计标准》（GB50015-2019，以下简称为“新规范”）于2020 年3月1 日起实施，逐渐被给排水工程师熟悉掌握，更加有效地指导了给排水设计。宿舍，作为一种常见的建筑类型，其给水设计秒流量计算方法也在此次新规范中进行了修订，宿舍分类标准进行了简化，便于设计师应用。新规范实施后，解决了很多实际问题，但同时也出现了一些新问题，如个别类型宿舍给水设计秒流量计算结果偏小。为了深入分析不同类型宿舍的供水设计，本文结合具体工程，采用新、旧规范计算不同类型宿舍给水设计秒流量，并对秒流量计算结果进行了比较、分析和探讨。
给水设计秒流量是在建筑生活给水管道系统设计时，按其供水的卫生器具给水当量、使用人数、用水规律在高峰用水时段的最大瞬时给水流量作为该管段的设计流量[1]。它是变频供水设备选型和给水管道管径选择的主要依据。
新规范中宿舍分类标准为居室内是否设置单独卫生间，旧规范中宿舍分类标准为每室居住人数。宿舍的给水设计秒流量计算公式有两种，分别是平方根法[1，2]和给水百分数法[1，2]。
新规范将居室内设单独卫生间的宿舍归为用水分散型建筑（用水时间长，用水设备使用情况不集中），其给水设计秒流量计算采用平方根法（新规范第3.7.6 条，即公式（1）计算；
将设有公用盥洗卫生间的宿舍归为用水密集型建筑，其给水设计秒流量计算采用给水百分数法（新规范第3.7.8 条，即公式（2）。
式中：qg——给水设计秒流量，L/s；
Ng——卫生器具给水当量总数；
α——根据建筑物用途而定的系数（其中宿舍的α 取2.5）。
式中：qg——计算管段的给水设计秒流量（L/s）；
qgo——同类型的一个卫生器具给水额定流量（L/s）；
no——同类型卫生器具数；
bg——同类型卫生器具的同时给水百分数。
旧规范将Ⅰ、Ⅱ类宿舍（每室居住人数1～2 人[3]）归为用水分散型建筑，其给水设计秒流量计算采用平方根法（旧规范第3.6.5 条，即公式（1）计算；
Ⅲ、Ⅳ类宿舍（每室居住人数3～8 人[3]）归为用水密集型建筑，其给水设计秒流量计算采用给水百分数法（旧规范第3.6.6 条，即公式（2））。
现有两个工程实例。宿舍一为湖南省长沙市某工业园项目内一栋员工宿舍，属于二类高层建筑，建筑高度为40.20m，建筑面积为11029.67m2，建筑层数为地上13 层，1～13 层均为居室内设单独卫生间的宿舍，本栋皆为3 人间宿舍，一共280 间。每个单独卫生间内设有洗脸盆（Ng=0.50，qg0=0.10L/s）、淋浴器（Ng=0.50，qg0=0.10L/s）、坐便器（Ng=0.50，qg0=0.10L/s）各一个。具体布置见图1。
图1 某工业园员工宿舍大样图
宿舍二为湖南省长沙市某园区内一栋武警勤务楼，属于一类高层建筑，建筑高度为35.70m，建筑面积为10077.4m2，建筑层数为地上9 层，1～2 层为辅助用房，3～6层为设公用盥洗卫生间的宿舍，7～9 层为居室内设单独卫生间的宿舍。7～9 层皆为4 人间宿舍，一共60 间。每个单独的卫生间内设有洗脸盆（Ng=0.50，qg0=0.10L/s）、淋浴器（Ng=0.50，qg0=0.10L/s）、延时自闭式蹲便器（Ng=0.50，附加1.2L/s；
qg0=1.20L/s）各一个。具体布置见图2。
图2 某武警勤务楼宿舍大样图
3.1 宿舍一计算结果分析
按照新规范第3.7.6 条，宿舍一属于居室内设置单独卫生间的宿舍，采用平方根法（公式（1））计算给水设计秒流量，其结果为10.25L/s，过程详见表1。按照旧规范第3.6.6 条，宿舍一属于Ⅲ类宿舍，采用给水百分数法计算给水设计秒流量。根据旧规范第3.6.6 条的条文解释，可根据卫生器具数来选取相应的同时给水百分数，洗脸盆、淋浴器、坐便器的数量皆为280，其同时给水百分数分别取25%，25%，20%，给水设计秒流量为19.60L/s，过程详见表2。由表1、表2 可知，采用旧规范给水百分数法计算出的给水设计秒流量约为新规范平方根法算出给水设计秒流量的1.9 倍。
表1 宿舍一给水设计秒流量计算结果（新规范）
表2 宿舍一给水设计秒流量计算结果（旧规范）
根据调查了解，工厂生产过程中，实行轮班制，且不同车间换班时间也不同，用水设备使用情况并不集中[4]。通过以上分析可知，宿舍一应归类为用水分散型建筑，按照新规范采用平方根法计算给水设计秒流量更为合理，这样选择给水管径更经济，加压给水设备也更节能，节约了初期投资和运行成本[5]。
3.2 宿舍二计算结果分析
按照新规范第3.7.6 条，宿舍二的7～9 层宿舍属于居室内设置单独卫生间的宿舍，采用平方根法计算给水设计秒流量。其结果为5.94L/s，过程详见表3。按照旧规范第3.6.6 条，7～9 层宿舍属于Ⅲ类宿舍，采用给水百分数法计算给水设计秒流量。根据旧规范第3.6.6 条的条文解释，根据卫生器具数选取的洗脸盆、淋浴器、延时自闭式蹲便器同时给水百分数分别为70%，60%，2%。给水设计秒流量为9.24L/s，过程详见表4。由表3、表4 可知，用旧规范给水百分数法算出的给水设计秒流量约为新规范平方根法算出给水设计秒流量的1.5 倍。
表3 宿舍二给水设计秒流量计算结果（新规范）
表4 宿舍二给水设计秒流量计算结果（旧规范）
宿舍二在实际使用过程中，由于武警训练作息时间比较规律，用水时间短，用水设备使用情况集中，同时出流概率大。经调查发现，武警人员早上8:00 开始训练，一般在7:30～8:00 时间段集中洗漱。早上训练之后的洗漱则相对分散。根据现场实测，高峰期间，7～9 层的流量约为9L/s，与旧规范的给水百分数法计算结果接近。通过以上分析可知，该类型宿舍应归类为用水密集型建筑，采用百分数法计算给水设计秒流量更为合理[6]。
采用常规的地下室生活贮水箱—变频水泵加压的给水方式，若按新规范的平方根法计算的结果选择变频加压给水设备和给水管径，能满足大部分时间的用水需求，但无法满足高峰时期的需求；
若按照旧规范的百分数法计算的结果选择变频加压给水设备和给水管径，则加压泵组可以满足所有时间段的用水需求，但设备大部分时间不在高效工作区内运转，前期和运行成本都较高。
为了解决高峰时期的用水问题，同时节约运行成本，该宿舍楼最终采用地下室生活贮水箱—水泵加压-屋顶生活储水箱给水方式，在屋顶设置生活水箱，缓解高峰时期的供水压力，水泵按照最大小时用水量选择型号。而计算给水管径仍按照给水百分数法，可减小管道损失，减小增压水泵的扬程。
平方根法是按卫生器具给水当量总数计算生活给水设计秒流量，主要考虑用水的不均匀性，更加适合用水分散型建筑，但有局限性，没有考虑用水的不确定性，虽然通过系数α 反应了不同类型用户的卫生器具使用规律不同的情况，但用户类型划分比较粗糙。而百分数法是以概率为基础的计算方法，划分也更细致，体现了不同建筑，不同种类卫生器具数量的影响。通过宿舍一和宿舍二分别使用平方根法和百分数法计算给水设计秒流量结果的对比可知，卫生器具数量越多，两种方法计算的给水设计秒流量相差越大。所以选择合适的计算方法，对于大型项目更加重要[7～13]。
由以上两个工程实例的给水设计秒流量计算结果分析可知，居室内设置单独卫生间的宿舍不能简单归为用水分散型建筑。在碰到类似的工程项目时，应先调查清楚业主的使用习惯，具体情况具体分析，综合考虑使用单位、居住人数、有无独立卫生间、卫生器具数量等因素，将居室内设置单独卫生间的宿舍进一步细分为用水分散型或者密集型。如果该宿舍为用水密集型，建议采用百分数法计算给水设计秒流量；
如果该宿舍为用水分散型，建议采用平方根法计算给水设计秒流量。以此为依据，选择相应的供水设备和给水管道管径，更加满足实际工程需要，同时取得更好的社会和经济效益。
