有自闭式冲洗阀时给水设计秒流量计算探讨

金建华，张创虎
(武汉理工大学，湖北 武汉 430070）

　　摘要：建筑给水排水设计规范(GB50015—2003)中规定，对于公共建筑中有大便器自闭式冲洗阀时的生活给水设计秒流量计算，采用平方根法。分析了平方根法计算公式存在的不足，并将概率法与平方根法相结合得出了新的有自闭式冲洗阀时的生活给水设计秒流量公式。计算结果表明，该公式比规范公式更合理，有更大适用范围。
　　关键词：生活给水设计秒流量； 自闭式冲洗阀；概率法
　　中图分类号：TU821．7　　 文献标识码：B　　 文章编号：1009—2455(2004)04—0064—02

　　有大便器自闭式冲洗阀的生活给水管道设计秒流量的计算一直是一个具有争议的问题。
　　新的建筑给水排水设计规范(GB50015—2003)对分散型中的住宅的设计秒流量计算，作了较大的
修改，采用以概率法为基础的计算方法，对原规范计算公式作了修正。对于公建部分，则仍采用原规范平方根法计算。对于有大便器自闭式冲洗阀时的生活给水设计秒流量计算，新规范规定如下^[1]：
　　对于集体宿舍、旅馆招待所、宾馆、医院、疗养院、休养所、门诊部、幼儿园、办公楼、学校等建筑的生活给水设计秒流量计算，如有大便器延时自闭冲洗阀的给水管段，按公式(1)计算：
　　
　　qg——计算管段的给水设计秒流量，L／s；
　　N——计算管段的卫生器具给水当量总数，自闭式冲洗阀的给水当量均以0.5计；
　　α——根据建筑物用途而定的系数；
　　1.1——附加的流量值，L／s。
　　作者根据实践经验，认为应用此公式计算有大便器延时自闭式冲洗阀的给水管段设计秒流量，存在不足之处。鉴于此，将概率法与平方根法相结合，导出新的有大便器延时自闭式冲洗阀的给水管段设计秒流量的计算公式。

1 有自闭式冲洗阀时给水设计秒流量推荐公式

　　亨脱提出，在一个建筑给水系统内，全部n个卫生器具里，同时使用m个器具，作为满足给水系统使用条件下的要求负荷，则大于m个器具同时使用的概率应不超过0.01，这个系统就假定为“满足使用要求”^[2]。
　　假定一个给水系统中只有一种类型的卫生器具，如仅有自闭式冲洗阀大便器，其数量为n个，每个器具一次使用与下次使用的间隔时间为t，每个器具每次冲洗所需的时间为t_l，则在一个系统中某一特定器具在某一时间内进行冲洗的概率为，p=t₁/t该器具不冲洗的概率为1-p=1-t₁／t。
　　n个卫生器具中任意r个同时放水的概率方程式为：
　　
　　
　　在“满足系统使用要求”下，大于m个器具同时使用的概率不超过0.01，即
　　Pⁿ_m+1+Pⁿ_m+2+···+Pⁿ_n-1＜0.01
　　也可写成：Pⁿ_o+Pⁿ_m+2+ ···+Pⁿ_m-1+Pⁿ_m≥0.99
　　或　
　　对于大便器延时自闭式冲洗阀，假定一次放水的时间为t₁=9s，这次放水到下次放水的间隔时间为t=900s
　　则p=t₁/t=0.01,1-p=0.99
　　按上述理论，如果有10个大便器延时自闭式冲洗阀，则：
　　
　　可知10个自闭式冲洗阀中只计算一个，其同时使用概率已超过0.99，而自闭式冲洗阀的额定流量为1.2L／s，因此给水设计秒流量为1 ×1.2=1.2L／s。如果有40个大便器自闭式冲洗阀，则：
　　
　　可知40个自闭式冲洗阀中只计算2个，其同时使用概率即可超过0.99，因此给水设计秒流量为2×1.2=2.4L／s。其余依此类推，可计算得表1。

表1 同时使用概率大于99％的延时自闭式冲洗阀个数

延时自闭式冲洗阀个数n 2-19 16-44 45-83 84-129 同时使用概率大于99%的延时自闭式冲洗阀个数m 1 2 3 4

　　总结以上分析，作者提出针对于集体宿舍、旅馆招待所、宾馆、医院、疗养院、休养所、门诊部、幼儿园、办公楼、学校等公共建筑中带有大便器延时自闭冲洗阀给水管设计秒流量公式(3)：
　　
　　式中：Q_g——给水管设计秒流量；
　　　　　α——按建筑物性质而决定的系数；
　　　　　N_g——不包括延时自闭式冲洗阀的其它卫生器具给水当量数；
　　　　　m——按表1所确定的同时使用概率大于99％的延时自闭式冲洗阀个数。
　　上述公式(3)其实是一个混合式，公式的前半部分0.2α(N_g)^0.5 是按平方根法计算的设计秒流量，后半部分m×l.2则是应用概率法得出的设计秒流量。

2 推荐公式与规范公式的比较

　　假设有一办公楼，卫生间的大便器给水皆采用延时自闭式冲洗阀。取α=1.5，大便器给水当量取0.5，小便器给水当量取0.5，洗脸盆给水当量取0.75。分别由推荐公式和规范公式计算给水管设计秒流量，结果见表2。

表2 推存公式和规范公式计算给水管设计秒流量结果比较

人数 卫生器具个数 规范公式计算结果/（L·s^-1) 推荐公式计算结果/（L·s^-1) 备注 总人数 男 女 大便器 小便器 洗脸盆 　 　 　 1 　 　 1.31 1.2 特殊情况 60 40 20 2 2 2 1.66 1.67 　 120 80 40 4 3 3 1.82 1.78 　 360 240 120 12 8 9 2.33 2.18 　 2400 1600 800 80 53 60 4.27 6.14 　 3000 2000 1000 100 67 75 4.65 7.64 最大平均秒流量6.25L/s 3600 2400 1200 120 80 90 4.98 7.91 最大平均秒流量7.5L/s

　 表2中的最大平均秒流量是根据新规范，取K_h=1.5，每人每班最高日生活用水量取40L，使用时数取8h，计算而得。由表2得出以下结论：
　　①有一个大便器自闭式冲洗阀时，规范公式计算出的给水设计秒流量为1.31 L／s，大于其额定流量1.2L／s，这显然是不合理的。
　　②新规范3.6.4条文解释中指出：“当给水管段上的卫生器具给水当量数(或卫生器具数量)很大很大时，给水管段的设计秒流量就非常接近最大用水时平均秒流量。”从表2中可以看出，当使用人数为3000及3600人时，规范公式计算出的给水设计秒流量比最大平均秒流量小得多，与上述条文解释内容相矛盾。
　　③推荐公式和规范公式的计算结果在人数较少时非常接近，并且在人数极少时推荐公式也适用；在人数较大时和最大时平均秒流量趋于接近，说明推荐公式比规范公式更合理，适用范围更广。

3 结语

　　把概率法应用于生活给水管道设计秒流量的计算是比较科学的。
　　将概率法与平方根法相结合，得出公共建筑中有大便器自闭式冲洗阀时的生活给水设计秒流量公式，该公式计算过程简洁，比规范公式有着更大的适用范围和更好的合理性。

参考文献：
[1] GB 50015—2003，建筑给水排水设计规范[S]．
[2] 钱维生．高层建筑给水排水工程[M]．上海：同济大学出版社1995．

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作者简介：金建华(1964—)，男，湖北咸宁人，副教授，工学硕士，从事给水排水工程专业教学与科研工作，电话(027)87651786。