电磁流量计

关于设计秒流量的计算公式

我国《建筑给排水设计规范》给出的生活给水管道设计秒流量计算公式，是经过多年实践，多次修改、调整并在最近一次修订规范时确定为近期使用的过渡性公式。但仍然存在着使用不便的问题。现代高层建筑，常常具有综合性功能，很难选定公式中的ａ系数值。即使一座大型建筑的各部分功能分区明显，各部分采用不同的公式或不同ａ系数值进行计算，不仅计算复杂，在计算总管时不得不采用叠加的办法，将一幢大的建筑分作几幢建筑进行计算，这是很不合理的。因而，有人提出对综合性建筑的给水秒流量计算，采用加权平均法确定建筑总的ａ值和Ｋ值。虽然也是一种解决办法，但仍然是很复杂的计算。

　　世界上许多国家当设计秒流量计算进行了长时间的研究，认为比较科学的方法是运用概率理论，来确定属于概率随机事件范畴的管道设计流量。现在一些比较先进的国家，大都采用这种类型的计算公式或计算方法。

　　器具负荷单位法，就是以这种理论为基础产生的。器具负荷单位法是以计算管段上器具负荷单位数的累加值，在“亨特曲线”直接查得设计流量的方法。　使用简便，在美国得到广泛的应用。这种方法在我国是否适用，能否直接使用，还有许多讨论意见。因此，这里对器具负荷单位法和“亨特曲线”作一简略介绍。

　　在旅馆，住宅，公寓等建筑的给水系统中，用水的高峰负荷与卫生器具的使用状况有关。影响用水高峰的卫生器具主要是大便器冲洗阀，冲洗水箱和浴盆。卫生器具的使用状况控用器具的平均流量ｑ，器具一次用水时间ｔ和器具两次用水的间隔时间Ｔ，这三个参数来表示。亨特（Ｈｕｎｔｅｒ）　对这三个参数进行了大量的试验，统计和分析，分析的结果如表2.4─5。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表2.4─5

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　　器　具　名　称│ｑ（Ｌ／ｓ）│ｔ（ｓ）　│　Ｔ（ｓ）│　ｔ／Ｔ

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　　大便器冲洗阀　│　１·７　　│　　９　　│　３００　│０·０３

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　　大便器冲洗水箱│　０·２５　│　　６０　│　３００　│０·２０

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　　浴盆　　　　　│　０·５　　│　　６０　│　９００　│０·０６７

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　　浴盆　　　　　│　０·５　　│　１２０　│１８００　│０·０６７

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　　亨特还提出了一个满足给水系统使用要求的假设，条件是在给水系统全部ｎ个卫生器具中，同时使用ｍ个卫生器具，作为满足系统使用条件下的要求负荷，此时大于ｍ个卫生器具同时使用的次数不超过 0.01, 这个系统就假定为满足使用要求。

　　又假定一个给水系统中只有一种卫生器具ｎ个，使用时间为ｔ，　两次使用的间隔时间为Ｔ，则系统中某一个卫生器具在某一时间内被使用的概率为

　　　　　　　　ｔ

　　　　　　ｐ＝─　　　　　　　　　　　　　　　　　（２·４─３）

　　　　　　　　Ｔ

该器具不被使用的概率为

　　　　　　　　　　　　 ｔ

　　　　　　１－ｐ＝１－ ─　 　　　　　　　　　　　（２·４─４）

　　　　　　　　　　　　 Ｔ

　　２个卫生器具在同一时间同时被使用的概率为Ｐ2，ｎ个器具同时被使用的概率为Ｐｎ。

　　ｎ个器具中 2个选定的器具同时使用的概率　（不考虑其余的ｎ－2 个器具的使用情况）为

　　　　　　Ｐ＝（１－ｐ）ｎ－2ｐ2　　　　　　　　（２·４─５）

　　ｎ个器具中任意ｒ个同时使用的概率方程式为

　　　　　　Ｐｒｎ＝（ｒｎ）（１－ｐ）ｎ－ｒｐｒ　　（２·４─６）

　　　　　　　　　　　　　　ｎ！

式中　　　　（ｎｒ）＝────────

　　　　　　　　　　　ｒ！（ｎ－ｒ）！

　　如果ｒ是0 到ｎ的任意数，把ｒ从0 到ｎ的概率全部加起来可得

　　　　　　　　　ｒ＝ｎ

　　　　　　Ｐｎｒ＝∑（ｎｒ）（１－ｐ）ｎ－ｒ　ｐｒ＝１　（２·４─７）

　　　　　　　　　ｒ＝0

　　根据前面的假设条件，可将上式改写成

　　　　　ｒ＝ｍ

　　　　　∑（ｎｒ）（１－ｐ）ｎ－ｒ　ｐｒ≥ 0.99       　（２·４─８）

　　　　　ｒ＝0

　　　　　ｒ＝ｎ

或　　　　∑（ｎｒ）（１－ｐ）ｎ－ｒ　ｐｒ≤ 0.01　（２·４─９）

　　　　　ｒ＝ｍ＋１

　　根据公式（2.4─8）或（2.4─9）可计算出ｍ值，再用公式（2.4─10）计算

管段的设计流量。

　　　　　Ｑ＝ｍｑ　　　　　　　　　　　　　　　　　（２·４─１０）

式中　　Ｑ─管段的设计流量

　　　　ｍ─系统中器具同时使用的个数

　　　　ｑ─一个卫生器具的平均流量

　　如果已知器具的额定流量，可计算出一系列的ｎ与Ｑ的对应关系。　亨特在上述计算中采用的器具给水额定流量是：

　　大便器冲洗阀　　1.70　Ｌ／ｓ;

　　大便器冲洗水箱　0.25　Ｌ／ｓ;

　　浴盆　　　　　　0.50　Ｌ／ｓ。

　　在一个给水系统中，不可能只有一种卫生器具，而是有几种器具的混合系统。在混合系统中，不同的卫生器具之间也存在着同时使用的概率因素，器具总数ｎ不能以不同的器具个数相加而得到。对混合系统，应用概率理论进行计算是相当复杂的，难于在实际工作中使用。为了寻求一种能直接计算混合系统的方法，亨特引入了“器具负荷单位”的概念，它不表示器具本身的流量，　也不是流量之间的简单比例，而是反映不同的器具之间在给水系统中的等效关系。

　　与同一流量对应的不同的器具的个数不同，５７个大便器冲洗阀的给水系统设计流量大于９·５　Ｌ／ｓ的概率不超过０·０１，　同样有１３３个大便器冲洗水箱或有１６４个浴盆的给水系统的设计流量大于９·５　Ｌ／ｓ　的概率不超过０·０１。也就是说５７个大便器冲洗阀或１３３个冲洗水箱或１６４个浴盆的给水系统其设计流量都是９·５Ｌ／ｓ，而且都满足系统使用条件下的负荷要求。假定大便器冲洗阀的负荷单位为１０，那么冲洗水箱的负荷单位就是

　　　　５７×１０／１３３＝４·２９

浴盆的负荷单位是

　　　　５７×１０／１６４＝３·４８

将计算结果列入表２.４─６中，并取计算结果的平均数的整数为选定值，即器具的“单位负荷”。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表２·４─６

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　　流　　量│　冲洗阀大便器　　│　冲洗水箱大便器　│　　浴　　　盆

　　　Ｑ　　├────┬────┼────┬────┼────┬────

　　　　　　│器具数　│负荷单位│器具数　│负荷单位│器具数　│负荷单位

　　　Ｌ／ｓ│　ｎ　　│　ｆ　　│　ｎ　　│　ｆ　　│　ｎ　　│　ｆ

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　　９．５　│　５７　│　１０　│１３３　│４．２９│１６４　│３．４８

　　────┼────┼────┼────┼────┼────┼────

　　１２．６│　９７　│　１０　│１８７　│５．１９│２３４　│４．１５

　　────┼────┼────┼────┼────┼────┼────

　　１５．８│１３８　│　１０　│２４５　│５．６３│３１０　│４．４５

　　────┼────┼────┼────┼────┼────┼────

　　１９．０│１７８　│　１０　│３０７　│５．８０│３９３　│４．５３

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　　　平均负荷单位　　│　１０　│　　　　│５．２５│　　　　│４．１５

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　　　　负荷单位选定值│　１０　│　　　　│　５　　│　　　　│　４

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    现在，以卫生器具数ｎ与其负荷单位数ｆ的乘积，叫做系统中这种器具的　　“器具负荷单位总数”并以ｆｎ表示。将表２·４─６的形式变化一下，以ｆｎ代替ｆ, 如表２·４─７

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表２·４─７

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　　流　　量│　冲洗阀大便器　　│　冲洗水箱大便器　│　　浴　　　盆　　

　　　Ｑ　　├────┬────┼────┬────┼────┬────

　　　　　　│　器具数│负荷单位│　器具数│负荷单位│　器具数│负荷单位

　　　Ｌ／ｓ│　ｎ　　│　ｆｎ　│　ｎ　　│ｆｎ　　│　ｎ　　│　ｆｎ　

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　　９．５　│　５７　│　５７０│　１３３│　６６５│　１６４│　６５６

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　　１２．６│　９７　│　９７０│　１８７│　９３５│　２３４│　９３６

　　────┼────┼────┼────┼────┼────┼────

　　１５．８│１３８　│１３８０│　２４５│１２２５│　３１０│１２４０

　　────┼────┼────┼────┼────┼────┼────

　　１９．０│１７８　│１７８０│　３０７│１５３５│　３９３│１５７２

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　　从表中可以看出冲洗水箱大便器和浴盆的数值非常接近，取二者的平均值，并以冲洗水箱为代表。绘制成以冲洗阀大便器为主和以冲洗箱大便器为主的两条器具负荷与流量的关系曲线，即亨特曲线。

　　亨特曲线分为两部分，当ｆｎ＝０～１０００时，曲线有两条，　上面一条用于系统中的大便器以冲洗阀为主，如图２·４─１，图２·４─２。；下面一条用于系统中的大便器以冲洗水箱为主。当ｆｎ＝１０００～３００００时，两条曲线合成一条曲线。如图２·４─３。

    根据系统各管段上的卫生器具负荷单位总数ｆｎ，在亨特曲线上可直接查得管段的设计流量。

　　各种卫生器具的负荷单位见表２·４─８。

　　　　　　　　　器具负荷单位数　　　　　　　　　　表２·４─８

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　　　　　　　　　　　│　　　　　│　　　　　　│系统中器具的负荷单位数

　　器　具　名　称　　│使用方式　│操纵形式　　├───┬───┬───

　　　　　　　　　　　│　　　　　│　　　　　　│冷　水│热　水│总　数

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　　大便器　　　　　　│公用的　　│冲洗阀　　　│10.0　│　─　│10.0

　　大便器　　　　　　│公用的　　│冲洗水箱　　│ 5.0　│　─　│5.0

　　小便池　　　　　　│公用的　　│DN25冲洗阀　│10.0　│　─　│10.0

　　大便池　　　　　　│公用的　　│DN20冲洗阀　│ 5.0　│　─　│5.0

　　小便池　　　　　　│公用的　　│冲洗水箱　　│ 3.0　│　─　│3.0

　　洗手盆　　　　　　│公用的　　│水龙头　　　│ 1.5　│　1.5 │2.0

　　浴盆　　　　　　　│公用的　　│水龙头　　　│ 3.0　│　3.0 │4.0

　　淋浴器　　　　　　│公用的　　│混合阀　　　│ 3.0　│　3.0 │4.0

　　洗涤盆　　　　　　│办公室等　│水龙头　　　│2.25　│　2.25│3.0

　　厨房洗涤槽　　　　│旅馆，餐厅│水龙头　　　│ 3.0　│　3.0 │4.0

　　饮水器　　　　　　│办公室等　│DN10阀　　　│0.25　│　─　│0.25

　　大便器　　　　　　│私人的　　│冲洗阀　　　│ 6.0　│　─　│6.0

　　大便器　　　　　　│私人的　　│冲洗水箱　　│ 3.0　│　─　│3.0

　　洗手盆　　　　　　│私人的　　│龙头　　　　│0.75　│　0.75│1.0

　　浴盆　　　　　　　│私人的　　│龙头　　　　│ 1.5　│　1.5 │2.0

　　淋浴器（带隔间）　│私人的　　│混合阀　　　│ 1.5　│　1.5 │2.0

　　厨房洗涤槽　　　　│私人的　　│龙头　　　　│ 1.5　│　1.5 │2.0

　　洗衣槽（１～３个）│私人的　　│龙头　　　　│2.25　│　2.25│3.0

　　组合式器具　　　　│私人的　　│龙头　　　　│2.25　│　2.25│3.0

　　洗碟机　　　　　　│私人的　　│自动　　　　│　　　│　1.0 │1.0

　　洗衣机（８磅）　　│私人的　　│自动　　　　│ 1.5　│　1.5 │2.0

　　洗衣机（８磅）　　│私人或公用│自动　　　　│2.25　│　2.25│3.0

　　洗衣机（１６磅）　│私人或公用│自动　　　　│ 3.0　│　3.0 │4.0

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　【例】　某旅馆上部为客房区，共１１层，每层有客房２０套，　每套客房的卫生间有浴盆，低水箱坐便器和洗脸盆三件套卫生器具。试计算系统设计流量。

　　【解】　由表２.４─８查得卫生器具的负荷单位为：大便器为３，　洗脸盆为０.７５，浴盆为１·５，系统的负荷单位总数为：

　　　　　　ｆｎ＝（３＋０.７５＋１.５）×２０×１１＝１１５５

　　在亨特曲线（图２.４─３）上查得　Ｑ＝１３.６　Ｌ／ｓ

　　若按公式（２.４─１）计算，各卫生器具的当量为：浴盆Ｎ＝１，　洗脸盆Ｎ＝０.８，大便器Ｎ＝０.５，则器具当量总数为：

　　　　　　Ｎｇ＝（１＋０.８＋０.５）×２０×１１＝５０６

设计流量为：

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　　　　　　Ｑ＝０.２×２.５√５０６＝１１.２　Ｌ／ｓ

　　使用亨特曲线计算的结果，要大于按我国《建筑给排水设计规范》给出的生活给水管道设计秒流量计算公式计算的结果。