《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003,2009年版,以下简称“规范”)已颁布实施,其中住宅的给水管道设计秒流量计算,采用了概率计算的基本原理,计算方法有了质的提高。但是,公共建筑给水管道的设计秒流量计算,仍沿用平方根法。这样就存在着明显的不合理和不协调现象。本文仅对宾馆客房给水管道的设计秒流量试用概率法原理计算进行探讨。

　　 给水管道设计秒流量平方根法的最大缺陷是同一类型建筑计算式中的计算参数,没有与用水定额及卫生器具的配置标准挂钩。以宾馆客房为例,“规范”表3.1.10中列出了旅客用水量为250~400L/(人·d),按理说低等级的宾馆应采用低值,高等级的宾馆应采用高值,反映在管道的设计秒流量上就应不同,但平方根法计算的结果却是一样的。

　　 平方根法的另一缺陷是逻辑性差,当给水当量较少时(即支管末端),其计算值大于按卫生器具给水额定流量的累加值,所以只能加以说明采用累加值来修正计算值,但累加值仍偏大很多。

　　 给水管道设计秒流量计算问题,在概率论中是属于以“频率”为“概率”的计算问题,对于这类问题的计算,一般推荐使用“二项分布”。但是计算的结果存在4大缺点,一是二项分布收敛过快,计算出的卫生器具同时出流率过小,不符合实际所观察到的用水工况;二是在卫生器具数量较少时,其同时出流率出现跳跃,这也不符合实际工况;三是计算繁琐,数据容量太大,一般函数型计数器的容量都不够,无法进行计算;四是要将用水量分配到各种卫生器具上,计算出每一种卫生器具的同时出流率,再按加权平均法计算出管段设计秒流量,这与已习惯使用卫生器具给水当量作为用水单位又有着一个观念上的大转变,一下难以接受。用二项分布计算的最大优点是当卫生器具数量无限大时,同时出流率就无限接近最大用水时卫生器具平均出流率,从而不必去寻求两者何时可认为相等,计算可无限延续,纯理论而言是优点。

　　 本文采用“规范”式3.6.4-2作为卫生器具给水当量同时出流率的计算式,即如式(1)所示。

　　 式中U———计算管段的卫生器具给水当量同时出流率,%;

　　 α———对应于不同的最大用水时卫生器具给水当量平均出流率U_o的系数;

　　 N_g———计算管段的卫生器具给水当量总数。

　　 采用式(1)作为计算式时,必须确定其边界条件,即确定使用人数达到某一定值时,卫生器具给水当量同时出流率即被认为等于最大用水时平均出流率。对住宅建筑来说,“规范”是确定为5 000人,由于宾馆不似住宅那样分散和无序,因此不能套用住宅建筑的5 000人作为边界条件。从我国现有宾馆规模来看,1 200床位的宾馆已罕见,“规范”5.3.1条对热水供应系统的耗热量计算中,也是将宾馆床位数≥1 200床位时,其小时变化系数K_h稳定在3.9。因此本文以1 200床位对应的卫生器具给水当量数作为计算式(1)的边界条件。

　　 三星(或三星标准)及以上等级(因并非所有酒店均参与评星,文中所述星级包含按星级标准设计的宾馆)宾馆一般均设有全日供应的冷、热水供水系统,其标准双人房所配置的卫生器具均相同,即为坐便器、浴盆和洗脸盘各1具。体现星级差别的是卫生器具的品牌和质量不同,而不是数量不同。

　　 浴盆的混合水嘴均带有淋浴转换器,由于水嘴出流和淋浴出流两者的出流量不同,在本文计算中按各占一半来计算其给水当量,这样双人房卫生间的卫生器具给水当量冷水为1.75,热水为1.25。每位旅客所配置的卫生器具给水当量数分别为冷水0.875,热水0.625。1 200床位宾馆,其卫生器具给水当量数分别为冷水1 050,热水750。

　　 还有一种二星级的宾馆或称不上星级的宾馆,其客房卫生间不配置浴盆,只配置淋浴器,每位旅客的冷水给水当量为0.75,热水为0.50。1 200床位宾馆,冷水给水当量总数为900,热水为600。本文也将其列入计算。

　　 宾馆客房的用水最大时段是出现在晚餐以后至午夜前的4h,水用于沐浴、洗涤衣物、洗漱以及大便器的冲洗用水。宾馆客房旅客用水分配见表1。

　　 根据最大用水时卫生器具给水当量平均出流率的定义可按式(2)计算,并将计算结果列于表2。

　　 式中U_o———最大用水时卫生器具给水当量平均出流率,%;

　　 q_max———最大用水时段内一人的用水量,L;

　　 m———使用人数,人;

　　 n_o———对应m人数所配置的卫生器具当量数;

　　 t———最大用水时段历时,h;

　　 0.2———1个给水当量的额定流量,L/s。

　　 将式(1)对α求解,并将边界条件U_o和卫生器具给水当量总数N_o代入,即可求得α值,其计算式如式(3)所示,其计算结果列于表3。

　　 将α值代入式(1)即可求得对应于不同卫生器具给水当量时的出流率,可按下式计算给水管段设计秒流量。

　　 式中q_g———给水计算管段设计秒流量,L/s;

　　 N_g———给水计算管段上的卫生器具给水当量总数;

　　 U———与N_g相对应的卫生器具给水当量出流率,%;

　　 现将按本文概率法和“规范”平方根法的计算结果分别列于表4和表5,以便对比和分析。

　　 (1)以概率论的概念来理解给水管道管段设计秒流量(该管段可能出现的最大流量),此流量可能在短时间内出现(注意:不是瞬时),但不会持续出现。由于概率法计算是一种预测事件可能发生的计算,所以不能用“准确”与否来评判计算结果,只能用随机事件(本文指卫生器具给水当量)的出现频率(本文指出流率)是否随着随机事件的增加而趋向一个固定值,趋向固定值时的收敛过程是否合理来进行评判。从表4、表5的计算结果来看,本文的计算方法是合理的,计算结果是可信的。

　　 (2)从表4、表5的结果来看,平方根法的计算结果偏大,会造成管网容量和设备容量的浪费。

　　 (3)各星级宾馆虽然档次不一,但旅客在晚间的用水工况基本一样,所以计算所得结果差别不大。四星、五星级宾馆用水定额高主要是考虑部分旅客在早晨起床后有淋浴的要求和白天旅客参加某活动时,要沐浴更衣,所以用水定额定得高,而二星、三星级宾馆是不考虑这部分用水的。

　　 (4)概率法计算只能对典型的卫生器具配置标准和用水工况进行分析计算,实际工程出现个别支管段工况有变化时,可忽略不计。但当单人房、3人房占比例大时,应按“规范”式(3.6.4-4)调整干管U_o。

　　 (1)本文计算中,大便器是用低水箱冲洗,若采用大便器自闭冲洗阀时,计算结果应按“规范”3.6.5条注3加以修正。

　　 (2)工程所在地的水温与本文假定不一致且出入较大时,应调整参数。

　　 (3)当采用分散水加热器供应热水时,系统只有冷水管道,应调整卫生器具给水当量值。