王云海
(寧波市建筑設(shè)計研究院，浙江　 寧波 315012)

　 摘要：《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》中對建筑熱水的計算給出了2個公式，但這2個公式的小時變化系數(shù)K_h在實際應(yīng)用中不易確定。通過對該規(guī)范中有關(guān)數(shù)據(jù)進行整理，利用最小二乘法原理進行數(shù)據(jù)處理，得出了計算K_h值的擬合公式。
　　關(guān)鍵詞：建筑；給排水；熱水
　　中圖分類號：TU882　文獻標(biāo)識碼：A　文章編號：1009—2455(2003)03—0021-03

A Comparison between Calculation Methods for How Water Consumption in Building Water Supply and Drainage

　　Abstract：Two formulae are given in the Code for Design of Building Water Supply and Drainage for the Calculation of building hot water.Nevertheless，the hourly variation factor，K_h，in the two formulae can be hardly determined in actual applications.By sorting out relevant data in the said code and processing the data using the method of least squares，a fit formulais obtained for the calculation of the value of K_h.
　　Keywords：building；water supply and drainage；hot water

　　隨著人們生活水平的提高，熱水的使用范圍與頻率也不斷擴大和增長，不僅出現(xiàn)了功能齊全的各類電熱水器、煤氣熱水器、太陽能熱水器等等，而且住宅小區(qū)、高檔寫字樓內(nèi)的集中供熱水系統(tǒng)也在各地不斷得到應(yīng)用，至于各大賓館、旅館等，熱水供應(yīng)系統(tǒng)更是必不可少，只是在供水時間段上顯示出其檔次的高低，有的是24h供應(yīng)熱水，有的僅在某一時間段內(nèi)定時供應(yīng)熱水。由于熱水系統(tǒng)的普及，且應(yīng)用對象的性質(zhì)、規(guī)模各有不同，因此在具體的工程設(shè)計中也經(jīng)常遇到一些問題。本文重在分析現(xiàn)有熱水用水量計算公式的特點及各自的適用范圍，以便在具體的工程設(shè)計中合理應(yīng)用。

1 熱水甩水量計算方法簡介

　　根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》GBJl5-88，建筑物的熱水用水量可通過以下兩種方法計算得到：
　　① 根據(jù)人數(shù)或床位數(shù)和其熱水用水量定額計算法^[1]：

　　　Qh=K_hmq_r／24
　　式中：Qh一最大時熱水用水量；
　　　　　K_h——小時變化系數(shù)；
　　　　　M—用水計算單位數(shù)(人或床)；
　　　　　q_r——熱水用水量定額：

　　規(guī)范中的計算公式隱含著熱水供應(yīng)時間統(tǒng)一為24h，并給出了一個全日制供應(yīng)熱水時K_h值的表格。但我們從表中只能查到一些離散的點，而實際應(yīng)用中往往要通過插值方法才能得到所需的K_h值。而設(shè)計人員常用線性插值，有時甚至“毛估估”，造成了計算結(jié)果的偏差，進而影響了實際的使用效果。本文將給出經(jīng)曲線擬合得到的K_h的計算公式，以便于設(shè)計人員的使用。q_r的選用要注意熱水的溫度，必要時需經(jīng)過換算，即(tr1—tl)q_r1=(tt2—t1)q_t2，其中tl為當(dāng)?shù)氐睦渌疁囟取Ｔ趯嶋H應(yīng)用過程中，有一些工程是全日制供應(yīng)熱水，即t=24h，可以直接選用規(guī)范規(guī)定的有關(guān)的K_h值，但還有一些工程是定時供應(yīng)熱水，即t≠24h，從理論上來說這時的K_h值應(yīng)小于全日制供水狀況，但由于沒有相關(guān)的參考數(shù)據(jù)，設(shè)計人員往往套用全日制供水條件下的K_h值，顯然這是有偏安全的。
　　②根據(jù)衛(wèi)生器具和熱水用水量定額計算法：
　　Qh=∑(q_h×n₀×b／100)
　　其中Qh為衛(wèi)生器具1h的熱水用水量，n₀為同類型衛(wèi)生器具數(shù)，b為1h內(nèi)衛(wèi)生器具同時使用百分數(shù)。
　　這種計算方法從熱水使用器具作為計算的出發(fā)點，具有一定的客觀性，因為設(shè)計中洗臉盆、浴盆或淋浴器的數(shù)量是可以確定的，關(guān)鍵在于公式中各種衛(wèi)生器具的同時使用百分數(shù)b的確定，有關(guān)具體規(guī)定可以參見相關(guān)的設(shè)計手冊。

2 兩種計算方法的分析與比較

　　在具體的工程設(shè)計中，曾經(jīng)用上述兩種方法計算各類工程的熱水用水量，同一工程的計算結(jié)果也不盡相同，有時是方法①的計算結(jié)果較大，有時又是方法②的計算結(jié)果較大，到底該以哪一種計算結(jié)果為準(zhǔn)，常令設(shè)計人員頭痛，而設(shè)計手冊上的說明為：“兩種方法計算的結(jié)果并不一致，設(shè)計時需分析對比合理選用”，卻沒給出具體的標(biāo)準(zhǔn)和方法，令人莫衷一是。
　　從公式表面分析，方法①似乎具有更廣泛的適用范圍，因為它有一個小時變化系數(shù)K_h，可以根據(jù)不同建筑的性質(zhì)和規(guī)模來調(diào)節(jié)、控制，但沒有根據(jù)熱水供應(yīng)時間長短的情況區(qū)分類別；方法②只是對住宅的浴盆數(shù)量與其同時使用百分數(shù)有一個對照表格，而賓館等卻不再細分規(guī)模，b的取值范圍為60％-70％，這是相對于20世紀(jì)70年代旅館的情況，而對于現(xiàn)在一些大規(guī)模、高檔次的賓館還是一味套用60％-70％的b取值范圍，則不符合實際狀況；至于醫(yī)院等的病房的b取值范圍有一個較寬的范圍，為25％-50％，卻沒有給出具體的床位規(guī)模與占的取值之間的對應(yīng)關(guān)系，僅憑借設(shè)計人員的經(jīng)驗來確定，而實際上不同等級醫(yī)院的熱水使用情況又各不相同，且某些高檔病房樓的布置已接近旅館的情況，該如何確定其用水規(guī)律也是一個新的課題。當(dāng)然有關(guān)的占值范圍的規(guī)定也是基于一定的概率統(tǒng)計與分析的結(jié)果，在一定的范圍內(nèi)還是比較準(zhǔn)確的、本文擬從具體的計算中分析得到每種方法的適用范圍，以作為具體設(shè)計中的參考和借鑒。為了便于比較，引入管道系統(tǒng)計算時的當(dāng)量計算法，得到相應(yīng)的設(shè)計秒流量，并換算成小時流量。
　　下面以旅館類建筑為例列表比較兩種計算方法的結(jié)果見表1(表巾熱水以40℃計)：

表1熱水用水量計算結(jié)果比較 床位數(shù)/個 方法①結(jié)果/ (L·h^—1) 方法②結(jié)果/(L·h^—1) 當(dāng)量法結(jié)果/(L·h^—1) 50 6343 4875 12075 100 9796 9750 17076 150 12611 14625 20914 200 15488 19500 24194 300 20687 29250 29577 400 25173 39000 34153 500 29623 48750 38184 注：1，以2個床位為1個房間計算；2.每床每日熱水用水定額取為230L(以50℃汁)；3.浴盆1 h熱水用水量為300 L(以40℃計)；4.同時使用百分數(shù)b的值統(tǒng)一取為65。

　　分析表中得到的有關(guān)數(shù)據(jù)，可以看出：當(dāng)床位數(shù)為100個時，兩種方法的計算結(jié)果大致相同；而床位數(shù)小于100個時，方法①的計算結(jié)果大于方法②；床位數(shù)大于100個時，方法②的計算結(jié)果大于方法①。造成這種情況的原因就在于當(dāng)床位數(shù)較少時，用水的不均勻程度相對較高，b應(yīng)該取較高的數(shù)值：而隨著床位數(shù)的不斷增加，用水的均勻程度也不斷提高，b就應(yīng)該取較低的數(shù)值，甚至可以小于60，因為從表1中可以看出，當(dāng)床位數(shù)達到300個時，其最大小日寸熱水用水量(以40℃計)已經(jīng)與通過管道的設(shè)計秒流量換算得到的數(shù)值相近，雖然熱水管道中的水溫可以達到60t，但由于設(shè)計秒流量換算得到的小時流量與最大小時流量之間的系數(shù)又何止1.5! 所以當(dāng)床位數(shù)大于300個時，方法②的計算結(jié)果顯然已經(jīng)失去了實際的意義。因此，建議當(dāng)床位數(shù)小于等于100個時，采用方法①來計算熱水用水量；床位數(shù)介于100和300之間的，可以視具體工程的規(guī)模，檔次，在兩種方法之間選擇，或綜合考慮：而床位數(shù)大于300個時，應(yīng)采用王云海：建筑給排水中熱水用水量計算方法的比較方法①來計算，并可以根據(jù)具體工作的情況在單位用水定額的取值上作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
　　至于住宅和醫(yī)院的病房這兩類建筑，同樣可以通過上述方法，經(jīng)比較確定各種方法的適用范圍。
　　至于定時供應(yīng)熱水的情況，可以將方法①中公式分母的24改為實際供水時間段，并參考全日制供水的K_h值，雖然這樣做是偏保險的，但定時供熱水上午旅館一般規(guī)模較小，因而用水的不均勻性也較高。

3 K_h值計算公式的擬定

　　規(guī)范中給出全日制供熱水條件下的一系列K_h值與床位數(shù)的對應(yīng)表格，是一些離散的對應(yīng)點，為了便于設(shè)計人員的具體使用，筆者根據(jù)系列點所構(gòu)成的曲線的形狀，利用最小二乘法的原理，運用相關(guān)計算軟件，對各種條件的KL值進行了曲線擬合，得出以下計算公式，并分析各自的誤差。分別見表2、表3、表4。
　　住宅：K_h=1.8367+33.0111·n^0.5
　　 50≤n≤6000　　　　　(1)
　　旅館：K_h=2.2818+56.8511n^0.5
　　 60≤n≤900　　　　　　(2)
　　醫(yī)院：K_h=1.2355+23.0257n^0.5
　　 50≤n≤1000　　　　　　(3)

表2　 住宅的K_h擬合結(jié)果誤差比較少 居住人數(shù) 規(guī)范中K_h　 擬合的K_h 相對誤差／% 50 6.58 6.51 1.1 100 5.12 5.14 0.4 150 4.49 4.53 0.9 200 4.13 4.17 1.0 250 3.88 3.92 1.0 300 3.70 3.74 1.1 500 3.28 3.31 0.9 1000 2.86 2.88 0.7 3000 2.48 2.44 1.6 6000 2.34 2.26 3.4

表3　 旅館的K_h擬合結(jié)果誤差比較 居住人數(shù) 規(guī)范中K_h　 擬合的K_h 相對誤差／% 60 9.65 9.62 0.3 150 6.84 6.92 1.2 300 5.61 4.56 0.9 450 4.97 4.96 0.2 600 4.58 4.60 0.4 900 4.19 4.18 0.2

表4　 醫(yī)院的K_h擬合結(jié)誤差比較 居住人數(shù) 規(guī)范中K_h　 擬合的K_h 相對誤差／% 35 7.62 不適用 不適用 50 4.55 4.49 1.3 75 3.78 3.89 2.9 100 3.54 3.54 0.0 200 2.93 2.86 2.4 300 2.60 2.56 1.5 500 2.23 2.27 1.8 1000 1.95 1.96 0.5

　　上述求值公式中，對于(1)、(2)兩式，n為居住人數(shù)，對于(3)式，n為床位數(shù)。式中分別給出了相對于n的適用范圍。公式(3)的擬合中，排除了表格中的第1對數(shù)據(jù)，因為這組數(shù)據(jù)明顯偏離了其余各點所在的曲線。經(jīng)驗算，由求值公式計算的結(jié)果與表格中所給數(shù)據(jù)之間的誤差如下：對于住宅，誤差均在3.5％之內(nèi)；對于旅館，誤差均在1.5％之內(nèi)，而且分布較好，具有較高精度；對于醫(yī)院，在適用范圍內(nèi)，誤差均在3.0％之內(nèi)。因此，上述公式的擬合具有比較高的準(zhǔn)確度，在工程設(shè)計中，可以直接用這些求值公式來計算得到相應(yīng)K_h的可信值。

4 結(jié)論與存在問題

　　通過前述具體的分析比較，我們對兩種熱水量計算方法有了進一步的理解，也得到了在具體工程設(shè)計中計算不同建筑物熱水用水量時所應(yīng)采用的方法，但還有一些問題有待于在實際工程中不斷積累經(jīng)驗后才能解決，如定時供熱水的情況下如何確定K_h值，以及醫(yī)院病房的b值如何確定，等等。謹以此文拋磚引玉，引起各位同仁共同探討相關(guān)問題。

參考文獻：

[1] 陳耀宗，姜云源，胡鶴鈞，等.建筑給水排水設(shè)計手冊[M]；.北京：中國建筑工業(yè)出版社。1992.

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作者簡介：王云海(1972—)，男，浙江寧波人，工程師，碩士。研究方向為給排水工程系統(tǒng)及其最優(yōu)化，寧波市柳汀街320號，電話(0574)807114319轉(zhuǎn)2422，wyh2045@cnnb.net。