王云海
(寧波市建筑設計研究院，浙江　 寧波 315012)

　 摘要：《建筑給水排水設計規范》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K_h在實際應用中不易確定。通過對該規范中有關數據進行整理，利用最小二乘法原理進行數據處理，得出了計算K_h值的擬合公式。
　　關鍵詞：建筑；給排水；熱水
　　中圖分類號：TU882　文獻標識碼：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、高檔寫字樓內的集中供熱水系統也在各地不斷得到應用，至于各大賓館、旅館等，熱水供應系統更是必不可少，只是在供水時間段上顯示出其檔次的高低，有的是24h供應熱水，有的僅在某一時間段內定時供應熱水。由于熱水系統的普及，且應用對象的性質、規模各有不同，因此在具體的工程設計中也經常遇到一些問題。本文重在分析現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計中合理應用。

1 熱水甩水量計算方法簡介

　　根據《建筑給水排水設計規范》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 根據人數或床位數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；
　　　　　M—用水計算單位數(人或床)；
　　　　　q_r——熱水用水量定額：

　　規范中的計算公式隱含著熱水供應時間統一為24h，并給出了一個全日制供應熱水時K_h值的表格。但我們從表中只能查到一些離散的點，而實際應用中往往要通過插值方法才能得到所需的K_h值。而設計人員常用線性插值，有時甚至“毛估估”，造成了計算結果的偏差，進而影響了實際的使用效果。本文將給出經曲線擬合得到的K_h的計算公式，以便于設計人員的使用。q_r的選用要注意熱水的溫度，必要時需經過換算，即(tr1—tl)q_r1=(tt2—t1)q_t2，其中tl為當地的冷水溫度。在實際應用過程中，有一些工程是全日制供應熱水，即t=24h，可以直接選用規范規定的有關的K_h值，但還有一些工程是定時供應熱水，即t≠24h，從理論上來說這時的K_h值應小于全日制供水狀況，但由于沒有相關的參考數據，設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根據衛生器具和熱水用水量定額計算法：
　　Qh=∑(q_h×n₀×b／100)
　　其中Qh為衛生器具1h的熱水用水量，n₀為同類型衛生器具數，b為1h內衛生器具同時使用百分數。
　　這種計算方法從熱水使用器具作為計算的出發點，具有一定的客觀性，因為設計中洗臉盆、浴盆或淋浴器的數量是可以確定的，關鍵在于公式中各種衛生器具的同時使用百分數b的確定，有關具體規定可以參見相關的設計手冊。

2 兩種計算方法的分析與比較

　　在具體的工程設計中，曾經用上述兩種方法計算各類工程的熱水用水量，同一工程的計算結果也不盡相同，有時是方法①的計算結果較大，有時又是方法②的計算結果較大，到底該以哪一種計算結果為準，常令設計人員頭痛，而設計手冊上的說明為：“兩種方法計算的結果并不一致，設計時需分析對比合理選用”，卻沒給出具體的標準和方法，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K_h，可以根據不同建筑的性質和規模來調節、控制，但沒有根據熱水供應時間長短的情況區分類別；方法②只是對住宅的浴盆數量與其同時使用百分數有一個對照表格，而賓館等卻不再細分規模，b的取值范圍為60％-70％，這是相對于20世紀70年代旅館的情況，而對于現在一些大規模、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模與占的取值之間的對應關系，僅憑借設計人員的經驗來確定，而實際上不同等級醫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律也是一個新的課題。當然有關的占值范圍的規定也是基于一定的概率統計與分析的結果，在一定的范圍內還是比較準確的、本文擬從具體的計算中分析得到每種方法的適用范圍，以作為具體設計中的參考和借鑒。為了便于比較，引入管道系統計算時的當量計算法，得到相應的設計秒流量，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果見表1(表巾熱水以40℃計)：

表1熱水用水量計算結果比較 床位數/個 方法①結果/ (L·h^—1) 方法②結果/(L·h^—1) 當量法結果/(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b的值統一取為65。

　　分析表中得到的有關數據，可以看出：當床位數為100個時，兩種方法的計算結果大致相同；而床位數小于100個時，方法①的計算結果大于方法②；床位數大于100個時，方法②的計算結果大于方法①。造成這種情況的原因就在于當床位數較少時，用水的不均勻程度相對較高，b應該取較高的數值：而隨著床位數的不斷增加，用水的均勻程度也不斷提高，b就應該取較低的數值，甚至可以小于60，因為從表1中可以看出，當床位數達到300個時，其最大小日寸熱水用水量(以40℃計)已經與通過管道的設計秒流量換算得到的數值相近，雖然熱水管道中的水溫可以達到60t，但由于設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又何止1.5! 所以當床位數大于300個時，方法②的計算結果顯然已經失去了實際的意義。因此，建議當床位數小于等于100個時，采用方法①來計算熱水用水量；床位數介于100和300之間的，可以視具體工程的規模，檔次，在兩種方法之間選擇，或綜合考慮：而床位數大于300個時，應采用王云海：建筑給排水中熱水用水量計算方法的比較方法①來計算，并可以根據具體工作的情況在單位用水定額的取值上作適當的調整。
　　至于住宅和醫院的病房這兩類建筑，同樣可以通過上述方法，經比較確定各種方法的適用范圍。
　　至于定時供應熱水的情況，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

　　規范中給出全日制供熱水條件下的一系列K_h值與床位數的對應表格，是一些離散的對應點，為了便于設計人員的具體使用，筆者根據系列點所構成的曲線的形狀，利用最小二乘法的原理，運用相關計算軟件，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)
　　醫院：K_h=1.2355+23.0257n^0.5
　　 50≤n≤1000　　　　　　(3)

表2　 住宅的K_h擬合結果誤差比較少 居住人數 規范中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擬合結果誤差比較 居住人數 規范中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　 醫院的K_h擬合結誤差比較 居住人數 規范中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，對于(3)式，n為床位數。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對數據，因為這組數據明顯偏離了其余各點所在的曲線。經驗算，由求值公式計算的結果與表格中所給數據之間的誤差如下：對于住宅，誤差均在3.5％之內；對于旅館，誤差均在1.5％之內，而且分布較好，具有較高精度；對于醫院，在適用范圍內，誤差均在3.0％之內。因此，上述公式的擬合具有比較高的準確度，在工程設計中，可以直接用這些求值公式來計算得到相應K_h的可信值。

4 結論與存在問題

　　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計中計算不同建筑物熱水用水量時所應采用的方法，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問題。

參考文獻：

[1] 陳耀宗，姜云源，胡鶴鈞，等.建筑給水排水設計手冊[M]；.北京：中國建筑工業出版社。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及其最優化，寧波市柳汀街320號，電話(0574)807114319轉2422，wyh2045@cnnb.net。