實驗設施概要

內政部建築研究所建置之衛生管路及開放建築系統實驗設備，係模擬住 宅之排水實驗平台設施與開放建築局部雙層樓版實驗裝置。目的在於模擬 國內典型集合住宅設備管路系統之器具排水與排水配管性能實驗，期能逐 步建立本土化建築排水通氣系統性能評估與試驗方法，提供國內建築給排 水設備系統檢測驗證制度建立之參考；另建置國內典型集合住宅衛生設備 管路系統局部設施，以不同配管方式配設管線，比較「開放式局部雙層樓 版」及「傳統暗管式配管」衛浴設施空間之實驗構造體設備性能及施工維 修性能。^[4]

本實驗設施配置於建築設備實驗館內（如圖 3-2-1）最大挑高約 17.6 公 尺之室內實驗場內，包含實驗平台與給排水集水槽及配管、供電配線系統、

實驗操作即時影像監視系統；另於實驗控制室規劃儀器控制盤面、監視控 制信號配管線、主要控制系統等，配合儀器自動監控介面之應用，有效提 升實驗作業之效率（如圖 3-2-2 至圖 3-2-4）。開放建築實驗構造系統設置於 鋼構實驗平台 2 樓，其面積為長 12 公尺、寬 6 公尺，實驗平台規劃為四區，

分別設置傳統衛浴系統、整體衛浴系統、牆前配管衛浴系統，以及新式衛 浴系統等實驗區；其中並納入局部雙層樓板的樓板下配管設計，以探討水 平配管空間對於住宅室內空間規劃的影響，以及與配管系統整合設計的可 行性分析。^{[4] [7]}

實驗給排水輸送系統，設置有 3 組管道間，給排水系統並與衛生管路實 驗設備之系統整合，實驗用水為封閉式循環使用，以保持水質之清淨。排 水立管實驗系統的氣密性能，亦經相關研究加以確認可行，可以掌握實驗 數據的準確性。

圖 3-2-1 衛生管路實驗場空間建置前概況^{[4] [7]}

圖 3-2-2 衛生管路實驗設施構成圖^{[4] [7]}

圖 3-2-3 衛生管路實驗設施各層構造圖^{[4] [7]}

壓 力 感 知 器

排 水 立 管

壓 力 感 知 器 壓 力 感 知 器

1 F 2 ~ 5 F R F

雙管排水立管系統 單管排水立管系統 特殊接頭排水立管系統

圖 3-2-4 衛生管路實驗排水立管系統圖[4] [7] [8] [9]

本研究除選定開放建築實驗區整體衛浴空間，作為存水彎水封自然蒸發 逸散數率之實驗觀測位置外，實驗同時並配合紀錄即時的室內溫濕度變動 情況，以呈現一般室內環境條件下的水封蒸發模式。此外，本研究參照不 同排水立管的負荷空氣壓力變動實驗結果，整體控制條件以單管系統的變 動趨勢較容易被掌握，故水封性能測試以排水實驗塔單管式排水立管作為 實驗基本系統，利用裝置選擇切換至定流量排水的控制模式，選定 5 層排 水為排水負荷來源，負荷流量採定流量穩態與連續排水區間變流量二種模 式，排水流量的控制，可以利用電磁閥與流量監測系統掌握於小數點以下 一位的精度。

同時，並參考相理論與相關計畫的成果，檢討可能造成衛生器具存水彎 水封破壞的壓力規模與發生位置，確立未來設計查核的項目，本案將落水 器具測試位置定於 4 層與 2 層，以比較排水最大負壓與正壓，對於器具存 水彎水封的性能影響。

整體衛浴組藉由移動平台的平移，可以分別與三組不同立管連結，進行 不同排水實驗之組合，整體衛浴系統包含衛生器具有馬桶、面盆、浴缸、

淋浴蓮蓬頭及其地板落水頭；同時，各層移動平台上排水型式亦區分為器 具排水及定流量排水二類，器具排水係針對個別衛生器具的單次排流進行 實驗觀測，定流量排水係採取排水時最嚴苛的定常流量排水進行系統性能 實驗分析，可以分別控制排水流量在 1.0 公升/秒至 4.0 公升/秒。如圖 3-2-5 與圖 3-2-7 所示。

實驗設施建置完成後，為確保實驗數據具參考價值，必須進行設施性能 檢定，項目包含氣密實驗與壓力感知器歸零校正等。氣密試驗係因排水管 內之壓力變化極微小，介於-500(mmAq)至 50(mmAq)之間，故排水管內部 之氣密性能對於實驗測定結果將有極大之影響，實驗建置完成後與進行相 關測試之前，必須先針對排水管的氣密性能進行檢定。本實驗三立管之氣 密試驗結果如圖 3-2-8 所示。均能符合 15 分鐘後，壓力維持在 10mm Aq 以 上之要求。

圖 3-2-5 實驗平台設施構造圖^{[4] [7]}

圖 3-2-6 實驗平台設施照片^{[4] [7]}

圖 3-2-7 實驗設施立管管路正向構造圖^{[4] [7]}

圖 3-2-8 氣密試驗結果 ^[7]

在實驗儀器中，用於感應排水立管管內空氣壓力數值之壓力感知器，於 性能實驗前需做歸零與倍率校正，避免產生系統誤差，方可確保儀器測得 之數據為正確且可運用的。而歸零校正指的是將儀器於空氣壓力零的狀態 下，所測得的數值歸零，表示儀器測得知數值由零點起算。而倍率校正則 是指，將儀器在一定數值之空氣壓力下，所測得之訊號值，並進行微調倍 數以修正數值。

壓力計測系統是由壓力感知器將訊號傳至訊號增幅器再輸出到電腦做 記錄，每個壓力感知器本身之訊號數值均異，故其訊號衰減或偏差率皆可 經由增幅器做調整。而增幅器調整為將壓力數值原點微調偏移量與放大倍 率之微調，且儀器本身具有高精準度，故壓力感知器歸零校正是進行性能 實驗前的重要工作。

依據相關研究顯示，建築排水立管內空氣壓力變動模式中，五組不同立 管系統，採用實驗塔 5 層定流量排水每秒 4.0 公升排水量的控制條件，比較 各立管內空氣壓力分佈之情形，研究發現單管式排水立管因僅設伸頂通氣 管，最大負壓力產生在負荷層之直下層，超過-35mmAq 的負壓值，二管式 排水通氣系統則是保持在-10mmAq 以內的壓力變動，特殊接頭排水立管系 統則可使立管內空氣壓力回復到正常大氣壓上下的變動規模。單管式排水 立管系統的現象是可以被控制與再現（如圖 3-2-9 所示），故本研究採用單 管式立管系統作為基礎，又從立管內空氣壓力分佈模式推斷，本研究選定 本系統中最大負壓與最大正壓發生位置樓層，進行器具性能測定的接續 點，如圖 3-2-10 所示。^{[4] [7]}

圖 3-2-9 不同立管系統內空氣壓力分佈比較圖[4] [7] [8] [9]

（負荷層：5F、負荷流量：4.0l/s）

圖 3-2-10 器具排水性能試驗裝置安裝示意圖 [7] [8] [9]