本研究之主要研究目的，為比較探討國內各類型式省水衛生器具之污物 搬送性能及其對建築排水系統之影響，研議既有建築排水系統採用省水衛生 器具之改善對策。為了達成此一目標，本研究擬以現況調查及實驗驗證兩方 面進行研究，將以流體理論推導方式，建立一省水馬桶污物搬送性能預測式。
最後，進行電腦模擬計算流體力學，並與先前實證研究結果進行比對以驗證 數值模型的可信度與有效性。電腦模擬流體現象可獲得之詳盡數據有助於排 水系統的深度探討。本研究之主要研究方法、內容及執行步驟說明如下：
1.文 獻 回 顧 與 排 水 系 統 搬 送 理 論 探 討
本研究首先將透過文獻回顧之方式，掌握國內外省水衛生器具污物搬 送能力相關研究成果，並探討現有排水系統污物搬送能力試驗方法與解析 理論。包括通氣管部之通氣流量計算、水平橫支管與接頭之流體現象、垂 直立管部之流體現象與管內壓力分佈、水平橫主管之搬送理論以及存水彎 之水封與壓力變動理論等，在評估相關設計理論之同時，也將比較國外在 相關性能試驗與驗證研究方法之經驗，以作為後續實驗解析的工作準則。
2.國 內 外 省 水 器 具 排 水 性 能 規 範 分 析 研 究
在建築排水通氣設備相關之國家標準規範方面，除已普遍商品化之衛 生器具，其性能與試驗標準較為周全外，性能評定標準部分，僅有住宅用 設備組件之排水試驗法及耐濕與防水試驗法［A-16］等，但是仍僅屬配管或器 具構件部分之規範標準，且標準制定時間亦已久遠，對於建築規劃與設備 系統設計、施工及性能驗證需求，並無實質幫助。
第一章 緒論
3.省 水 衛 生 器 具 進 行 污 物 排 放 性 能 實 體 模 擬 試 驗
本研究將進行省水器具對於排水橫主管排流能力之影響實驗，以模擬 單管式排水伸頂通氣系統、立管管徑 100mm、洩水坡度 1/100 的狀況下，
探討省水馬桶衛生器具之污物搬送性能與樓層高度在 2 至 5 層樓之關係。
4.建 立 省 水 馬 桶 污 物 搬 送 性 能 預 測 式 ， 預 測 省 水 器 具 之 排 水 性 能 除進行橫主管模擬實驗外，也將馬桶衛生器具污物搬送現象以流體理 論推導方式，確立省水馬桶污物搬送性能預測式組成因子（排水樓層高度、
排水量、橫主管管徑、管壁摩擦係數、洩水坡度）與推導公式，並以實驗 數據加以實證預測式之有效性。
5.電 腦 模 擬 計 算 流 體 力 學
本研究建構之 CFD 數值模型包括單管排水系統的三維幾何模型、計算 區域的非結構網格、流場之統御方程式與邊界條件。運用此數值模型模擬 4l/s 排水流量於排水管中的管內流場模式，以比較排水流量變化導致管內空 氣壓力與排水流速變動的狀況，並與先前實證研究結果進行比對以驗證數 值模型的可信度與有效性。不同排水流量會導致相當複雜的管內流場模式 變化，而經由電腦計算模擬獲得之詳盡數據有助於排水系統的深度探討，
並可將大量數據視覺化，以有效地呈現管內流場的複雜現象。
6.相 關 法 規 檢 討 及 研 擬 改 善 方 案
目前國內對於建築排水系統之相關規定，主要乃依據建築技術規則設 計施工篇第二章(如第二章第 32 條中即為針對排水管管徑及坡度之規定)。
此相關規範業已沿用多年［A-11］，制定當初未能考慮省水衛生器具排放性能對
待進行進一步的驗證及檢討。本研究將應用前述實驗解析結果，檢討現行 建築技術規則部份設計規範內容，以作為推動新基準或規範之基礎，切合 設備技術發展之需求。
而經由上述針對本研究之方法與程序進行分項簡要說明後，有關整體 研究之流程，如圖 1-1 所示
第一章 緒論