緒論 - 建築排水通氣設備系統性能評估與試驗方法之研究(II)

1-1 研究背景與目的

建築給排水設備是國人日常生活不可或缺之重要設備之一，設備性能品質的好壞關係到國人健康與安全衛生之基本生活課題。落實建築給排水衛生設備之正確設計規劃概念，正本清源，必須先解決隱藏且容易被忽視之排水通氣設備系統的性能問題。在全球化與重視地球環境課題下，政府致力於推動綠建築政策，除了強調省能源、省資源外，全面提升建築品質更是建築產業努力的目標。本研究在此時機配合國家建築產業之發展趨勢，提供建築排水通氣設備系統之適用性能評估方法，與建築整體系統相關課題研究之參考，將以往比較容易被忽視的建築設備項目，逐漸納為建築品質指標之一。

建築設備的內容包羅萬象，也涉及廣泛的專業領域知識，而國內一直缺乏對建築給排水設備方面有體系的基礎研究與問題探討。國內的排水系統設計配置，大多將其隱藏於看不見的地方，而排水配管仍多以埋管方式設計，使一般民眾日常使用階段經常忽略其重要性。根據本研究團隊前期針對建築設備管線生命週期調查研究成果顯示，國內多數公寓式住宅建築於完工後 2 至 3 年期間，即有因給排水設備管路問題而進行修繕更新之案例；而在完工後 10 年到 15 年間，給排水設備管路拆除更新的案例更達到尖峰。不僅使居住環境衛生品質低落，此現象所造成的能源資源浪費情況不容小覬。小規模或低樓層建築物的排水通氣設備系統問題，比較容易利用配管空間及系統修正處理，所以不易凸顯問題的嚴重性；但在建築密集化與高層化之後，如不能在設計階段正確規劃與適切評估，其後日常使用階段所產生的環境衛生問題與使用障礙，將難以輕易修繕，同時無法彌補使用者健康上的損失。

建築排水目前絕大多數都是採用重力式自然排水方式設計，主要機制是利用重力作用將建築物內部衛生器具所排放之建築污水、雜排

水及污物，利用排水設備管路系統將污水排流至建築物污水處理設施或都市污水下水道系統，最後再排放至自然河川水體。建築排水通氣設備系統的設置，除確保順暢地排水外，還必須防止排水管內部臭氣逸散至室內，以及有害人體健康的蚊蟲、老鼠、蟑螂及病菌等侵入，

確保居住環境衛生；普遍裝置於建築物用水設備或衛生器具排水流入部位的存水彎，即是確保建築室內環境衛生免於污染的機制。台灣地區中高層建築物的高樓層與低樓層部位，一般都存在著衛生排水器具存水彎破封之居室衛生問題，由於存水彎破封現象不易發覺，這類問題一直無法得到重視與合理的解決，即使目前標榜高品質建築產品也存在這樣的問題。

1-2 研究目的

為提升整體建築系統規劃設計品質，必須正視建築排水設備系統對整體建築物性能的影響，本研究及嘗試建立建築排水設備系統性能評估方法，以及本土化之建築排水通氣設備系統設計技術規範。本研究二年計畫期間，分別探討本土建築排水通氣設備系統之課題，並建立其性能試驗方法，將可提供國內未來研擬本土化設計技術規範之參考。具體之計畫目的簡述如下：

1.檢討既有建築排水通氣設備設計方法，探討國內建築排水通氣設備系統本土性問題，參考國內外研究文獻與相關規範，整理建築排水設備系統之規劃設計要點與設計評估方法，並建立本土化可行之建築排水設備系統性能試驗方法。

2.針對重力式排水垂直立管之管內空氣壓力分佈與排水流速，整理理論計算方法並進行實驗驗證，將排水垂直立管之流體現象與管內空氣壓力分佈現象明確化，提供國內排水垂直立管系統性能評估，以及研議衛生器具存水彎破封問題對策之參考。

能力明確化，提供國內排水水平橫管系統性能評估，以及一般容易發生的管路阻塞問題對策之基本參考。

4.綜合檢討建築排水設備系統規劃設計課題與性能試驗方法，整理排水設備系統實務現況問題之解決對策，建立建築排水設備系統性能試驗方法與累積本土化試驗基礎資料。

1-3 研究方法

本研究首先將從既有研究文獻回顧與基礎資料蒐集著手，回顧國外相關研究文獻之脈絡，並整理國內外可供建築設計決策參考之評估方法與計算體系；其次，針對排水通氣設備系統規劃設計中最重要之性能項目，包括通氣管系統、垂直立管系統以及水平橫管系統之性能，建構實體實驗模型進行測試，並探討性能試驗方法。歐美日本等先進國家雖然已經建立相當程度之設計規範體系，但是基於國情不同、生活習慣及各方面之技術成熟程度差異，我們必須掌握國內建築實務設計規劃上之差異，釐清本土化問題及可行之應用技術規範，才能有效解決建築排水通氣設備系統問題，提升整體建築規劃設計品質與技術水準。因此，國內外相關設計規範計算理論的檢討，以及設計方法的整理，將有助於國內建立排水通氣設備系統性能評估方法；同時，深入國內建築實務排水通氣設備系統現況的調查與分析，也有助於明確研究對象與掌握重要本土問題核心。

在建築物內之重力式排水系統中，排水配管內（特別是垂直立管內之排水流動）是極為複雜之混相流體現象，包含了空氣、污水及固體污物，即使是當前最先進之數值解析理論，也尚未完全適用與協助解決。同時，由於排水立管內混相流體是重力所支配的現象，採用縮尺模型來進行研究非常困難，依據文獻的研究方法顯示，主要還是採用實體模型實驗的研究成果發表較多。根據相關研究與文獻之彙整內容可以發現，建築排水設備系統之物理性能實驗研究內容，大致上可分為下列五個部位：1.通氣管部份之通氣性能、2.水平橫支管到立管

之排水性能、5.排水立管內壓力變動與存水彎水位變動之關連探討。

根據本研究之目的及計畫目標，最後將綜合整理建築排水通氣設備系統之整體性能評估課題與試驗方法，歸納建築排水設備系統設計規範與計算理論體系，整理排水設備系統實務現況問題與解決對策，

建立建築排水設備系統性能試驗方法與累積本土化試驗基礎資料，以完成本研究之既定研究目標。

建築排水系統性能評估與試驗方法之研究

既有研究文獻回顧與基礎資料蒐集

規範計算理論檢討設計方法問題整理

通氣管通氣性能檢討橫支管排水性能檢討垂直立管性能檢討水平橫管性能檢討存水彎與壓力變動檢討實驗模型建置

試驗方法檢討

試驗對象決策

垂直立管性能試驗

• 測試資料解析

• 試驗方法檢討 實驗與分析現況調查

水平橫管性能試驗

• 測試資料解析

• 試驗方法檢討 實驗與分析垂直立管性能評估

方法探討

彙整與評估

水平橫管性能評估方法探討

彙整與評估

綜合歸納建築排水系統性能評估方法

︵第一年度︶︵第二年度︶垂直排水立管性能評估與試驗方法建立水平排水橫管試驗與綜合排水性能評估方法建立

1F 2F 3F 4F 5F 6F 7F 8F 9F 10F 11F 12F 13F

300030003000300030003000300030003000300030003000

P P

P P W

P 空氣壓力感知器

（各層安裝）

熱線風速感知器給水流量計

高架水塔

沖水馬桶

洗臉盆地板排水

循環蓄水槽給水閥門

揚水馬達

圖 1-3-2 排水實驗裝置系統圖

在文檔中建築排水通氣設備系統性能評估與試驗方法之研究(II) (頁 12-17)