建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究

全文

(1)建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. 內政部建築研究所自行研究期末報告中華民國 96 年 12 月 I.

(2) 建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. II.

(3) 建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. 計畫主持人：呂文弘. 內政部建築研究所自行研究期末報告中華民國 96 年 12 月 III.

(4) 建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. IV.

(5) MINISTRY OF THE INTERIOR RESEARCH PROJECT REPORT. Study on the Revise of Design-Guideline of Building Drainage and Vent System. BY Dr. WEN-HUNG LU. Dec. , 2007 V.

(6) 建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. VI.

(7) 目次. 目. 次. 表目錄 ..........................................................................................Ⅲ 圖目錄 ..........................................................................................Ⅳ 摘要 ..............................................................................................Ⅴ 第一章緒論 ................................................................................1 第一節研究背景與動機....................................................................... 1 第二節研究目的與範圍....................................................................... 2 第三節研究方法與流程....................................................................... 2. 第二章文獻回顧與排水設計理論探討.....................................5 第一節排水系統相關文獻彙整........................................................... 5 第二節排水系統設計理論及其演變................................................... 6 第三節排水系統流體現象與相關理論............................................... 9 第四節小結........................................................................................... 12. 第三章建築排水通氣設施設計規範比較分析.........................13 第一節現行建築排水通氣相關規定探討 .................................. 13. I.

(8) 建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. 第二節國際建築排水通氣相關規範探討 .................................. 15 第三節國內外既有建築排水器具性能測試相關設施 ........... 30 第四節建築排水性能試驗相關研究與成果 ...................... 35 第五節小結........................................................................................... 43. 第四章我國建築排水通氣相關條文與規範草案研議.............45 第一節排水通氣系統設計規範架構之擬議 .............................. 45 第二節建築技術規則排水通氣相關規定修正建議 ................ 47 第三節建築排水通氣系統設計規範草案擬議 ......................... 62 第四節小結........................................................................................... 86. 第五章結論與建議.....................................................................87 第一節結論 .......................................................................................... 87 第二節建議 .......................................................................................... 89. 參考文獻 ......................................................................................91 附錄一審查會議紀錄與回應.................................................................... 93. II.

(9) 目次. 表目錄表 2.1 建築排水系統性能理論研究之演變.............................................. 8 表 3.1 國際建築排水系統規範與試驗方法一覽表................................... 14 表 3.2 住宅排水衛生設備相關國家標準彙整........................................... 14 表 3.3 排水負荷排水橫支管的管徑和斜度的標準.................................. 22 表 3.4 排水橫主管管徑與斜度的標準表.................................................. 22 表 3.5 排水負荷的一例.............................................................................. 23 表 3.6 國內外建築排水通氣系統相關法令規範比較表.......................... 26 表 3.7 國內外既有建築排水系統與器具性能測試設施彙整比較表 ..... 33. III.

(10) 建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. 圖目錄圖 2.1 建築排水立管內排水流體現象概念圖.......................................... 11 圖 2.2 垂直立管管內壓力預測模式分區概念圖...................................... 12 圖 3.1 馬桶器具污物搬送能力實驗裝置示意圖....................................... 25 圖 3.2 馬桶器具衛生紙模擬污物搬送試驗操作示意圖........................... 26 圖 3.3 雙管式排水通氣立管內空氣壓力實驗結果.................................. 36 圖 3.4 排水流率實驗結果.......................................................................... 37 圖 3.5 單管排水系統與局部橫管污物搬送性能試驗結果比較 ............. 38 圖 3.6 地板落水器具樣品自然蒸發速率實測結果.................................. 39 圖 3.7 地板落水器具蒸發面積與水封蒸發量關係圖.............................. 39 圖 3.8 設計地板落水器具模型.................................................................. 40 圖 3.9 樣品 A 透明地板落水水封強度試驗結果.................................... 41 圖 3.10 有效水封深度與水封強度關係圖（負壓區）............................ 41 圖 3.11 有效水封深度與水封強度關係圖（正壓區）............................ 42 圖 3.12 排水立管與橫管排水與污物流速觀測實驗................................ 43 圖 3.13 排水立管與橫管排水與污物流速分析........................................ 43 圖 4.1 排水通氣系統設計規範架構圖...................................................... 45. IV.

(11) 摘. 摘. 要. 要. 關鍵詞：建築排水系統、設計規範、建築技術規則. 一、研究緣起現行建築技術規則中有關建築排水系統的設計法令仍以 70 年代制訂的建築技術規則為主，相關性能規定付之闕如，現場施工之品質認可，亦缺乏標準作業機制；此外，對部分排水系統或衛生器具所發生使用不便的問題，建築業界及使用者亦面臨無法解釋的窘境。因此，這些法令規範亟待更新，同時參採國際規範技術經驗與，並妥善應用既有研發成果，始能確實提昇設計技術與品質，進而強化研發能力。參照國際間的規範與技術發展，我國的建築排水發展確有相當大的提升空間；國內曾於 1987 年嘗試引進日本給排水衛生設備規準‧同解說 HASS 206 及美國 National Plumbing Code，以規劃給排水衛生設備技術規範草案，惟未將本草案見諸法制化，以致大多數實際案例之建築排水通氣設備設計，仍依循建築技術規則相關規定而設計，部分則將前述國外各類規範的指針內容納入參考。. 二、研究方法及過程本研究擬蒐集比對國際建築排水系統設計規範，轉換成適合我國的規範草案，以對應各專業技術人員的不同需求，使業界有所遵循，作為未來我國執行建築排水系統設計與性能驗證評估之基礎。參考國內外設計技術規範及試驗方法，檢討建築排水系統設計技術與性能試驗方法，歸納可行之排水通氣系統設計規範架構，研議建築技術規則建築排水規範草案相關條文修正草案，以更新我國建築排水系統法令。本研究之主要研究方法及目的如下： 1. 蒐集探討排水系統設計理論與相關文獻。 2. 彙整比較我國排水系統研發技術，並比較分析國際建築排水系統設計規範之現況與新技術。 3. 研議我國建築排水系統設計規範草案架構。. 三、重要發現（一）本研究蒐集比對國際建築排水系統設計規範，轉換成適合我國的規範草案，作為 V.

(12) 建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. 未來我國執行建築排水系統設計與性能驗證評估之基礎。另本研究並將國內歷年所建築排水實驗研發之成果，整合國內外設計技術規範及試驗方法，檢討建築排水系統設計技術規範架構，研議建築技術規則建築排水規範草案相關條文修正草案，以更新我國建築排水系統法令，對於提升我國建築排水通氣系統整體性能有顯著助益。（二）增修訂建築技術規則，制訂相關設計技術規範，建築技術規則建築設備編第二章部分條文增修重點，包括：1.增列性能式規則與授權訂定性能設計規範條文、2. 現行配管材料條文予以簡化、3.管路試驗部分修正為原則性授權於規範中訂定試驗方法與程序或判定基準、4.增訂露明配管規定並導入配管色彩管理，以確保配管空間之安全性、操作性與維修性、5.排水管管徑及排水橫管坡度得另依排水負荷進行計彈性算分析、6.建議授權另訂存水彎器具之性能評估法與試驗法、7.增修納入新開發之系統與工法之快速增修機制 8.增加建築物中男女共用衛生器具空間的彈性設計規定，以提高設備器具的使用效益。. 四、主要建議事項壹、立即可行建議主辦機關：內政部營建署協辦機關：內政部建築研究所應積極修改建築技術規則建築排水通氣部分條文，強化設計評估的水準本研究已提出建築技術規則建築設備編第二章建築排水通氣相關條文之檢討建議，並參考國外相關法令研議配套設計技術規範，這些都是因應國際建築排水系統設計與設備技術積極發展的具體策略，內政部營建署如能納入相關法令配合研修，將可有效提升我國健康建築排水系統設計的水準與品質，開創衛生優質的居住環境。. 貳、長期性建議主辦機關：內政部營建署協辦機關：內政部營建署應協調整合建築排水與衛生器具審查之權責，賦予直轄市、縣（市）政府建管及環保衛生監督單位專業技術人力，加強建築設備專業人員之培訓與國際交流，並可輔導建立新設備與公法認可與性能驗證的公正單位，加強新建建築物排水通氣設備之設計審核，並進一步將住宅或建築改修所涉及的建築排水設備更新性能評估作業納入室內裝修設計審查予以規範，提高新舊建築物的居住空間衛生水準與健康性能。 VI.

(13) 摘. ABSTRACT Keywords: building drainage and vent system, design-guideline, building regulation. The drainage system within a building affects the healthiness and comfort of our living environment greatly. Improper sanitary equipments and vertical drainage stack design can easily affect the performance of the drainage pipes. In effect, the design-guideline of building drainage and vent system in the existing building regulation has not been updated from 1973 in Taiwan. Therefore, the newly developed design technology and sanitary equipments can’t apply for the new building constructions.This research focuses on revise of design-guideline of building drainage and vent system. Following the results of our previous research, including the tactics of opreration and the experiments about the performance of building drainage system and sanitary facilities by the experimental tower established by ABRI in Taiwan, we try to make a suggestion for the revision of healthy building drainage and vent system. First, a investigation of the existing experimental facilities all over the world has been finished and the methods of performance evaluation of building drainage system developed in Taiwan has been confirmed in this research. Next, we focused on the development of the existing Plumbing Code and regulations, such as SHASE-S, National Plumbing Code, and EN 12056 series we try to construct a new guideline and the amendments of regulation for building drainage system design and performance confirmation. Finally, this research has made a suggestion for the revision of building drainage and vent system including the frame of design-guideline. Within the results of the investigation and suggestion of design guideline and building regulation, we are gong to deliberate proper methods and standards that suit our technical developments and sanitary testing for architectural drainage systems.. VII. 要.

(14) 建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. VIII.

(15) 第一章緒論. 第一章緒論第一節. 研究背景與動機. 現行建築技術規則中有關建築排水系統的設計法令仍以 70 年代制訂的建築技術規則為主，相關性能規定付之闕如，現場施工之品質認可，亦缺乏標準作業機制；此外，對部分排水系統或衛生器具所發生使用不便的問題，建築業界及使用者亦面臨無法解釋的窘境。因此，這些法令規範亟待更新，同時參採國際規範技術經驗與，並妥善應用既有研發成果，始能確實提昇設計技術與品質，進而強化研發能力。參照國際間的規範與技術發展，我國的建築排水發展確有相當大的提升空間；國內曾於 1987 年嘗試引進日本給排水衛生設備規準‧同解說 HASS 206 及美國 National Plumbing Code，以規劃給排水衛生設備技術規範草案，惟未將該草案見諸法制化，以致大多數實際案例之建築排水通氣設備設計，仍依循建築技術規則相關規定而設計，部分則將前述國外各類規範的指針內容納入參考。建築物排水系統的設置，攸關建築居住環境的健康性與舒適性，而衛生器具與排水立管系統之設計，亦直接影響建築物排水通氣的性能。近年來國際間已有許多新型式排水與配管配件被廣泛應用，如通氣閥、吸氣閥、配管特殊接頭等，但囿於現行建築技術規則與設計規範久未更新，以及相關管理法令之限制，尚難應用於新建建築物；為能有效提升我國建築排水系統與衛生器具之設計水準，並確保居住環境之品質與健康性能，國內亟待建立符合相關規範之試驗設施，以進行衛生器具產品或建築排水系統之性能檢測作業。本所衛生管路實驗設施業於台南性能實驗中心建置完成，整體設施係以我國建築排水系統相關理論基礎，以及與法令研修先期研究為目標；自 2004 年開始已陸續進行建築排水立管空氣壓力變動性能試驗、省水器具污物搬送與地板落水器具性能實驗解析、與排水橫管污物搬送性能試驗程序等基礎研究，逐步建立我國建築排水系統基礎研發與測試能力。本所已規劃本項儀器設施之營運策略，規劃優先針對既有建築排水相關設計法令與規範進行檢討更新，以提昇我國建築排水系統性能與設計能力，並作為業界合作研發之核心設施基礎。. 1.

(16) 建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. 第二節. 研究目的與範圍. 本研究已賡續蒐集比較國際建築排水系統設計規範，為能對應各專業技術人員的不同需求，使業界有所遵循，將轉換成適合我國的規範草案架構，作為未來我國執行建築排水系統設計與性能驗證評估之基礎。除此，本研究並彙整本研究團隊歷年實驗研發成果，包括：建築排水立管空氣壓力變動實驗操作、地板落水器具性能評估方法以及排水系統污物搬送性能等；另參考國內外設計技術規範及試驗方法，檢討建築排水系統設計技術與性能試驗方法，導入國外相關設計規範之精神，並採納國內既往研究文獻，檢討歸納可行之排水通氣系統設計規範架構，研議建築技術規則建築排水規範草案相關條文修正草案，以更新我國建築排水系統法令。對於提升我國建築排水通氣系統整體性能有顯著助益。本研究之主要研究方法及目的如下： 1. 蒐集探討排水系統設計理論與相關文獻。 2. 彙整比較我國排水系統研發技術，並比較分析國際建築排水系統設計規範之現況與新技術。 3. 研議我國建築排水系統設計規範草案架構。. 第三節. 研究方法與流程. 本研究透過文獻回顧陸續彙整國內外建築排水系統或衛生器具之性能試驗實驗方法、模擬理論與解析方法之發展現況，同時蒐集比較國內外相關設計法令或管制規範基準，以及對應之性能測試實驗與數值解析項目，以作為未來我國執行建築排水系統設計與性能驗證評估作業之基礎。另參考國內外設計技術規範及試驗方法，檢討我國相關實驗設施可進行試驗項目與其性能試驗方法，彙整試驗方法與程序，以作為後續相關實驗操作之依據；同時，並採納國內既往研究文獻，檢討歸納可行之排水通氣系統設計規範架構與草案，並導入國外相關設計規範之精神，整合研議建築技術規則建築設備編建築排水相關條文修. 2.

(17) 第一章緒論. 正草案，全面更新我國的建築排水系統法令依據。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歐美、日本等先進國家進行排水系統搬送能力相關研究，已有長久的歷史，研究成果也相當多。本研究第一階段之工作重點，將 93 年度實驗初步成果彙整，並比較國外在相關性能試驗與驗證研究方法之經驗，並從既有建築排水系統搬送理論研究文獻中，掌握國內外排水系統污物搬送能力發展相關問題與研究課題發展之趨勢，以及探討現有排水系統污物搬送能力試驗方法與解析理論。 2. 蒐集彙整建築排水系統相關性能試驗基準或設計規範現行規定發布施行迄今已逾三十年尚未有修正更新，對應新技術、新設備的快速發展，實已無法滿足現況之需求，同時亦缺乏相關必要之設計規範或基準，國內相關專業技術人員除依既有建築管理法令及下水道法相關規定執行設計業務外，參考沿用美、日各國規範者亦屬眾多。本研究蒐集彙整各國排水通氣系統設計規範與器具性能試驗方法等，並加以比較分析，則包括有美國方面的建築給排水規範 Nati onal Plumbing Code（NPC）、International Plumbing Code（IPC 2003）、ANSI 設備器具性能測試規範 A112.19.6 及歐盟建築給排水相關規範 BS EN 12056-1～5、吸氣閥器具性能試驗規範 BS EN 12380；在日本方面，則由空氣調和衛生工學會主導編訂給排水衛生設備規準‧同解說（SHASE-S，前身為 HASS 206），以及集合住宅の排水立て管のシステムの排水能力試驗法（HASS 218）等。 3. 檢討增修訂建築技術規則建築排水通氣相關條文與設計技術規範草案本研究彙整歷年調查參訪國內外既有建築排水或衛生器具性能實驗設施，並進行國際建築排水相關法規之比較評估，同時參考國內實務業界之建議與執行經驗，規劃擬議建築技術規則建築排水通氣相關條文與設計技術規範草案，以引導我國建築排水通氣系統與設計水準的提升，擴大推動我國健康建築居住空間的措施與策略。. 3.

(18) 建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. 4.

(19) 第二章文獻回顧與排水設計理論探討. 第二章文獻回顧與排水設計理論探討第一節排水系統相關文獻彙整給排水衛生系統之發展約可回溯至一個世紀前之英國，當時系統的雛形是以上下水管道為基礎結構，而給水系統運用直結方式或接水槽方式；熱水供給系統則是採用多種熱源，排水系統採用水封機構；二十世紀初期，英國所建立的給排水技術體系，是以中低層建築為主。而在美國，為了防止給排水管路在寒冷的氣候下結凍，均要求排水系統的設計必須安裝在室內，而在超高層建築的建築規劃中，配管空間的問題成為重要之設計重點，因此美國開始嘗試建立新的設計理論，所以各國在設計的經驗與理論上略有不同。而在美國國家給排水配管規範中（National Plumbing Code，1955），排水橫管的管徑、斜率等為參數而求其排水量，再以排水立管的管徑、流速為參數而求其排水、通氣流量的計算方法等，經過長時間的研究發展與實驗後，其研究成果均被大量匯集與總結收錄。此外，關於存水彎的封水強度，是以非機械式、非隔壁構造的形式作為存水彎之標準模式，在封水強度方面規定 50mm 為最小的封水深度，而管內壓力相對於最小封水深 50mm 的存水彎，其壓力允許值為 245Pa (25mmAq)，根據通氣方式而規定排水橫管、排水立管的充水率。至於防止因自我虹吸作用而產生的破封的問題，則以設置通氣管應對。[2] [3] [4] [5] [7] 美國的先進技術大約從 1920 年開始被介紹到日本，而在二次世界大戰後期，日本在參與駐日美軍的軍事設施建設的過程中，以及因應東京奧運會的來臨，集合住宅大量建設等影響，激發起吸收美國在該領域的先進技術之決心，亦加速日本技術標準制定工作的速度。因此，日本國內第一部建築給排水規範 HASS 206 於 1967 年被制定出來。而 HASS 206 是以美國的 NPC 為範本轉換而成，其間經過歷次修改，目前內容已逐漸充實並更適應日本國情。[2] [3] 1970 年代日本特殊管接頭排水系統產品相繼開發成功，故此類產品於高層集合住宅、飯店建築上被廣泛採用，此類排水系統當時較缺乏理論分析基礎，日本獨自研發設計方法，並在在此前提下，“排水通氣小委員會”、“集合住宅排水系統小委員會”所屬的日本空氣調和、衛生工學會的給排水衛生系統委員會，在都市基盤整備公團和各生產廠商的協助下，制訂出(HASS 218) 草案，內容明訂，集合住宅排水立管系統的排水能力試驗法。經規格委員會的“集合住宅排水系統的排水能力試. 5.

(20) 建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. 驗法小委員會”的審查後，於 2000 年正式制定完成。同時納入 HASS 206 的修訂版本，確立了排水能力和設計法的關係。[5] 國內曾於 1987 年嘗試引進日本給排水衛生設備規準‧同解說 HASS 206 及美國 National Plumbing Code，規劃給排水衛生設備技術規範草案，內容涵蓋機器材料與施工、排水負荷設計計算及試驗檢查等，並參酌台灣本地實際需求，以對應自規劃設計開始至施工檢驗完成之各階段中，各專業技術人員的不同需求；惟未將本草案見諸法制化，以致大多數實際案例之建築排水通氣設備設計，仍依循建築技術規則相關規定而設計，部分則將前述國外各類規範的指針內容納入參考。[2]. 第二節排水系統設計理論及其演變歐美給排水系統研究在設計規範方面，起步較日本早，而其排水通氣系統理論，則由國家給排水配管規範 NPC（National Plumbing Code）收錄整合，成為世界上重要的參考資料。早期設計理論是依據 1928 年的胡佛規範（Hoover Code）為標準，此規範在 1940 年參考 Hunter 與 Wyly 的部分研究成果做為修訂依據，並於 1955 年頒佈後施行至今。[2] [3] [5] [10] [11] 早期排水系統設計方式是以限制排水管容許流量上限做設計，參照理論做計算的模擬與檢討。在美國是以排水器具單位（Fixture Unit）進行預測排水流量以決定排水管應設計多大管徑。排水管容許流量設計時檢討的管路包括水平橫管、垂直立管、通氣立管等。在水平橫管與垂直立管理論方面，最早為 Dawson-Kalinske(1939) 引用曼寧 (Manning) 的公式推導出計算模式，而後垂直立管計算理論再由 Wyly-Eaton(1952)推導出立管終端流速理論。[3] [5]立管終端流速理論據便利性但缺乏對於排水管內之流體特性解析及對管內空氣壓力變動探討。其後日本所提出的給排水設計規範 HASS-206 早期仍以排水器具單位法做管路設計規劃。爾後則針對排水管內之流體特性及管內空氣壓力變動研究，提出定常流量法再修訂設計規範。日本所給排水設計規範修正流體特性與同時使用率等問題使其與器具單位法有所區別。建築物給排水系統由於是採行重力式排水，在排水立管內的變動是由空氣、水流、污物等交互作用，是混相的流體現象。由於受到重力的條件限制，在立管方面的研究多採用實體模型來做實驗。依據文獻指出，排水橫管與排水立管之組合型態. 6.

(21) 第二章文獻回顧與排水設計理論探討. 會影響排水立管之排水性能，不當的設計容易引起排水立管內空氣壓力分布之不正常，更易造成建築物低樓層衛生器具存水彎產生跳水與破封現象，造成居住環境的衛生問題。而排水橫管之搬送污物能力亦為橫管之主要性能，搬送能力之强弱是橫管最主要的課題之ㄧ，故橫管須具備滿足良好之搬送污物能力，與不影響立管性能之兩項要點。而相關水平橫管性能研究文獻，有鎌田於 1986 提出的最小必要流速探討以及 L.Galowin 等在 1990 年後陸續發表於 CIB-W62 的論文，排水系統實驗性之研究及測試方法方面的研究發展歷程簡述如下，相關內容如表 2.1 所示。 1.排水立管排水流速測定 Wyly 於 1961 年提出排水立管內環狀流的理論之後，1972 年日本學者後藤與 1973 年美國學者 B.J.Pink 兩者先後都以實驗或理論等方式來計算排水立管的流速，然其理論均無法確切的推算出論點[4] [5]。之後，日本學者塚越等於 1981 年採用將鹽水注入排水立管，並在立管兩點間設置細微的電極感知器，以鹽水導電的原理嘗試求出計算立管流速的可能[5]；而在 1994 年日本學者坂上等利用排水立管充灌水來量測充水速率，並還原推估為排水立管內的流水速度。[5] 2.通氣流量測定排水通氣研究中，單獨量測通氣流量較易於排水流體混相流速之量測。1973 年 Pink、1974 年 Schlag 等以熱線風速計量測排水通氣管內之空氣流速，其後日本方面亦沿用此方法量測通氣流量。1988 年齋藤、大塚等提出通氣流量與管內空氣壓力變動之關係，1996 年鄭政利、鎌田、倉淵等根據實驗，修正齋藤、大塚等提出的公式，並預測管內平均壓力分布與通氣流量。[2] [10] [11] 3.排水立管內空氣壓力變動測定依據 Pink、Schlag 之理論及解析後，相關研究對於通氣流量計測便有了充分之掌控，故其後的齋藤、大塚等在 1988 年建立 30 公尺之實體模型，以及實際量測出排水立管管內空氣壓力分布實測圖形並進行解析[3]. [15]. ，此外，日本 1990 年於住宅. 都市公團實驗場建構 108 公尺高的排水實驗塔，進行超高層建築排水立管管內空氣壓力分布解析研究，鄭政利、鎌田、倉淵等於 1996 年提出排水立管內空氣壓力分布預測模式[14]. [15]. ；同時，英國學者 J.A.Swaffield 等則針對雙管式系統發表相關立. 管管內壓力預測理論模式與實驗解析結果[3] [12]。 4.排水橫管般送污物能力排水橫管與排水立管之組合型態會影響排水立管之排水性能，不當的設計容易. 7.

(22) 建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. 引起排水立管內空氣壓力分布之不正常，更易造成建築物低樓層衛生器具存水彎產生跳水與破封現象，造成居住環境的衛生問題。而排水橫管之搬送污物能力為橫管之主要性能，搬送能力的强弱是橫管最主要的課題之ㄧ，故橫管必須滿足不能影響立管性能且需有良好的搬送污物能力等兩項要點。而相關水平橫管性能研究文獻，有鎌田於 1986 提出的最小必要流速探討以及 L.Galowin 等在 1990 年後陸續發表於 CIB-W62 的論文[7] [13] [17][18]。 5.建築污水排水立管性能實驗研究國內建立實尺寸的排水實驗設施以來，逐年針對建築排水立管的性能、排水橫管的污物搬送性能等進行實驗研究；以單管排水立管系統為基礎，延伸探討台灣普遍應用的排水通氣二立管系統性能，前階段之研究工作重點將是探討實體模型排水試驗方法，以及不同排水立管系統的垂直立管壓力分佈，並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重要項目，規劃性能測試之標準作業程序﹔此外，並利用排水實驗量測記錄排水橫主管在不同管徑、不同洩水坡度與是否有水平彎管設計的水平橫管污物搬送能力，以比較分析配管管徑、洩水坡度等對於排水掃流能力的影響[2] [3] [4] [5][7]。建築給排水設備是建築物重要設備，也是綠建築省資源及提升環境品質的基礎發展課題，評估可行之排水系統性能試驗程序，將可擴大提升整體設計水準與使用機能。表 2.1 建築排水系統性能理論研究之演變研究主題. 研究人員後藤(1972) B.J.Pink (1973). 排水立管流速塚越(1981). 坂上(1994) Pink(1973) Schlag(1974) 齋藤、大塚(1988) 鄭政利、鎌田、倉淵等(1996). 主要研究內容以實驗方法或理論嘗試推導排水立管排水流下速度。鹽水投入於立管兩點間之微小電極感知器測定排水流速。利用立管內充水率之測定推算排水流速。以熱線風速計，量測排水通氣管內之空氣流速。. 提出通氣流量與管內空氣壓力變動之關係。根據實驗修正公式，預測管內平均壓力分布與通氣流量。建立 30 公尺左右之實體模型，量測出立管管內排水立管內壓力分布實測圖形及解析與探討。空氣壓力變齋藤、大塚(1988) 1990 年建造 108 公尺排水實驗塔，測試解析超動高層建築排水立管之壓力分布。通氣流量. 8.

(23) 第二章文獻回顧與排水設計理論探討. 鄭政利、鎌田、倉根據實驗解析結果，提出立管內空氣壓力分布預淵等(1996)、測模式。 J.A.Swaffield(1996 立管內壓力預測理論模式與實驗解析結果。 ) 根據中高層排水通氣立管之組合實驗，以半經驗呂文弘、鄭政利、模式建立二管式排水立管內空氣壓力變動預測沈明德(2005) 模式。排水橫管搬鎌田(1986) 排水橫管最小必要流速之探討。 L.Galowin 送污物能力 (1990) 根據上述相關排水性能理論，當排水負荷層之高度大幅增加時，對於通氣管內之空氣壓力變化與相關樓層衛生器具存水彎之影響，以及包括振動噪音與反複作用應力對於整體排水通氣系統之影響等，都須透過調查與其他方式獲得進一步瞭解。排水橫管污物搬送能力本研究之實驗課題，係針對排水系統之橫主管之污物搬送能力進行實驗與分析，比較不同排水系統、負荷樓層及橫主管轉折與否，對於污物通過排水橫管距離的影響程度，並嘗試探求較為可行之設計對策。. 第三節排水系統流體現象與相關理論一、建築排水立管內排水流體現象探討器具排水流入至排水立管會形成一個隨時間變動且不穩定的流體現象，這種現象可引用作為相關研究的參考基礎。實際的排水立管中排水是一種包含有污物、排水及空氣的複雜混相流體現象；其中，排水立管內氣流發生變動，主要是管內排水流下時與空氣混流及與管壁之間的摩擦交互作用誘引所致。由於這樣的特性，在排水流入立管時，排水樓層以上各樓層產生正壓，而在以下各樓層則產生負壓的現象。根據既往研究的結果顯示，通氣流量(Qa)已被認定是建築排水立管內空氣壓力變動預測模型解析的關鍵參數：再則，當通氣流量成為建築排水立管性能評估的關鍵項目時，後續的實驗操作解析過程中，可以被假設為類似送風機的氣流特性；因此，送風機的流體分析原理可被引用於建築排水立管內空氣流動現象的探討，藉由排水時各項參數的分析，如空氣密度、壓力、風速、重力加速度及阻抗係數等，以釐清其機械性能。實際上，送風機的操作動力來源為電力，而排水立管內產生空氣流動的能量來源為水的位能，從能量轉換的觀點來說，類似送風機理論在本研究中. 9.

(24) 建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. 應可適用；換言之，建築排水立管內的流體現象，可利用類似送風機理論加以模擬。圖 2.1 所示為排水立管內排水狀態與流動現象的概念，從圖中可以清楚瞭解空氣壓力變動解析的主要參數，包括空氣壓力、通氣流量、摩擦係數等，這些將是作為建築排水立管內空氣壓力分布預測模型的基本係數。二、相關理論探討美國給排水設計規範(National Plumbing Codes) 設計指針中部份被應用於設定排水系統容許流量之依據，以作為指引建築排水系統設計之規範。[3]參照日本於 1970 年代制定完成給排水衛生設備規準．同解說(HASS 203)所建立的理論基礎，定流量實驗方法已經被併用於執行法令規範之參考以及性能評估技術中。自 1990 年起日本根據超高層排水實驗塔(108 公尺高)及中高層排水實驗塔(30 公尺高)之實驗結果與經驗，已經發展出排水立管內空氣壓力分布預測模型，同時建立了可行的操作程序。[5] [6][12][14][15] 建築排水立管內空氣壓力預測模式，大致上將排水立管依排水流入位置分為四區，依其個別特性各有獨立的解析技術，各分區部位概念如圖 2.2 所示。此外，排水立管空氣壓力分布係以一定時間內定流量排水達到穩態情形所引起的空氣壓力變動平均值來呈現，並不包含排水流入時所產生的瞬間壓力變動。 (1) A 區 A 區(A Zone)代表排水樓層以上的伸頂通氣管部位，只有空氣流量變動，且空氣流量受管路內表面的摩擦力所影響。 (2) B 區 B 區代表排水樓層以下因排水由水平支管匯入立管時造成部分管徑閉塞，而誘引產生最大管內空氣負壓的部位。 (3) C 區 C 區代表在最大管內負壓後一直到產生正壓力的低樓層位置，立管內空氣壓力成等比例逐漸恢復平衡的部位。與類似送風機理論相同的原理，立管內部空氣壓力變動，是起因於水與空氣的位能與動能轉換，排水在立管內向下流動時，摩擦力與重力的交互作用下使排水落下加速度逐漸減緩，如圖 2.1 所示，進而使管內空氣壓力平穩地增加。根據既往研究的經驗，作用於排水表面的摩擦力，推測與大部分管內排水與空氣的速度變動量平方值成比例關係。[5]. 10.

(25) 第二章文獻回顧與排水設計理論探討. (4) D 區 D 區則代表接近低樓層位置，因由排水立管排水匯入橫主管之接續部位時會產生水跳現象(Hydraulic Jump)，而使立管內空氣呈現正壓的部位。D 區亦受空氣阻抗影響，可利用阻抗係數來計算 D 區的空氣壓力分布。建築排水立管內空氣壓力預測模型中，立管通氣流量 Qa 或管內風速 Va 是一項關鍵因子的理論已被確認，可由 Qa 或 Va 導引推估排水立管各分區空氣壓力的公式，並可組合呈現完整的建築排水立管空氣壓力分布情形。本研究即有效運用依據此一理論所規劃的實驗設施，利用排水流量控制及評估立管內最大壓力變動產生位置的結果作為基礎，進行相關水封水位變動觀測實驗。日本明治大學坂上恭助教授針對建立存水彎性能實際評估方法進行研究，將已知會影響水封損失共振現象，納入評估項目中，嘗試瞭解水封水位變動值，並解析其影響因子及相關性。[16] 本研究依循單管排水立管的壓力變動分佈與預測模式理論，運用本所衛生管路實驗設施的單管式排水立管系統作為基礎，進行器具存水彎水封強度性能試驗的實驗解析作業，進一步探討其設計性能要件。 Flow feature. Interaction Mechanism. Invert model. Resistance invert ξA. Air flow. Qa. Pipe with only air volume. Qa. A ZORE. ξA. Interaction. Due to stack length. Water inlet from lateral drain. Resistance invert ξB. Qa. Lateral drainage inlet. Qa. ξB. B ZONE Interaction. Due to discharge flow rate and joint character. Terminal fall flow zone Qa. Qa. Water mixes with air. constant pressure gradient invert CB. Inlet CB. C ZONE. Interaction. G Gravity. Outlet Power dominated by gravity and mechanism like fan machine. Resistance invert ξD. D ZONE. Main drain. ξD. Main horizontal drain. Hydraulic jump. Due to discharge flow rate and joint character. 圖 2.1 建築排水立管內排水流體現象概念圖[10]. 11.

(26) 建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. Negative pressure. Positive pressure PA. PB. PD. Ventilation stack with no water. A zone. Inlet of discharge, accelerating range. B zone. Falling water with constant velocity. C zone. ＡＢ Peak negative pressure. FL Discharge height. Atmospheric pressure. L. Ｃ. Negative pressure. Positive pressure. Ｄ. Main horizontal pipe, hydraulic range. D zone. Drainage stack. 圖 2.2 垂直立管管內壓力預測模式分區概念圖[10]. 第四節小結目前國內應用的設計法令仍以 70 年代制訂的建築技術規則為主，參照國際間的規範與技術發展，我國的建築排水發展確有相當大的提升空間；除此，對部分排水系統或衛生器具所發生使用不便的問題，建築業界及使用者亦面臨無法解釋的窘境，因此，這些亟待更新的法令規範，以及設計或施工問題對策的基礎，必須仰賴研究資源與人力的投入，儘速完成分階段的技術提昇與研發能力養成。我國自 2000 年國內完成第一座中高層實尺寸排水實驗塔迄今，國外相關建築排水設計理論與規範文獻陸續被參考引進，本所建置之衛生管路實驗設施屬於低層實驗塔，相較之下，可以針對排水橫管或器具性能進行相關實驗研究。本研究團隊自 2002 年開始陸續參與國相關國際研討會，期間並發表台灣在建築排水系統應用現況與實驗研究的初步成果，台灣在建築排水方面的研究成果亦逐漸在國際間進行交流，透過國際參與的機會，除引用相關設計理論與研究方法外，最新開發的衛生器具或設計技術，亦可逐步影響我國的建築排水發展。. 12.

(27) 第三章建築排水通氣設施設計規範比較分析. 第三章建築排水通氣設施設計規範比較分析第一節現行建築排水通氣相關規定探討（一）我國建築排水通氣相關條文檢討我國建築排水設備系統之設計規範，目前主要是以建築技術規則建築設備編第 2 章第 1 節給水排水系統（條文第 26 條至第 36 條）為法令依據。建築技術規則對於建築給排水通氣系統相關規定管制內容包括：設計通則、施工試驗、配管材料（應符合國家標準）、排水管管徑及洩水坡度、管路配置之注意事項、排水負荷之器具單位負荷計算標準、排水管路清潔口、存水彎之設置位置、通氣管之型式與設計管徑之計算及排水中固體或污染物之截留或清除裝置等。然前述現行規定多年未修正更新，對應新技術、新設備的快速發展，實已無法滿足現況之需求，同時亦缺乏相關之設計規範或基準。[4] 因此，國內相關專業技術人員除依既有建築管理法令及下水道法相關規定執行設計業務外，參考沿用美、日各國規範者亦屬眾多。各國應用普遍的排水通氣系統設計規範則有 National Plumbing Code、International Plumbing Code(1995.01)、給排水衛生設備規準‧同解說 HASS-206 (2000)等（如表 3.1）。[5] 我國建築管理法令目前正朝向條文式與性能式法規併行的階段，首先是在建築防火性能法規上的發展，目前已完成相關防火安全設計及防排煙避難設計條文之增修作業，提供設計建築師更多彈性設計的選擇，未來將參據各國規範之經驗，規劃研擬我國建築排水通氣系統規範架構及草案。（二）衛生器具相關國家標準（CNS）[4] 而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法標準較為周全外，性能評定標準部分則僅有住宅用設備組件之排水試驗法及耐濕與防水試驗法等，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（如表 3.2）；有關省水馬桶器具之性能標準試驗，則以國家標準 CNS3220 為依據，其中明定水洗馬桶適用範圍、坯體材質、種類、沖水量、形狀及尺度、外觀品質及性能、標示、檢驗等項目；對於建築規劃與設備系統設計、施工及性能驗證需求，以及建築排水通氣系統性能標準或試驗方法，則尚無相關國家標準被提出或制定；現行國家標準有關衛生器具及配管與配件之標準項目，亦無. 13.

(28) 建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. 法滿足科技發展的需求。表 3.1 國際建築排水系統規範與試驗方法一覽表國別台灣美國. 歐盟. 日本. [5]. 法令規範建築技術規則建築設備編第二章 National Plumbing Code (NPC) National Plumbing Code (NPC) 2003 International Plumbing Code (IPC) Uniform Plumbing Code (UPC) EN 12056-1: 重力式室內排水系統 EN 12056-2: 重力式室內排水系統 EN 12056-3: 重力式室內排水系統 EN 12056-4: 重力式室內排水系統 EN 12056-5: 重力式室內排水系統 EN 12380: 排水系統用氣壓平衡吸氣閥給排水衛生設備規準‧同解說（SHASE-S）集合住宅排水立管系統排水能力試驗法（HASS 218）「洗落型便器-超節水型」搬送性能試驗法（WC-15）. 表 3.2 住宅排水衛生設備相關國家標準彙整[4] 標準編號. 標準名稱. 制（修）訂時間. CNS 5957 A3106. 住宅用設備組件之排水試驗法（Method of Test for Drainage of Equipment Units for Dwellings）住宅用設備組件之振動試驗法（Method of Test for Oscillation of Equipment Units for Dwellings）住宅用設備組件之強度及耐久性試驗法（Method of Test for Strength and Durability of Equipment Unit for Dwellings）住宅用設備組件之保溫及隔熱試驗法（Method of Test for Heat Insulation of Equipment Units for Dwellings）住宅用衛生設備組件之耐濕及防水試驗法（Method of Test for Moisture - proof and Water - proof of Sanitary Unit for Dwellings）住宅用衛生設備組件模矩尺度（Modular Co-ordinating Sizes of Sanitary Units for Dwellings）. 1980.08.13. CNS 5957 A3107 CNS 5957 A3108 CNS 5957 A3110 CNS 5957 A3112. CNS 4439 A1021. 1980.08.13 1980.08.13 1983.07.11 1980.08.21. 1991.03.15. 目前國內已積極推動採用省水衛生器具，綠建築標章制度與其評估系統亦將省水器具之使用納為必要條件之一，然而使用省水器具雖可以對環境減少相當衝擊，但對於排水系統是否能正常運作，相關文獻中並無法得知；以目前日本的經驗為例，馬桶沖水量仍以每次 8 公升為最低基準，即為考量馬桶器具對於排水系統搬送性能可能造成負面影響的保守態度。（三）我國建築技術規則建築設備編第二章建築排水通氣相關條文我國建築排水設備系統之設計，主要是以建築技術規則建築設備編第二章第一節給水排水系統（條文第二十六條至第三十六條）為法令依據。建築技術規則對於建築給排水通氣系統相關規定管制內容包括：設計通則、施工試驗、配管材料（應符合國家標準）、排水管管徑及洩水坡度、管路配置之注意事項、排水負荷之器具. 14.

(29) 第三章建築排水通氣設施設計規範比較分析. 單位負荷計算標準、排水管路清潔口、存水彎之設置位置、通氣管之型式與設計管徑之計算及排水中固體或污染物之截留或清除裝置等。然前述現行規定多年未修正更新，對應新技術、新設備的快速發展，實已無法滿足現況之需求，同時亦缺乏相關之設計規範或基準。建築技術規則建築設備編第二章有關給水排水系統及衛生設備之規定區分為給水與排水系統及衛生設備等二節次，對應建築排水設備系統之技術發展與各國法令規定之研修方向，其中有關排水系統相關性能測試規定彙整如下：建築技術規則建築設備編第二章第二十八條為管路試驗之規定：給水管路全部或部份完成後，應加水壓試驗，試驗壓力不得小於十公斤／平方公分或該管路通水後所承受最高水壓之一倍半，並應保持六十分鐘而無滲漏現象為合格。排水及通氣管路完成後，應依左列規定加水壓試驗，並應保持六十分鐘而無滲漏現象為合格，水壓試驗得分層、分段或全部進行：一、合部試驗時，除最高開口外，應將所有開口密封，自最高開口灌水至滿溢為止。二、分段試驗時，應將該段內除最高開口外之所有開口密封，並灌水使該段內管路最高接頭處有三‧三公尺以上之水壓。三、分層試驗時，應採用重疊試驗，使管路任一點均能受到三‧三公尺以上之水壓。我國建築技術規則建築給排水通氣系統相關規定管制內容包括：設計通則、施工試驗、配管材料（應符合國家標準）、排水管管徑及洩水坡度、管路配置之注意事項、排水負荷之器具單位負荷計算標準、排水管路清潔口、存水彎之設置位置、通氣管之型式與設計管徑之計算及排水中固體或污染物之截留或清除裝置等，對於排水立管與橫主管的排水通氣性能或評估試驗法，目前則尚無規範。然前述現行規定自民國 63.2.15 發布施行，迄今已逾三十年尚未有修正更新，對應新技術、新設備的快速發展，實已無法滿足現況之需求，同時亦缺乏相關必要之設計規範或基準。因此，國內相關專業技術人員除依既有建築管理法令及下水道法相關規定執行設計業務外，參考沿用美、日各國規範者亦屬眾多。各國應用普遍的排水通氣系統設計規範則有 National Plumbing Code、International Plumbing Code(1995.01)、給排水衛生設備規準‧同解說 HASS-206 (2000)等。[2]. 第二節國際建築排水通氣相關規範探討一、National Plumbing Code (NPC)及 International Plumbing Code (IPC) IPC 2003 相關性能試驗規定如下：. 15.

(30) 建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. 312.1.1 試驗標準 312.2 排水通氣系統水試驗 312.3 排水通氣系統空氣試驗 312.4 排水通氣系統最終試驗 312.5 給水系統試驗 312.6 重力式污水試驗 312.7 外力式污水試驗 312.8 暴雨排水系統試驗二、歐盟 BS EN 12056 及 BS EN 12380 BS EN 12056-1 至 EN 12056-5 之之規範主題如下： EN 12056-1: 重力式室內排水系統─第一部：基本要求及執行要求 EN 12056-2: 重力式室內排水系統─第二部：衛生管路、設置與計算 EN 12056-3: 重力式室內排水系統─第三部：屋頂排水、設置及計算 EN 12056-4: 重力式室內排水系統─第四部：廢水抽取、設置及計算 EN 12056-5: 重力式室內排水系統─第五部：設置及測試排水系統，操作說明、維護及使用 EN 12380: 排水系統用氣壓平衡吸氣閥─規定、測試法與符合性評估(Air admittance valve systems (AAVS)) EN 12056-2 之規範架構包括：1 目的、2 參照標準、3 定義、4 系統配置、5 設置規則、6 計算及附錄資料 (國家及各地區規章與實作、橫主管承載量、計算範例與相關參數、尺寸計算，以及各國之補充標準等)。規範章節目次如下： 1 目的 2 參照標準 3 定義 3.1 總則 3.1.1 廢水 3.1.2 家用廢水 3.1.3 商用廢水 3.1.4 灰水 (雜排水) 3.1.5 黑水 (污水) 3.1.6 雨水. 16.

(31) 第三章建築排水通氣設施設計規範比較分析. 3.1.7 樓層平面 3.1.8 排水系統 3.1.9 混流系統 3.1.10 分流系統 3.2 排水管及接頭 3.2.1 衛生排水管路 3.2.2 宣示尺寸 (DN) 3.2.3 內徑 (di) 3.2.4 外徑 (da) 3.2.5 最小內徑(di min) 3.2.6 旁支管 (branch discharge pipe) 3.2.7 平角接管 (square entry) 3.2.8 尖角接管 (swept entry) 3.2.9 接頭 (connection bend) 3.2.10 排水立主管 (discharge stack) 3.2.11 立主管位移管 (stack offset，業界習稱為轉折處) 3.2.12 橫主管 (drain) 3.2.13 管內水深比 (filling degree) 3.3 通氣管路 (ventilating pipework) 3.3.1 通氣管 (ventilating pipe) 3.3.2 旁支管通氣管 (branch ventilating pipe) 3.3.3 立主管通氣端 (stack vent) 3.3.4 通氣立主管 (ventilating stack) 3.3.5 氣壓平衡吸氣閥 (air admittance valve) 3.4 器具 3.4.1 家用衛生器具 (domestic sanitary appliances) 3.4.2 非家用衛生器具 (non-domestic sanitary appliances) 3.4.3 地板落水頭 (floor gully) 3.4.4 存水彎 (trap) 3.4.5 水封深度 (depth of water seal (H) 3.5 計算 3.5.1 排放單位 (DU) 3.5.2 使用頻率係數 (K). 17.

(32) 建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. 3.5.3 廢水流量 (Qww) 3.5.4 連續流量 (Qc) 3.5.5 排水泵流量 (Qp) 3.5.6 總流量 (Qtot) 3.5.7 流量承載量 (Qmax) 3.5.8 空氣流量 (Qa) 4 系統配置 4.1 總則 4.2 系統分類 4.3 型式 4.3.1 主管通氣系統型 (Primary ventilated system configurations) 4.3.2 二管通氣系統型 (Secondary ventilated system configurations) 4.3.3 無通氣旁支管型 (Unventilated discharge branch configurations) 4.3.4 通氣旁支管型 (Ventilated discharge branch configurations) 5 設置規則 5.1 依照歐洲標準 5.2 防溢水保護 5.3 臭味 5.4 存水彎水封 5.5 製品尺寸 5.6 通氣 5.7 氣壓平衡吸氣閥 6 計算 6.1 總則 6.2 基礎數據 6.2.1 管徑 6.2.2 排放單位 6.2.3 由非家用排水器具排水 6.3 流率計算公式 6.3.1 廢水流量 (Qww) 6.3.2 使用頻率係數 (K) 6.3.3 總流量 (Qtot) 6.3.4 計算規則. 18.

(33) 第三章建築排水通氣設施設計規範比較分析. 6.4 旁支管之設置 6.4.1 無通氣管法 (Unventilated discharge branches) 6.4.2 設通氣管法 (Ventilated discharge branches) 6.4.3 設置氣壓平衡吸氣閥法 (air admittance valve for branches) 6.5 排水立主管之設置 6.5.1 主管通氣法 (Primary ventilated discharge stacks) 6.5.2 次管通氣法 (Secondary ventilated discharge stacks) 6.5.3 設置氣壓平衡吸氣閥法 (air admittance valve for discharge stacks) 6.5.4 通氣管路 (Ventilating pipework) 6.6 橫主管之設置 6.6.1 總則附錄 A (資料附錄) A.1 國家及各地區規章與實作附錄 B (資料附錄) B.1 橫主管承載量 B.2 廢水流量表附錄 C (資料附錄) C.1 計算範例 C.2 資料與參數 C.3 排水速度總合 C.4 垂直管尺寸計算 C.5 橫主管尺寸計算附錄 D (資料附錄) D.1 一般器材之歐洲標準以及在廢水系統領域中之補充歐洲標準三、日本給排水衛生設備規準‧同解說（SHASE-S）（一）設計技術規範架構彙整如下： 1.基本原則 2.用語定義 3.配管 4.排水通氣設備 5.衛生器具設備 6.排水再利用設備與雨水利用設備. 19.

(34) 建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. 7.特殊設備 8.性能評價（二）技術要項架構如下： 1.衛生器具設置數量的檢討與確定 2.給水管徑的決定 3.排水通氣管徑的決定 4.雨水排水管徑的決定 5.油脂截留器的決定（三）施工階段相關試驗要求事項如下： 10.4.3 建築物內污水與雜排水通氣系統的試驗 (1)滿水試驗 (2)水壓試驗 (3)氣壓試驗 (4)煙試驗 (5)通水試驗 10.4.4 敷地排水系統的試驗 (1)滿水試驗 (2)通水試驗 10.4.5 建築物內雨水系統的試驗 10.4.6 設備單元類的試驗 (1)工廠內試驗 (2)設置後試驗排水通氣系統設計手冊架構之研擬：參考日本給排水衛生設備規準‧同解說 HASS 206(2000)之規範架構，並彙整我國前期研究所提出之設計規範草案內容，本研究擬將設計手冊之章節架構區分為規範解說與技術要項等二大篇，並檢討納入可行之規範事項，規劃完整之設計手冊雛形，配合後續設計技術要項之編撰，以及建築技術規則之檢討修訂條文，建立相關性能評估方法或標準，即可建立完整之建築排水設計規範內容。相關設計施工規範之參考引用：築排水通氣設備之發展日新月異，因此對於新研發且具有實際推動效益之設備或工法應積極推廣，並可於規劃之規範架構中納入得引用有關規格或規範之條文，作為本規範或手冊之一部分，可提高其適用範圍與增修之彈性。. 20.

(35) 第三章建築排水通氣設施設計規範比較分析. 四、集合住宅排水立管系統排水能力試驗法（HASS 218）（一）總則 1.1 適用範圍此規範是關於集合住宅排水立管系統的清水負荷對排水能力和試驗方法的相關規定。 1.2 用語說明主要用語，本規範採用的定義如下：（1）排水立管系統排水立管接續昇頂通氣管、排水橫支管、排水橫主管和彼此接續部分構成排水系統（2）排水能力排水立管系統符合 4.3 所示之實驗判定條件，流下之定流量排水的最大流量，單位是【l/s】（3）排水橫支管定流量負荷裝置臨時的排水和排水立管到達導入橫管（4）排水橫主管排水立管流下的排水和排水裝置的排水槽之間導入的橫管（5）定流量排水一定流量的清水排水（6）管內壓力排水立管系統的管內空氣壓力的總稱，單位是【Pa】（7）系統最大值排水立管系統全部測定點之中的最大值。管內壓力的位置、管內壓力的系統最大值、封水損失的位置、封水損失的系統最大值稱之。（8）系統最小值排水立管系統的全部測定點之中的最小值。管內壓力的位置、管內壓力的系統最小值稱之。（9）排水能力曲線圖排水負荷流量表示管內壓力的系統最大值、最小值的關係曲線。（10）試驗用存水彎腳斷面積比為 0.8~1.2 的存水彎。（11）腳斷面積比存水彎流入腳的平均斷面積除以流出腳的平均斷面積的比稱之。試驗前後的試驗用存水彎封水的水位差，單位是（12）封水損失【mm】。（13）封水損失曲線圖排水負荷流量與封水損失的系統最大值的關係表示曲線圖。（二）試驗裝置 2.1 試驗裝置的構成試驗裝置的構成需有圖示。試驗裝置、排水負荷裝置（水槽類、泵浦類、流量計），排水立管系統的測定裝置（壓力測定計、封水位測定器、紀錄裝置）構成。排水負荷裝置的給水是以幫浦壓送至高架水槽的方式。 2.2 試驗裝置的做法 2.2.1 排水立管系統的配管. 21.

(36) 建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. （1）排水立管系統各層排水橫支管的標準垂直距離為 2.6~3.2 m，最下方的排水橫支管與排水橫主管的垂直距離 , 以下列兩種形式設定：（2） A 類型：層標準垂直距離（2.6~3.2 m）＋（0.5~1.5 m）（3） B 類型：0.5~1.5 m （4）器具排水管器具排水管的管徑要比存水灣的管徑要大。（5）排水橫支管排水負荷用排水橫支管的管徑和洩水坡度的標準，如表 3.3 所示。表 3.3 排水負荷排水橫支管的管徑和斜度的標準. （6）. 管徑【mm】. 斜度. 75 以上. 最小 1/50. 排水橫主管管徑與斜度的標準表如 3.4 所示。排水橫主管比排水立管管徑大一級尺寸的條件下，而且排水橫主管長度 5m 內不可以有轉彎，且排水管末端不能淹沒於排水之中。表 3.4 排水橫主管管徑與斜度的標準表. 管徑【mm】. 斜度. 100. 最小 1/100. 125. 最小 1/150. 150. 最小 1/200. 200. 最小 1/200. 250. 最小 1/200. （7） 2.2.2 （1）（2）. 2.2.3. 伸頂通氣管與排水立管的管徑同口徑，接續於排水管最上層末端約延伸一層，頂部採 JIS B 8330-1981 的吸入式噴嘴構造。排水負荷裝置排水橫支管一支排水橫支管流出定流量排水的最大流量為 2.5l/s。定流量排水負荷裝置定流量排水負荷裝置，原則上必須符合下列條件：高架水槽等容量能充分提供試驗用定流量排水所需的量。排水流動的變動不可以太大，並且可以進行一定流量的微調。其他在 2.2.1（1）~2.2.2（2）之中沒有規定的事項. （三）測定方法 3.1 測定項目. 原則上，進行排水負荷時，有關於排水立管系統的管內壓. 22.

(37) 第三章建築排水通氣設施設計規範比較分析. 力試驗用存水灣的要進行封水損失的測定。但是在封水損失和和管內壓力的相關關係十分明確的情況下，可省略這部分的測定作業。 3.2 管內壓力之測定位置與測定方法有關於管內壓力的測定。（1）測定位置原則上，管內壓力測定的位置，除了排水負荷層之外，所有排水橫支管測定的位置需距離排水立管中心線 500mm，一直到屋頂的高度。測定的位置不可少於如圖-2 所示，排水負荷層的下一層（FL）的直下層（FL-1）、再下一層（FL-2），排水立管系統的最下層（FmL）、以及在（FL）和（FmL）中間處取一層（FC），至少取這四層樓作為測定管內壓力和封水損失。（2）測定裝置具有振幅精度 5Pa、反應頻率 20Hz 以上，具備輸出到紀錄裝置的輸出端子。（3）紀錄裝置通過 3Hz LowPass 濾波器的數據進行處理的作業。 3.3 封水損失之測定位置與測定方法有關於封水損失的測定。（1）測定位置有關於管內壓力的測定層，設置試驗用的存水彎，測定位置流入腳內的封水。（2）測定裝置具有振幅精度 1mm、頻率 5Hz 以上，水位設定器具備輸出到紀錄裝置的輸出端子，但是使用刻度板時需使用目測。（3）紀錄裝置水位測定器的接續紀錄裝置，反應頻率數在頻率 3Hz 以上（四）試驗方法 4.1 試驗條件（1）排水用水為常溫狀況的清水。（2）同一條件進行兩次試驗，測定結果取平均值。 4.2 試驗方法試驗方法如下列順序：（1）透過流量控制閥，慢慢的將排水流量增加至預定的排水流量。（2）達到排水流量穩定狀態時，持續觀測一分鐘。（3）在各種條件下進行兩次試驗，若兩次值的比率若超過標準的 10 ﹪，在確定原因之後再做試驗。差異比值是超過 10﹪、但是管內壓力在 50Pa 下、封水損失在 3mm 以下，可不用重做試驗。（4）排水負荷，從最上一各層開始，若該樓層總流量超過 2.5 l/s，在排水負荷層下一樓層起，按照順序增加排水量，以 0.5l/s 為間隔。如表 3.5 所示。表 3.5 排水負荷的一例試驗裝置試驗裝置的規模總排水的規模流量負荷層排水流量（l/s）. 23. 負荷層排水流量（l/s） 10 層. 9層. 8 層（l/s）.

(38) 建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. 10 層規模的排水立管系統. 1.0. 1.0. -. -. 2.0. 2.0. -. -. 3.0. 2.5. 0.5. -. 5.0. 2.5. 2.5. -. 6.0. 2.5. 2.5. 1.0. 4.3 試驗結果判定條件排水試驗的判定條件，原則上以下列（1）來進行判定，必要時以（2）來加以判定。（1）管內壓力的範圍，必須在±400Pa 以內。（2）試驗用存水彎，封水損失在 25mm 以內。（五）試驗結果紀錄試驗結果的紀錄如以下所示： 5.1 一般事項測定者姓名、測定日期時間、天候狀態等。 5.2 試驗關係（1）氣象條件等.. 水溫，氣溫。此外，通氣管末端開口部周邊的外部風速超過 5m/s 的場合，必須特別加以紀錄。（2）試驗的場所（3）排水立管系統的名稱（4）試驗裝置排水立管系統定流量負荷裝置的系統圖（必要時，附上平面圖）。（5）測定儀器測定用的儀器、紀錄裝置的形式和番號。（6）測定結果 1）管內壓力的系統值最大值、最小值測定結果一覽表。 2）排水能力曲線圖 3）排水能力 4）封水損失的系統最大值測定結果一覽表 5）封水損失曲線圖五、「洗落型便器-超節水型」的搬送性能試驗法（WC-15）日本都市整備公團所開發之污物搬送距離量測方法（機材之品質判定基準，都市基盤整備公團，試驗編號：WC-15「洗落型便器-超節水型」的搬送性能試驗），試驗裝置示意如圖 3.1 所示。污物搬送能力實驗，係選定以排水橫管污物之搬送距離為量測條件，同時以建置於移動平台整體衛浴系統之馬桶為受測物件，水箱容量設定為每次沖水 9 公升，係參照橫主管部分之模擬污物則是採用符合上述實驗方法所訂定試體之條狀海綿體（比重約為 1.05），每次二枚，並以隨機方式將模擬污物投入馬桶，而在馬桶排水後，檢視模擬污物之排流狀況，並逐一確認模擬污物隨排. 24.

(39) 第三章建築排水通氣設施設計規範比較分析. 水流體通過橫主管之距離，以檢核排水橫管系統污物搬送能力，並比較排水流量、排水樓層高度、排水橫主管管徑及洩水坡度與搬送性能的相關性，利用排水實驗量測記錄排水橫主管在不同管徑、不同洩水坡度與是否有水平彎管設計的水平橫管污物搬送能力，以比較分析配管管徑、洩水坡度等對於排水掃流能力的影響。. 圖 3.1 馬桶器具污物搬送能力實驗裝置示意圖[12] 另針對馬桶單體的搬送距離試驗，除了以條狀海綿作為模擬污物外，並採用捲筒狀衛生紙投入馬桶之沖淨試驗。其操作程序如下： 1.用內徑 40mm~50mm 的 PVC 管或壓克力管做為捲筒狀衛生紙投入馬桶的支撐固定裝置。 2.長一公尺的捲筒衛生紙摺成八折，總數需六份，再將六份八折衛生紙一起捲成圓條狀，然後置入項次一之圓管中。 3.將插入衛生紙捲之圓管垂直放入馬桶中，使圓管底部接觸至馬桶底面，保持靜止至少 15 秒，確保衛生紙捲能完全吸水。（圖 3.2） 4.將衛生紙捲從圓管中壓出，使其完全浸泡在水中。 5.立即進行沖洗進行搬送試驗。 6.紀錄搬送距離並清除衛生紙殘留物。. 25.

(40) 建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. 圖 3.2 馬桶器具衛生紙模擬污物搬送試驗操作示意圖[12] 第一階段針對單管、雙管與特殊接頭排水立管等系統之實驗操作，於洩水坡度 1/100 時，排水橫主管污物搬送性能之檢定；污物排水負荷樓層為第五層至第二層。第二階段則以單管系統為主體，修改排水橫主管，每次分別在 2 公尺、4 公尺及 8 公尺處增加 45 度轉折，比較轉折排水橫管污物搬送能力之變化情形，以推測橫主管轉折對污物移動及水流的影響。各國建築排水通氣系統相關法令規範彙整比較如表 3.6 所示。表 3.6 國內外建築排水通氣系統相關法令規範比較表法令規範建築技術規則建築設備編第二章. 訂頒主體台灣. 主要架構. 備註. 1.設計通則 2.施工試驗 3.配管材料 4.排水管管徑及洩水坡度 5.管路配置之注意事項 6.排水負荷之器具單位負荷計算標準 7.排水管路清潔口 8.存水彎之設置位置 9.通氣管之型式與設計管徑之計算 10.排水中固體或污染物之截留或清除裝置. 1.對於排水立管與橫主管的排水通氣性能或評估試驗法，目前則尚無規範。 2.國內相關專業技術人員參考沿用美、日各國規範者亦屬眾多。 3.現行規定自民國 63.2.15 發布施行，迄今已逾三十年尚未有修正更新。. 26.

(41) 第三章建築排水通氣設施設計規範比較分析. 法令規範 National Plumbing Code (NPC). 訂頒主體美國. National Plumbing Code (NPC). 美國. 2003 International Plumbing Code (IPC). 美國. 主要架構 1.管理政策與程序 2.定義 3.一般準則 4.器具、水拴及集器具配件等 5.熱水系統 6.給水及配管 7.排水系統 8.間接及特殊污水排水 9.通氣系統 10.存水彎、阻集器及分離器 11.雨水排水 12.特殊配管與儲水系統 13.參考標準 1.管理事項 2.定義 3.一般準則 4.材料與配管 5.給排水系統 6.污水排水與通氣系統 7.個別污水排水系統 8.通氣系統 9.存水彎、清潔口及阻集器 10.衛生器具 11.給水系統 12.特殊配管與儲水系統 13.參考標準等 1.管理事項 2.定義 3.一般準則 4.器具、水拴及集器具配件等 5.熱水系統 6.給水及配管 7.排水系統 8.間接及特殊污水排水 9.通氣系統 10.存水彎、阻集器及分離器 11.雨水排水 12.特殊配管與儲水系統 13.參考標準其中，有關排水系統性能試驗部分，明訂於以下章節： 312.1.1 試驗標準 312.2 排水通氣系統水試驗 312.3 排水通氣系統空氣試驗 312.4 排水通氣系統最終試驗 312.5 給水系統試驗 312.6 重力式污水試驗 312.7 外力式污水試驗 312.8 暴雨排水系統試驗. 27. 備註 National Plumbing Code Handbook (Second Edition), R. Dodge Woodson, 1995. National Plumbing Code Handbook (Second Edition), R. Dodge Woodson, 1995. 2003 International Plumbing Code, International Code Council.2003.

(42) 建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. 法令規範 Uniform Plumbing Code (UPC). 訂頒主體美國. EN 12056-1: 重力式室內排水系統 EN 12056-2: 重力式室內排水系統. 歐盟. EN 12056-3: 重力式室內排水系統 EN 12056-4: 重力式室內排水系統 EN 12056-5: 重力式室內排水系統 EN 12380: 排水系統用氣壓平衡吸氣閥. 歐盟. 歐盟. 主要架構 Part 1. 管理事項 Part 2. 設施要求 1.定義 2 材料與替代品. 3.一般準則 4.給排水系統 5.通氣系統 6.間接及特殊污水排水 7.存水彎及阻集器 8 接頭與配管 9.衛生器具 10.給水配管系統 11.建築污水排水系統 12.瓦斯燃料配管系統 13.給水加熱氣與通氣系統 Part 3. 附錄-參考標準基本要求及執行要求. 備註 Uniform Plumbing Code (1991 Edition) , 1991, International Association of Plumbing and Mechanical Officals.. British Standard BS EN 12056-1,2000.. 衛生管路、設置與計算 British Standard BS EN 規範架構： 12056-1,2000. 1.目的 2.參照標準 3 定義 4 系統配置 5 設置規則 6 計算及附錄資料 (國家及各地區規章與實作、橫主管承載量、計算範例與相關參數、尺寸計算，以及各國之補充標準等) 屋頂排水、設置及計算 British Standard BS EN 12056-1,2000. British Standard BS EN 12056-1,2000.. 歐盟. 廢水抽取、設置及計算. 歐盟. 設置及測試排水系統，操作說明、 British Standard BS EN 維護及使用 12056-1,2000.. 歐盟. 排水系統用氣壓平衡吸氣閥─規定、測試法與符合性評估(AAVS). 28. British Standard BS EN 12056-1,2002..

(43) 第三章建築排水通氣設施設計規範比較分析. 法令規範給排水衛生設備規準‧同解說（SHASE-S）. 訂頒主體日本. 集合住宅排水日本立管系統排水能力試驗法（HASS 218）. 主要架構. 備註. （一）設計技術規範架構： 1.基本原則 2.用語定義 3.配管 4.排水通氣設備 5.衛生器具設備 6.排水再利用設備與雨水利用設備 7.特殊設備 8.性能評價（二）技術要項架構： 1.衛生器具設置數量的檢討與確定 2.給水管徑的決定 3.排水通氣管徑的決定 4.雨水排水管徑的決定 5.油脂截留器的決定（三）施工階段試驗要求事項： 10.4.3 建築物內污水與雜排水通氣系統的試驗 10.4.4 敷地排水系統的試驗 10.4.5 建築物內雨水系統的試驗 10.4.6 設備單元類的試驗（一）總則 1.1 適用範圍 1.2 用語定義（二）試驗裝置 2.1 試驗裝置的構成 2.2 試驗裝置的做法（三）測定方法 3.1 測定項目 3.2 管內壓力之測定位置與測定方法 3.3 封水損失之測定位置與測定方法（四）試驗方法 4.1 試驗條件 4.2 試驗方法 4.3 試驗結果判定條件（五）試驗結果紀錄 5.1 一般事項 5.2 試驗關係. 1.本研究有關排水通氣系統設計手冊架構之研擬，係本規準之研訂經驗。 2.本研究擬將設計規範草案設計手冊之章節架構區分為規範解說與技術要項等二大篇，並檢討納入可行之規範事項。 3.配合後續設計技術要項之編撰，以及建築技術規則之檢討修訂條文，未來將逐步建立相關性能評估方法或標準，以配合推動建築排水設計性能驗證。 4.未來因應新研發且具有實際推動效益之設備或工法之需求，將增列性能是規範條文等彈性規定，以提高其適用範圍與增修之彈性。. 29. 1.本項係日本空氣調和衛生工學會研訂之建築排水立管系統性能試驗方法，我國目前僅有台灣科技大學建築系及內政部建築研究所建置相關設施，後續將持續推動該項實驗設施與操作之 TAF 認證事宜。 2.除實驗室內建築排水系統之性能驗證外，將配合檢測技術之發展，擴大推動排水系統竣工前現場性能測試之規範與服務。 3.相關試驗技術將檢討納為設計規範之性能確認措施之一。.

(44) 建築排水通氣系統法規及規範增修訂之研究. 法令規範. 訂頒主體「洗落型便器日本都 -超節水型」搬市整備送性能試驗法公團（WC-15）. CNS 5957 A3106 CNS 5957 A3107 CNS 5957 A3108 CNS 5957 A3110 CNS 5957 A3112 CNS 4439 A1021. 台灣台灣台灣台灣台灣台灣. 主要架構. 備註. 1.橫主管部分之模擬污物搬送性能 1.污物搬送距離量測方試驗，係採用符合本方法所定之法，係都市基盤整備公團條狀海綿體（比重約為 1.05）試所訂『機材之品質判定基體，每次二枚進行排水搬送測試。準』中試驗編號：WC-15 2.以隨機方式將模擬污物投入馬「洗落型便器-超節水桶，馬桶排水後檢視模擬污物之型」的搬送性能試驗項排流狀況，確認模擬污物隨排水目。流體通過橫主管之距離，以檢核 2.我國目前已參照本方法排水橫管系統污物搬送能力。及 ANSI A112.19.6 規 3.除以條狀海綿作為模擬污物外，範，建置完成本試驗所需並採用捲筒狀衛生紙投入馬桶之之實驗設施，並針對國內沖淨試驗。省水馬桶器具進行實驗測試研究。 1.建築排水通氣設備相關住宅用設備組件之排水試驗法之國家標準規範，以普遍 (1980.08.13) 商品化之衛生器具其性住宅用設備組件之振動試驗法能與試驗法標準較為周 (1980.08.13) 全。住宅用設備組件之強度及耐久性 2.性能評定標準部分僅有試驗法(1980.08.13) 住宅用設備組件之排水住宅用設備組件之保溫及隔熱試試驗法及耐濕與防水試驗法(1983.07.11) 驗法等，僅屬配管或器具住宅用衛生設備組件之耐濕及防構件部分之規範標準，且水試驗法(1980.08.21) 標準制定時間亦已久遠。住宅用衛生設備組件模矩尺度 (1991.03.15). 第三節國內外既有建築排水器具性能測試相關設施本所前期研究蒐集彙整國內外既有建築排水系統與器具性能測試設施之現況，比較其設施項目與規模、營運項目、收費基準、依循標準等，分述如下：一、內政部建築研究所衛生管路實驗設施近年來，國內在公私部門之大力推廣宣導，以及全民環保意識抬頭之情形下，綠建築與水資源之使用效率等，均已獲得大幅提升，然而既有建築於換裝省水器具後，雖然可有效節省水資源之使用，但原有排水管路系統是針對非省水器具之排水量設計，若換裝省水器具，在排水量減少之情形下，將可能影響污物在衛生管路中之搬送能力；另一方面，排水配管系統無法對應污水排放及污物之掃除需求時，衛生器具之存水彎恐因管內壓力變動過大而造成破封，對於整體排水管路以及居室內使用者之衛生與健康環境，將產生不良之影響。內政部建築研究所衛生管路實驗設施之建置，主要為透過實驗研究釐清我國排. 30.

(45) 第三章建築排水通氣設施設計規範比較分析. 水通氣系統的課題，並因應建築排水系統相關法令規範與技術的蓬勃發展，比較國際間常用之不同排水立管系統與排水性能，以利國內設計技術提升與系統問題對策研議參考之用，並作為建立未來推動衛生器具性能認證及研新設備、新技術研究的基礎。本項實驗設施建置於內政部建築研究所台南歸仁性能實驗中心，為高度 16.5m 之鋼構造實驗平台，可模擬 5 層樓高住宅建築的建築污雜排水立管系統；其中規劃有 4 組排水立管系統，包括單管排水立管系統、雙管排水立管系統及特殊接頭排水立管系統，另於 2-5 層分別配置整體衛浴器具(UB)各乙組，包含馬桶、面盆、浴缸、淋浴蓮蓬頭及地板落水頭等衛生器具，藉由移動平台可分別與不同立管連結，進行不同排水實驗之組合；1 層則設置排水橫管與實驗用水回收系統。研究重點著重於不同樓層高度及不同器具沖洗條件下，進行排水負荷變動對配管系統之性能影響分析研究；實驗類型區分為器具排水及定流量排水二種，針對個別衛生器具的單次排流以及定常流量排水進行實驗觀測，而定流量排水實驗時，排水流量最大可達每秒 4.0 公升。[1][2] 本項實驗設施所進行之排水立管內空氣壓力變動解析，目前正參照日本空氣調和‧衛生工學會所訂定之『集合住宅の排水立て管のシステムの排水能力試驗法（HASS 218）』以及美國 ANSI/ASME A112.19.6 試驗規範，規劃實驗設施認證事宜，未來期能提供我國營建與衛生器具業界相關檢測服務，並作為產、官、學合作研發的平台。二、工研院節水實驗室我國在建築用衛生器具之性能測定設施建置上，本研究初步蒐集數項可供本案參據之馬桶器具性能實驗設施，並藉由參訪瞭解其操作程序，對於後續檢討整體排水系統之污物搬送能力，有明確且寶貴之助益。目前包括：不同污物之清潔能力、髒污潔淨能力、橫管污物搬送能力、器具結構強度等。國內器具廠商及國內研發檢測機關一般僅參照國際既有規範標準，針對器具產品本體性能進行測試，除工研院有開放對外接受檢測服務外，器具廠商則採內部檢測實驗室（In-House Testing Laborotary.）之性質營運。惟有關衛生器具本體水路構造之新設計個案並不普遍，且類型寥寥可數，其性能測試評定之委託業務量相對極. 31.