第 3 章水理計算 3.1 損失水頭 配水管から宅内へ分岐された給水管を流れる水が 給水器具から出水する過程において給水管壁と の摩擦や管の曲がり部分により水の流れるエネルギーが損なわれる これを損失水頭という つまり その場所を流れるために必要なエネルギーと捉えることができる 損失水頭のうち主なも

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1 第 3 章水理計算 3. 配水管から宅内へ分岐された給水管を流れる水が 給水器具から出水する過程において給水管壁と の摩擦や管の曲がり部分により水の流れるエネルギーが損なわれる これをという つまり その場所を流れるために必要なエネルギーと捉えることができる のうち主なものは 管の 摩擦 メーター 給水器具類及び管継手部によるであって その他のものは計算上 省略しても影響は少ない () 給水管の摩擦 ( ア ) 管径 50 以下の時 ウエストン公式 / h " #0.06 ) 3 Ö / Q " 8/5 3 ここに h: 管の摩擦 () V: 管内の平均流速 (/s) l: 管長 ()d: 管の 実内径 () g: 重力加速度 (9.8/s) Q: 流量 ( ; /=) ウエストン公式による給水管の流量図は図 3-- のとおりである 出典 : 社団法人日本水道協会 水道施設設計指針 (0 年版 ) P.706 図 3-- ウエストン公式による給水管の流量図 - -

2 ( イ ) 管径 75 以上の時ヘーゼン ウィリアムズ公式 h " C?D.AE 3 3 Q " C 3 C 5.I; 3 J K.BD ここに h: 摩擦 () C: 流速係数 D: 管内径 () Q: 流速 ( ; /=) L: () ヘーゼン ウィリアムズ公式による給水管の流量図は図 3-- のとおりである 流速係数 C の値は表 3-- に示す 出典 : 社団法人日本水道協会 水道施設設計指針 (0 年版 ) P.67 図 3-- ヘーゼン ウィリアムズ公式給水管流量図 - 5 -

3 表 3-- ヘーゼン ウィリアムズ公式における C の値 管種 管種における C の値 モルタルライニング鋳鉄管 0 塗覆装鋼管 0 硬質塩化ビニル管 0 水道配水用ポリエチレン管 0 ステンレス管 0 表の値は管の屈曲部も加味した値のため 直管部のみの場合は C=30 が適当 () 各種給水器具 管継手部による各種給水器具 管継手部による流量との関係を現した図を図 3--3~ 図 3--5 に示す なお これらの図に記載のないものの流量とについては製作者の資料等を参考に決定してよい 横軸の流量の単位が (L/s) つまり 秒あたりの流量になっていることに注意すること 出典 : 社団法人日本水道協会 水道施設設計指針 (0 年版 ) P.707 図 3--3 水栓類の 出典 : 社団法人日本水道協会 水道施設設計指針 (0 年版 ) P.708 図 3-- 管継手部による - 6 -

4 (3) 直管換算長 出典 : 社団法人日本水道協会 水道施設設計指針 (0 年版 ) P.708 図 3--5 メーターの 給水器具 メーター 各種管継手等によるをこれと同の直管の何メートル分の損 失水頭に相当するかを直管の長さで表したものを直管換算長という 表 3-- に器具類の直管換 算長を示す 表 3-- 器具類の直管換算長 種別 () ( 単位 :) 分水サドル 副栓付盗水防止用直結止水栓逆止弁付ボール止水栓 ( 伸縮 ) ( 割 T 字管 ) 逆止弁 ストップバルブ スリースバルブ ボールタップ定水位弁 メーター 3.0~.0 8.0~.0.0~ ~.0 0.0~ ~35.0 水栓 エルボ エルボ チーズ分流 チーズ直流 異径接合 0.5~.0 0.5~.0 0.5~

5 3. 水理計算書の計算方法 () 提出基準以下のいずれかに該当する場合 水理計算書を給水装置工事申込書に添付すること 配水管分岐部分から末端給水器具までの管が 50を超えるとき 計画しているメーターに対する給水器具数が つ上ののメーターにおける取付け可能な給水器具数を超えるとき ただし 給湯器や散水は栓数に含めなくてもよい その他水道事業者が必要とするとき () 水理計算フロー 図 3-- 水理計算の流れ 同時使用水量の決定 各区間の水量を決定 給水管径を仮決定 メーターと 計算し 分岐点で比較 区間ごとにを 最小時圧力を下回るか 全が配水管の Y E S N O 決定 (3) 同時使用水量の決定 一般住宅( 一戸建て ) について ( ア ) 表 3-- により給水器具の同時使用数を求め 同時使用水量を算出する方法給水器具の総数を表 3-- と照らし合わせ 同時使用数を求める 同時に使用する器具は任意で設定してよいが 末端の給水器具は必ず含めること 設定した給水器具の吐水量 ( 表 3-- を参考に ) を足し合わせることで同時使用水量を算出できる 物件によっては 利用形態が種々変動する場合があるが それらに対応するためには考えられる利用形態数パターンの計算を試みる必要がある そのため 同時使用に含める給水器具の設定は需要者の意見などを参考に求める必要がある ただし 学校や駅の手洗い所のような使用頻度が極めて高い場合 各給水器具または 用途ごとに表 3-- を照らし合わせ同時使用数を出し それを合算して求めること 計算例にて解説 (P. ~) 表 3-- に種類別給水器具吐水量を参考に示す ( イ ) 同時使用率より算出する方法表 3--3 を用いて算出する 下記の式を用いる 同時使用水量 = 給水器具の総使用水量 栓数 同時使用水量比 共同住宅について ( ア ) 給水戸数と総同時使用率より算出する方法 - 8 -

6 戸あたりの使用水量を表 3-- 表 3-- を参考に求め 表 3-- により全体の使用戸数を求 め 全体の同時使用水量を出す ( イ ) 戸数から同時使用水量を予測する算定式を用いた方法 0 戸未満の時 同時使用水量 = 3 L 戸数 M K.;; 0 戸 ~600 戸未満の時同時使用水量 =9 3 L 戸数 M K.IE ( ウ ) 居住人数から同時使用水量を予測する算定式を用いた方法 30 人以下の時 同時使用水量 =6 3 L 人数 M K.;I 3~00 人未満の時 同時使用水量 =3 3 L 人数 M K.BI 表 3-- 同時使用率を考慮した給水器具数 総給水器具数 同時使用数 総給水器具数 同時使用数 ~5 ~ 6~0 5 5~0 3 ~30 6 表 3-- 種類別給水器具吐水量 用途 使用水量対応する給水器 (L/ 分 ) 具の () 台所流し ~0 3~0 洗濯流し ~0 3~0 洗面器 8~5 3 浴槽 ( 和式 ) 0~0 3~0 浴槽 ( 洋式 ) 30~60 0~5 シャワー 8~5 3 小便器 ( 洗浄タンク ) ~0 3 小便器 ( 洗浄弁 ) 5~30 3 回 (~6 秒 ) の吐水量 :~3L 大便器 ( 洗浄タンク ) ~0 3 大便器 ( 洗浄弁 ) 70~30 5 回 (8~ 秒 ) の吐水量 :3.5~6.5L 手洗い器 5~0 3 消火器 ( 小型 ) 30~60 0~50 散水 5~0 3~0 洗車 35~65 0~5 業務用 - 9 -

7 表 3--3 同時使用水量比 総給水器具数 同時使用水量比 総給水器具数 同時使用水量比 表 3-- 給水戸数と総同時使用率 総戸数 ~3 ~0 ~0 ~30 3~0 ~60 6~80 8~00 総同時使用率 (%) () 各区間の水量を決定 各区間において使用する器具の吐水量 ( 表 3--) を足し合わせ 水量を確定させる (5) メーターと給水管径を仮決定 先太り配管にならないようにと管を仮決定する - 0 -

8 (6) 区間ごとにを計算し 分岐点で比較 の算出手順を以下に説明する 給水管のについて. 動水勾配を求める () で設定した流量と (5) で設定した給水管のを図 3-- と照らし合わせ 動水勾配 () を求める 図 3-- の流量の単位が L/s であることに注意!. 式に当てはめてを計算 ()= 動水勾配 () 管 (). 000 管に. をかけるのは 継手部分のを見込んでいるためである 3. 立上り 立下りがある場合計算している経路に立上りがある場合その高さをに足し合わせ 立下りがある場合その高さをから差し引く メーターや水栓類のについて. 図から求める方法 () で設定した流量と (5) で設定したを図 3--3 や図 3--5 と照らし合わせ を求める. 計算から求める方法表 3-- より求めたいものの直管換算長を調べる 流量とを図 3-- と照らし合わせ 動水勾配を求め 算定式により算出する 比較する分岐点までのを足し合わせたものをという 同じ分岐点からの管路におけるの最大値がその分岐点におけるになる ( 例 ) 上図の分岐点 A でのは ア系統の = 器具 0.8() + 給水管 0.63() + 給水管 0.5() + 立上り.5() =.) イ系統の = 器具 0.() + 給水管 0.3() + 立上り.5() = 3.().() > 3.() より分岐点 A でのは.0() となる - -

9 分岐点 B でのは ア系統の = 分岐点 A.() + 給水管 0.() =.5() ウ系統の = 器具 0.() + 給水管 0.09() + 立上り.5() =.79().5() >.79() より分岐点 B でのは.5() となる 配水管分岐位置でのは 分岐点 B におけるにそれ以降のをすべて足し合わせる 配水管分岐位置 = 分岐点 B.5() + 給水管 0.3() + メーター 0.85() + 止水栓.() + 給水管 0.36() + 分水栓 0.38() + 立上り.0() = 8.6() (7) 全と最小時配水管水圧の比較全とは 計画した給水装置工事の条件下で水を満足に供給するために必要な力を表している つまり配水管分岐位置におけるである これと豊橋市における最小時配水管水圧 (0.5MPa) を比較する 比較するには同じ単位で考える必要があるため 全 () を圧力 (MPa) に単位変換する 水頭 ()=0.(kgf/c 5 ) であり (kgf/c 5 )=0.098(MPa) であるので単位変換の式は 全 () = 圧力 (MPa) となる 全を単位変換した圧力が配水管の最小時圧力未満であれば給水可能となる 配水管の圧力の変動に対応するため ある程度余裕があることが望ましい 給水不可能の場合は 給水管径 メーターの仮定から再度計算し直す ( 例 ) 全 () = 配水管分岐位置の = 8.() 単位を圧力に変換すると 8.6() =0.08(MPa) 配水管の最小時圧力と比較すると 0.08(MPa) < 0.5(MPa) となり 全が配水管の最小時圧力を下回るため 給水可能と判断できる - -

10 3.3 水理計算例 () 一般住宅 条件 配水管の最低水圧 0.5MPa 給水栓数 7 栓 最高給水高さ 5.0 末端給水器具までの 50.8 同時使用数 =3 栓 ( 表 3-- より ) 取付器具 () 同時使用 ( 栓 ) 使用水量 () 使用水量 (L/sec) F 洗面 A 3 有 F 洗濯 3 F 風呂 3 F トイレ C 3 有.0 0. F キッチン 3 F 洗面 B 3 有 F 手洗い 3 同時使用水量 A~ ロ間の 区間 流量 動水 立上げ 勾配 高さ./000 5=3+ 器具 A 器具の 図 3--3 より A~イ イ~ロ 計.0-3 -

11 C~ ロ間の 区間 流量 動水 立上げ 勾配 高さ./000 5=3+ 器具 C.0 3 器具の 図 3--3 より C~ ロ 計.3 A~ ロ間の.0 < C~ ロ間の.3 であるため 分岐点ロにおける所要 水頭は.3 となる ロ~ニ間の 区間 流量 動水勾配./000 立上げ高さ 5=3+ ロ~ニ 計 0.6 C~ロ間の.3 + ロ~ニ間の 0.6 =.56 よって C~ニ間のは.56 となる B~ ニ間の 区間 流量 動水 立上げ 勾配 高さ./000 5=3+ 器具 B 器具の 図 3--3 より B~ハ ハ~ニ 計 5.33 C~ ニ間の.56 < B~ ニ間の 5.33 であるため 分岐点ニにおける所 要水頭は 5.33 となる - -

12 ニ~ヘ間の 区間 流量 動水 立上げ 勾配./000 高さ 5=3+ ニ~ホ メーター メータの.. 図 3--5 より 止水栓 止水栓の.. 図 3--3 より ホ~ヘ 分水栓 分水栓の 図 3--3 より 計 9.8 よって配水管分岐位置におけるは 分岐点ニにおける 5.33() + ニ~ヘ間の 9.8() = 5.7() これを圧力に単位変換すると 5.7() = (MPa) 0.9(MPa) < 0.5(MPa) となり 給水可能と判断できる 水理計算終了 - 5 -

13 () 共同住宅 条件 配水管の最低水圧 0.5MPa アパート部屋数 8 部屋 アパート階数 階建て 部屋当たりの給水栓数 5 栓 最高給水高さ.5 計画人口 戸当たり 人 まず 一般住宅と同様の手順で 階末端の使用水量を算出する 今回の条件では 部屋当たりの給水栓数は 5 栓のため 表 3-- より同時使用数は 3 栓 となる 取付器具 () 同時使用 ( 栓 ) 使用水量 () 使用水量 (L/sec) 台所流し A 3 有.0 0. 洗濯 3 洗面器 B 3 有 風呂 3 トイレ C 3 有.0 0. 使用水量

14 共同住宅における同時使用水量の各種算定方法についての計算例を次の参考表に示す 参考表 - 同時使用水量の各種算定方法 算定方法 式 ( ア ) 戸数と総同時使用率より算定する方法 表 3-- ( イ ) 戸数から同時使用水量を予測する算定式を用いた方法 0 戸未満 : L 戸数 M K.;; 0~600 戸未満 :9 L 戸数 M K.IE ( ウ ) 居住人数から同時使用水量を予測する算定式を用いた方法 30 人以下 :6 L 人数 M K.;I 3~00 人未満 :3 L 人数 M K.BI 参考表 - 同時使用水量算定結果 区間方法 ( ア ) ( イ ) ( ウ ) ニ~ホ =57.6() 3 K.;; =5.79() 6 3 L 3 M K.;I =.83() ホ~ヘ =86.() 3 3 K.;; =60.35() 6 3 L 3 3M K.;I =9.56() ヘ~ト =5.() 3 K.;; =66.36() 6 3 L 3 M K.;I =5.96() ト~チ =.0() 3 5 K.;; =7.3() 6 3 L 3 5M K.;I =59.56() チ~リ =7.8() 3 6 K.;; =75.86() 6 3 L 3 6M K.;I =63.90() リ~ヌ =0.6() 3 7 K.;; =79.8() 6 3 L 3 7M K.;I =67.3() ヌ~ル =30.() 3 8 K.;; =83.() 6 3 L 3 8M K.;I =70.5() 引込み管 Φ30 共用管 Φ30 宅内メーター Φ3 8 と仮定し 階末端の部屋より水理計算 A~ イ間の 区間 流量 動水 立上げ 勾配 高さ./000 5=3+ 器具 A.0 3 器具の 図 3-- より A~ イ 計

15 B~ イ間の 区間 流量 動水 立上げ 勾配 高さ./000 5=3+ 器具 B 器具の 図 3-- より B~イ 計.8 A~イ間の.55 > B~イ間の.8 であるため 分岐点イにおける所要 水頭は.55 となる イ~ロ間の 区間 流量 動水勾配./000 立上げ高さ 5=3+ イ~ロ 計.3 A~イ間の.55 + イ~ロ間の.3 = 3.78 よって A~ロ間のは 3.78 となる C~ ロ間の 区間 流量 動水 立上げ 勾配 高さ./000 5=3+ 器具 C.0 3 器具の 図 3-- より C~ロ 計.05 A~ロ間の 3.78 > C~ロ間の.05 であるため 分岐点ロにおける所要 水頭は 3.78 となる - 8 -

16 ロ~ハ間の 区間 流量 動水勾配./000 立上げ高さ 5=3+ ロ~ハ メーター メーターの.. 止水栓 止水栓の.5.5 計 7.3 A~ロ間の ロ~ハ間の 7.3 =. よって A~ハ間のは. となる ハ~ル間の 区間 流量 動水 立上げ 勾配./000 高さ 5=3+ ハ~ニ ニ~ホ ホ~ヘ ヘ~ト ト~チ チ~リ リ~ヌ ヌ~ル バルブ 表 3--3 より 分水栓 表 3--3 より 計.0 この水理計算では 同時使用水量を戸数から予測する算定式により求めた よって配水管分岐位置におけるは 分岐点ハにおける.0 () + ハ~ル間の.0 () = 3.0 () これを圧力に単位変換すると 3.0() =0.9(MPa) 0.9(MPa) < 0.5(MPa) となり 給水可能と判断できる 水理計算終了 - 9 -

17 (3) 学校や駅など同時使用率が極めて高い施設 同時使用数の考え方について 各給水器具または用途ごとに表 3-- と照らし合わせ 合算して求める ( 例 ) 駅の手洗い所を想定 取付器具 個数 同時使用数 ( 表 3-- より ) 小便器 3 栓 大便器 7 3 栓 手洗い 栓 計 7 栓 これ以降の水理計算については 一般住宅で行った手順と同じとなる

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