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設備設計における給排水衛生設備の基本となる「配管口径」および「主要機器(ポンプ・水槽)」の算定手順と設計基準をまとめた総合ガイドです。各フェーズの計算の流れを体系的に整理しています。

給水設備の算定基準

給水設備設計の主目的は、計画建物に対して必要な水量と水圧を安全かつ安定して確保することです。以下の4つのステップに沿って計算を進めます。

給水引込口径の算定

市区町村の配水管(本管)から敷地内へ引き込む配管口径を決定します。

  • 算定の流れ
    1. 計画一日最大給水量(Qd)および計画時間平均給水量(Qh)の算出。
    2. 建物の用途・同時使用率を考慮した瞬時最大給水量(Qp)の算出。
    3. 引込位置における配水管の「最低保証水圧」を確認。
    4. 許容摩擦損失水頭の範囲内で、瞬時最大給水量を流せる最小口径を「水理計算(流速 1.5m/s 以下を目安)」により算出します。

主管・枝管の口径算定

建物内部のメイン配管(主管)から各器具への分岐管(枝管)までの口径を決定します。

  • 主な算定手法
    • 器具給水負荷単位(FU)法:各衛生器具に割り当てられた負荷単位(FU)を積算し、同時使用流量曲線から区間流量を求めて口径を決める、最も標準的な手法。
    • 均等表(摩擦抵抗一定)法:小規模な建物において、簡易的に口径を決定する手法。
  • 設計流速の目安
    • 流水騒音やウォーターハンマー、配管摩耗を防ぐため、一般に主管は 1.0~1.5 m/s、枝管は 1.0 m/s 以下に抑えるように設計します。

給水ポンプの算定

受水槽から建物へ、あるいは加圧給水ユニットから直接給水するためのポンプ能力(吐出量・全揚程)を算定します。万一の故障やメンテナンスに備え、通常は自動交互運転(2台)構成とします。

  • 加圧給水ポンプの算定
    • 設計吐出量:建物の瞬時最大給水量(Qp)以上とする。
    • 全揚程(H):H = h1 + h2 + h3(※ h1:実揚程(吸込・吐出高低差)、h2:配管・継手・バルブ類の摩擦損失、h3:最遠・最上階器具の必要末端圧力)

受水槽・高架水槽の容量選定

水道法の規定や建物の断水リスク、ピーク時の緩衝機能を考慮して容量を決定します。

水槽種別標準的な有効容量の算定基準備考
受水槽計画一日最大給水量の 4/10~6/10(約半日分)給水制限や一時的なピーク需要を吸収する容量
高架水槽計画時間最大給水量の 1~3 時間分(または一日量の 1/10 程度)重力給水に必要な圧力を確保

排水設備の算定基準

排水設備設計は、重力(自然流下)によって滞りなく、かつ排水トラップの封水を破壊(誘導サイホン作用など)することなく安全に敷地外(公共下水道など)へ排出する構成とします。

排水引込口径(屋外横主管)の算定

建物から公共下水道(または合併処理浄化槽など)へ放流するための最終引込配管の口径を算定します。

  • 算定のポイント
    • 接続する公共下水道の接続可能深さと、敷地内最遠配管からの勾配を計算。
    • 最少勾配:口径 Φ75~100 では一般に 1/100(1%)以上、Φ150 では 1/150 以上を確保。
    • 流速:固形物の堆積を防ぎ、かつ自掃作用を持たせるため、0.6~1.5 m/s の範囲内に収めます。

屋内横主管・枝管の算定

各階の器具からの排水をまとめる横枝管、および最下階の下部を通る屋内横主管の口径を算定します。

  • 算定の手法(器具排水負荷単位: dfu)
    1. 各衛生器具の排水特性に応じた「器具排水負荷単位(dfu)」を積算。
    2. 積算値から「許容流量」および「配管勾配(1/50 や 1/100)」に基づいて、JASS 12(空気調和・衛生工学会規格)等の許容流量表に照らし合わせて口径を決定します。
  • ※管径に対して、通常は「水深比 1/2(50% 常時満水)以下」(通気スペースの確保)で設計します。

排水ポンプの選定

地下街や地下ピットなど、重力による自然流下が不可能なエリアの排水を一時的に貯留(排水槽)し、汲み上げて地上へ排出するためのポンプを選定します。

  • 選定のポイント
    • 排水槽(ピット)容量:腐敗(臭気)を防ぐため、原則として貯留時間は「24時間以内」となるよう設計。
    • ポンプ吐出量:流入水量(瞬時・ピーク時)に対して十分に排水できる能力を持たせる。また、管内沈殿を防ぐため、立上り管内の流速が 0.6 m/s 以上、できれば 1.0 m/s 程度になる吐出量(および口径 Φ50 以上)を選定。
    • 台数:万一の故障やメンテナンスに備え、通常は自動交互運転(2台)構成とします。

今後の拡張予定項目

  • 通気設備:排水をスムーズにする通気管の口径算定
  • 雨水設備:屋根・敷地面積から算出する雨水配管の算定
  • 給湯設備:中央式・局所式給湯配管および循環ポンプの算定
  • 構造連携::配管サイズに応じた梁貫通スリーブ径の選定基準

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