建築虹吸式排水系統之理論機制與可行性研究｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	李芊穎 Chien-Ying Lee
論文名稱：	建築虹吸式排水系統之理論機制與可行性研究 The mechanism and practicability of siphonic drainage system applied in buildings
指導教授：	鄭政利 Cheng -Li Cheng
口試委員:	黃瑞隆 Ruey-Lung Hwang 李孟杰 Meng-Chieh Lee
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	設計學院 - 建築系 Department of Architecture
論文出版年：	2009
畢業學年度：	97
語文別：	中文
論文頁數：	135
中文關鍵詞：	建築排水系統、虹吸原理、滿管流、洩水坡度
外文關鍵詞：	Siphonic drainage, Primed system, Full bore flow velocity, Proportion of pipe length, Push height
相關次數：	點閱：365 下載：10
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在現行建築排水系統中，常面臨管線需洩水坡度、穿板穿樑、維修更新受限或是設備空間產權等問題。針對上述缺失，本研究以既有屋面虹吸式雨排水系統之相關理論為基礎，利用虹吸排水之無需洩水坡度、管徑需求較小、施工簡便與高速排水造成洗淨力較佳等特點，探討將其導入建築內部排水設計之可行性，主要目的在於建構下世代建築排水系統之參考。首先，本研究藉由流體力學之理論基礎與公式推導，探討影響虹吸排水效能之相關參數因子，推導出系統於虹吸作動下之穩定流速公式，以及在受到系統磨擦因子影響，於不同流率時之水平橫管與水頭高度比例的臨界值；然後藉由實驗的方式進行上述數值驗證，並針對虹吸式排水系統排水過程進行觀察；最後則是以樣本案例排水系統進行設計，比較既有排水系統設計與虹吸式排水系統應用之差異，並預估其實際排水性能。本研究成果將有助於解決現行建築排水系統中所存在的部分問題，降低建築材料與能源之耗費，並可作為未來建築虹吸式排水系統設計與發展上之重要參考依據。

Current drainage system in buildings is limited by gravity drainage slope and pipe diameter. Generally, the stack in system installed across the floor slab which cause problems in fixing, renewal, renovation and building maintenance. The advantages of using siphonic system are its small diameter, no slope required, high flow rate, good self-purification and easy installation, which can fit for many kinds of buildings. Besides, it can drain steadily without any mechanical energy. Therefore, the main objective of this study is to amend partial defect in the drainage system and establish the theory of siphonic drainage system in buildings.
This study not only discusses the priming of parameters but also calculated the critical value of elevation head and horizontal length, which is based on hydromechanics. The calculations were verified by case design and experiment whose set for proving the theory in accordance with reality. On the other hand, the concept of Open Building was introduced into the case design which applied the siphonic drainage system to identify both its performance and feasibility. As a result, the siphonic system can reduce the consumption of materials and energies. Consequently, the system proposed in this study will contribute as a reference of siphonic system development in the future.

中文摘要	I
英文摘要	II
誌謝	III
目錄	V
圖目錄	VIII
表目錄	XI
第一章 緒論	1
1-1	研究動機與背景	1
1-2	研究目的與範圍	4
1-3	研究方法與流程	6
第二章 文獻與相關理論回顧	8
2-1	傳統建築排水系統與虹吸式排水系統特點概述	8
2-1-1	傳統建築排水系統	8
2-1-2	虹吸式排水系統	10
2-1-3	綜合比較	12
2-2	模式應用討論	14
2-2-1	大面積虹吸排水系統的應用	14
2-2-2	虹吸式屋頂雨排水系統	20
2-2-3	機械式真空排水應用	24
2-3	文獻回顧	29
第三章 相關理論與臨界值計算	33
3-1	虹吸排水系統相關理論	33
3-2	排水系統基本型態	39
3-2-1	流速因子與公式推導	41
3-2-2	能量理論闡述	44
3-2-3	虹吸現象產生時的流率、水頭高度、等效長度之關係	48
3-3	臨界值計算	51
3-3-1	滿管機制之檢討	52
3-3-2	管內流體因壓力造成汽化現象之影響	54
3-3-3	水頭高度、等效長度與流率之臨界值計算	57
3-3-4	水頭高度與壓降之間的關係探討	62
3-4	排水流量之臨界條件檢討	66
第四章 實驗驗證與案例分析	69
4-1	實驗方法	69
4-1-1	實驗設計	69
4-1-2	儀器與設備	72
4-1-3	實驗流程	75
4-2	實驗結果與討論	78
4-2-1	實驗觀察結果與分析	78
4-2-2	流速實驗值與理論值探討	86
4-2-3	小結	91
4-3	可行性的驗證與探討	92
4-3-1	虹吸排水系統於開放建築中的利用	92
4-3-2	模擬案例檢討	96
4-3-3	建築虹吸排水系統應用設計	103
4-4	問題討論與相關對策	113

第五章 結論與建議	119
5-1	結論	119
5-2	建議	121

參考文獻	123
附錄	126

                                

參考文獻

A. 中文部分
A-1 孫瑛。壓力流（虹吸式）屋面雨水排水系統水力計算。建築給水排水，2002。
A-2 徐志通、童球。壓力流（虹吸式）屋面雨水排水系統的設計與應用。建築給水排水，2002。
A-3 李勁、李鷗。淺談住宅小區室外虹吸排水系統。建築給水排水，2004。
A-4 肖睿書、黃智鸚、陳永錦。壓力流屋面雨水管道水力計算簡化。建築給水排水，2004。
A-5 范懋功。屋面雨水系統設計探討。建築給水排水，2005。
A-6 石顆、柯水洲，壓力流雨水排水系統的設計及應用，2005。
A-7 趙雨舟、黃曉家。屋面雨水排水系統兩相流技術研究。建築給水排水，2007。
A-8 魏浩揚、許玄明。設備管線外置式開放住宅系統之研究。國立台灣科技大學建築系碩士論文，2008。
A-9 鄭政利、李維倫。建築排水系統壽期評估方法與可視化模擬之研究。國立台灣科技大學建築系碩士論文，2008。
A-10 李祥。流體力學觀念剖析（上）（下）。鼎茂圖書出版有限公司。
A-11 王鴻烈、林沐謙。流體力學概論。高立圖書有限公司。

B. 英文部分
B-1 Siphonic Roof drainage Association. A guide to Siphonic Roof Drainage, 2007.
B-2 John M. Cimbala, Robert H. Turner, Yunus A. Cengel：Fundamentals of Thermal-fluid Sciences。McGraw-Hill Science Engineering。
B-3 S. Arthur, J.A. Swaffield：Siphonic roof drainage system analysis utilizing unsteady flow theory. Building and Environment 36, 2001 .
B-4 Scott Arthur, Grant Wright, John Swaffield：Operational performance of siphonic roof drainage systems. Building and Environment 40, 2005 .
B-5 G.B. Wright, S. Arthur, J.A. Swaffield：Numerical simulation of the dynamic operation of multi-outlet siphonic roof drainage systems. Building and Environment 41, 2006 .
B-6 Kuen-Chi He：The research in drainage system decision-making and performance evaluation of high-rise building, CIBW62, 2006.
B-7 S. Arthur, G.B. Wright：Siphonic roof drainage systems—priming focused design. Building and Environment 42, 2007 .
B-8 N.Tsukagoshi, K.Sakaue：A Study on the Siphon Drainage System. CIBW62, 2007.
B-9 Scott Arthur：The Priming Focussed Design of Siphonic Roof Drainage. CIBW62, 2007.
B-10 R.Kajiya, K.Sakaue, T. Mitsunaga, K.Sakai：CFD Simulation and Experimental Study of Flow Characteristic of Siphon Drainage System. CIBW62,2008.
B-11 K. Sakaue, T. Mitsunaga, N. Tsukagoshi, K. Kojima：Experimental Studies on Flow Characteristics of Siphon Drainage System. CIBW62,2008.

C. 日文部分
C-1 永松廣行、坂上恭助、塚越信行、小清水謙之。
。空氣調和．衛生工學會大會學術講演論文集，2008。
C-2 小清水謙之、坂上恭助、塚越信行、光永威彥、永松廣行。
。空氣調和．衛生工學會大會學術講演論文集，2008。
C-3 光永威彥、坂上恭助、塚越信行、酒井孝司。

。空氣調和．衛生工學會大會學術講演論文集，2008。

D. 網站資料
D-1 中國建築鐵道公司。http://www.crccg.com/default.aspx
D-2 互動百科全書。http://www.hudong.com/
D-3 新社鄉公所。http://www.shinshou.gov.tw/
D-4 台中旅遊網。http://taichung.emmm.tw/
D-5 東興國小。http://www.txes.tc.edu.tw/
D-6 水環企業股份有限公司。http://www.wmc.com.tw/
D-7 谷騰水網。http://www.iwatertech.com/papers/1310.htm
D-8 Geberit。 http://www.geberit.co.uk/geberit/inet/uk/wcmsuk.nsf/pages/index
D-9 SANIFLO。 http://www.saniflo.com/Default.aspx
D-10 AHEAD Sanitation Systems。http://www.aheadtank.com/index.html
D-11 SMITH MFG .CO.。 http://www.jrsmith.com/index.htm
D-12 Siphonic Solutions design and contract。http://www.siphonic.com.au/index.html
D-13 SEKISUE。 http://www.eslontimes.com/data/taika/
D-14 NEXT 21。 http://www.arch.hku.hk/~cmhui/japan/next21/next21-index.html
D-15 SEKISUI CHEMICAL。http://www.eslontimes.com/
D-16 ROEDIGER。
http://www.roevac.de/page/en?PHPSESSID=dc8d0ee8de78c5b189887f3cdaf80881
D-17 萬若環境工程技術有限公司。http://www.envi8.com/ecosan.asp

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