劉志強(qiáng)¹，姜淑香¹，田林²，王建軍³
(1.天津大學(xué) 建筑工程學(xué)院，天津 300072；2.天津天保公用設(shè)施有限公司，天津 300456；
3.溫州市污水處理廠工程建設(shè)指揮部，浙江溫州 325000)

　　摘要：利用Excel電子報(bào)表軟件，自動(dòng)計(jì)算水頭損失并統(tǒng)計(jì)出不同管徑、管材、管段的長(zhǎng)度。講述了從公式的應(yīng)用到Excel內(nèi)部函數(shù)的編寫(xiě)以及報(bào)表的具體制作和應(yīng)用。
　　關(guān)鍵詞：建筑給水；管網(wǎng)計(jì)算；Excel
　　中圖分類號(hào)：TU991.62
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)：1000-4602(2000)12-0032-04

　　在工程設(shè)計(jì)中，建筑內(nèi)部給水管網(wǎng)的水力計(jì)算大部分是重復(fù)性的計(jì)算和查表工作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。隨著計(jì)算機(jī)的廣泛普及和微機(jī)使用者水平的不斷提高，很多設(shè)計(jì)人員已經(jīng)開(kāi)始利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行管網(wǎng)計(jì)算。目前市場(chǎng)上有一些商業(yè)性的計(jì)算軟件，這些軟件一是價(jià)格較貴，二是使用起
來(lái)并不十分方便，為此有許多設(shè)計(jì)者自己動(dòng)手編寫(xiě)計(jì)算程序。利用Excel進(jìn)行建筑內(nèi)部給水管網(wǎng)的水力計(jì)算，既方便又快捷，而且各個(gè)參數(shù)直接采用填表方式，與平時(shí)的設(shè)計(jì)習(xí)慣完全相同，使人感到親切和熟悉，一般的計(jì)算機(jī)使用者都能根據(jù)自己的設(shè)計(jì)習(xí)慣和特點(diǎn)，利用Excel設(shè)計(jì)出適合自己使用的計(jì)算表格。
　　在進(jìn)行住宅、集體宿舍、旅館、賓館等建筑給水管網(wǎng)、消防系統(tǒng)、自噴系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)計(jì)算時(shí)，進(jìn)入Excel畫(huà)面后，根據(jù)需要設(shè)計(jì)一個(gè)常用的設(shè)計(jì)計(jì)算表格，按規(guī)范將同一用水類型的建筑歸為一類。
　　首先作出表頭如圖1所示。表格中白底格為設(shè)計(jì)者寫(xiě)入數(shù)據(jù)處；灰底格是計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算顯示處。計(jì)算時(shí)首先填入管段的各種衛(wèi)生器具數(shù)量，計(jì)算機(jī)立刻給出對(duì)應(yīng)管段的當(dāng)量數(shù)和管段的設(shè)計(jì)秒流量；然后試填入管徑，計(jì)算機(jī)立刻給出對(duì)應(yīng)管段的流速和每米管長(zhǎng)的沿程水頭損
失，如流速過(guò)大或過(guò)小則相應(yīng)放大或縮小管徑。下面分步介紹自動(dòng)計(jì)算表格的設(shè)計(jì)。

　　1 計(jì)算管段衛(wèi)生器具給水當(dāng)量總數(shù)

　　計(jì)算管段的衛(wèi)生器具給水當(dāng)量總數(shù)
　　Ng=∑n_iN_i
　　式中　n_i——同類型衛(wèi)生器具數(shù)
　　　　　N_i——同一類型的一個(gè)衛(wèi)生器具給水當(dāng)量數(shù)
　　當(dāng)量總數(shù)公式的編寫(xiě)方法是用鼠標(biāo)單擊G7處，然后在如圖1所示的編輯欄內(nèi)輸入=SUM(0.5*B7+1.5*C7+1.0*D7+0.75*E7+1.0*F7)，輸完之后單擊編輯欄左側(cè)的等于號(hào)，待屏幕彈出對(duì)話框后再單擊確定按鈕，此時(shí)管段的當(dāng)量計(jì)算公式編寫(xiě)完畢。式中SUM()是求和公式；B7、C7、D7、E7、F7分別是低位水箱、浴盆、洗臉盆、淋浴器和洗滌盆數(shù)量；B7、C7、D7、E7、F7等前面的系數(shù)是與其對(duì)應(yīng)的一個(gè)衛(wèi)生器具的當(dāng)量數(shù)。

　　2 設(shè)計(jì)秒流量

　　設(shè)計(jì)秒流量公式采用qg=0.2α（N_g）^0.5+kN_g
　　當(dāng)q_g＞0.2N_g時(shí)取q_g=0.2N_g。
　　式中 α、k——根據(jù)建筑物的性質(zhì)確定的系數(shù)
　　　　　N_g——計(jì)算管段當(dāng)量總數(shù)
　　　　　q_g——計(jì)算管段設(shè)計(jì)秒流量，m³/s
　　設(shè)計(jì)秒流量公式的編寫(xiě)方法是用鼠標(biāo)單擊H7處，然后在編輯欄內(nèi)輸入=IF(SQRT(G7)*0.2*V7+V7*G7＞G7*0.2，G7*0.2，SQRT(G7)*0.2*V7+V7*G7)，之后操作與1相同。式中IF（t₁，t₂，t₃）是條件判斷公式，t₁為真取t₂、假取t₃的結(jié)果。SQRT(t)是開(kāi)方函數(shù)，即求t的開(kāi)方。

　　3 管段的計(jì)算管徑

　　給水管材的公稱直徑和計(jì)算管徑是不完全相同的，計(jì)算表格在計(jì)算流速和單位管長(zhǎng)的沿程水頭損失時(shí)，采用的是管段的計(jì)算管徑，根據(jù)材質(zhì)和管徑的大小,由Excel自動(dòng)確定管段的計(jì)算管徑。公式的編輯方法是用鼠標(biāo)單擊J7處,然后在編輯欄內(nèi)輸入=IF(X7=0,IF(I7=15,14.75, IF(I7=20,20.25,IF(I7=25,26, IF(I7=32,34.75, IF(I7=40,I7,IF(I7=50,52,IF(I7=70,67,0))))))),　IF(X7=1, IF(I7=50,49, IF(I7=75,74, IF(I7=100,99,IF(I7=150,149,0)))),IF(I7=15,16.8,　IF(I7=20,21.8,IF(I7=25,28.8, IF(I7=32,36.8,IF(I7=40,46.8,IF(I7=50,59,0))))))))，之后操作與1相同。

　　4 流速

　　利用流量公式q_g=(πd²/4)υ推導(dǎo)出計(jì)算管段的流速公式υ＝4q_g/πd²。
　　式中 qg ——計(jì)算管段的設(shè)計(jì)秒流量，m³/s
　　　　　d——管段的計(jì)算管徑，m
　　　　　υ——管道內(nèi)的流速，m/s
　　從公式中可以看出流速由管段的計(jì)算管徑和設(shè)計(jì)秒流量求出。如流速偏大或偏小，可適當(dāng)放大或縮小管徑，直到流速達(dá)到正常范圍值(例如，當(dāng)設(shè)計(jì)秒流量qg=2.0L/s時(shí)，給定管徑DN32，求得流速υ=2.11m/s；流速過(guò)大，則放大管徑，取DN40，求得流速υ=1.59m/s符合要求，管徑不再改變)。流速公式的編寫(xiě)方法是用鼠標(biāo)單擊K7處，然后在編輯欄內(nèi)輸入=ROUNDUP(4000*H7/(3.14*J7*J7),2)，之后操作與1相同。式中ROUNDUP(t，2)是取數(shù)字t的小數(shù)部分位數(shù)的函數(shù)，數(shù)字2表示數(shù)字t小數(shù)點(diǎn)后保留兩位小數(shù)，并且小數(shù)點(diǎn)后第3位進(jìn)行4舍5入。

　　5 水頭損失

　?、?鋼管和鑄鐵管的單位長(zhǎng)度水頭損失，按下列公式計(jì)算：
　　當(dāng)υ＜1.2 m/s時(shí)
　　i＝0.009 12υ2d1.3j(1+0.867υ)0.3
　　當(dāng)υ≥1.2 m/s時(shí)，i＝0.010 7υ2d1.3j
　　② 塑料管的單位長(zhǎng)度水頭損失，按下列公式計(jì)算：
　　i=0.000915·q_g^1.774/d_j^4.774
　　式中 υ ——管道內(nèi)的平均水流速度，m/s
　　　　　i——單位長(zhǎng)度的沿程水頭損失，kPa/m
　　　　　d_j——管道計(jì)算內(nèi)徑，m
　　　　　q_g——計(jì)算管段的設(shè)計(jì)秒流量，m³/s
　　單位管長(zhǎng)水頭損失計(jì)算公式的編寫(xiě)方法是用鼠標(biāo)單擊L7處，然后在編輯欄內(nèi)輸入=IF(OR(X7=0,X7=1),IF(K7<1.2, ROUNDUP(0.00912*K7*K7*POWER((1+0.867/K7)，0.3)/POWER(J7/1000,1.3),3)　,ROUNDUP(0.0107*K7*K7/POWER(J7/1000,1.3),2)), ROUNDUP(0.000915*POWER(H7/1000,1.744)/POWER(J7/1000,4.744),3))，之后操作與1相同。式中POWER(t，n)是求t的n次方的函數(shù)；OR(X7=0,X7=1)是或函數(shù)，即當(dāng)X7=0或X7=1時(shí)此函數(shù)為真，否則為假。其他函數(shù)同前。在計(jì)算單位長(zhǎng)度水頭損失i時(shí)首先判斷管材，如W列表內(nèi)是0，則選用鑄鐵和鋼管的公式，再進(jìn)一步判斷流速υ是否＜1.2m/s，然后按響應(yīng)的公式進(jìn)行計(jì)算；如W列表內(nèi)是1，則選用塑料管的公式進(jìn)行計(jì)算。

　　6 管段的沿程水頭損失

　　管段沿程水頭損失是按hy=iL的公式計(jì)算的。
　　式中 h_y ——管段的沿程水頭損失，kPa
　　i——單位長(zhǎng)度的沿程水頭損失，kPa/m
　　L——管段長(zhǎng)度，m
　　管段沿程水頭損失計(jì)算公式的編寫(xiě)方法是用鼠標(biāo)單擊N7處，然后在編輯欄內(nèi)輸入=ROUNDUP(L7*M7，2)，之后操作與1相同。
　　管段沿程水頭損失累計(jì)等于當(dāng)前管段的水頭損失加上該管段以前的水頭損失的累計(jì)值。其公式編寫(xiě)方法是用鼠標(biāo)單擊N7處，然后在編輯欄內(nèi)輸入=N7+O6，之后操作與1相同。

　　7 不同管徑管段長(zhǎng)度的統(tǒng)計(jì)

　　為了統(tǒng)計(jì)不同管徑管材的用量，同時(shí)為概算人員提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，計(jì)算表內(nèi)增加了不同管徑長(zhǎng)度的統(tǒng)計(jì)，表內(nèi)將各管徑的管段分別統(tǒng)計(jì)，表中P列、Q列、R列、S列、T列、U列分別統(tǒng)計(jì)DN15、20、25、32、40、50的管徑。僅以統(tǒng)計(jì)管徑DN15的P列來(lái)說(shuō)明具體的統(tǒng)計(jì)方法，在P7中首先判斷當(dāng)前管徑是否等于15，如是，則P7中顯示其長(zhǎng)度，否則顯示0。其他管徑長(zhǎng)度的統(tǒng)計(jì)方法相同。不同管徑管段長(zhǎng)度的統(tǒng)計(jì)公式編寫(xiě)方法是用鼠標(biāo)單擊P7處，然后在編輯欄內(nèi)輸入=IF(I7=15，M7，0)，之后操作與1相同。

　　8 不同建筑物參數(shù)的確定

　　系數(shù)α、k的值根據(jù)建筑物的用途確定，如表1所示。在自動(dòng)計(jì)算表格的V列填入適當(dāng)?shù)摩林?，W列內(nèi)自動(dòng)計(jì)算出相應(yīng)的k值。k值的自動(dòng)計(jì)算公式為=IF(OR(V7=1.05,V7=1.1),0.005,IF(V7=1.02, 0.0045,0))

　　9 不同管材的區(qū)分

　　當(dāng)管徑和流量一定，選擇不同的管材其對(duì)應(yīng)的單位長(zhǎng)度水頭損失不同。計(jì)算表格的X列用于區(qū)分管材，0表示鋼管，1表示鑄鐵管，2表示塑料管。

　　10 調(diào)整計(jì)算表格的計(jì)算管段的項(xiàng)數(shù)

　　通過(guò)前面幾項(xiàng)工作，計(jì)算表格已經(jīng)設(shè)計(jì)完成，如圖1所示，而在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中每一次需計(jì)算的管段數(shù)是不同的。利用Excel編寫(xiě)的計(jì)算表完全能夠滿足這一需求，表中計(jì)算的管段數(shù)可隨意調(diào)整。例如欲求9個(gè)管段的沿程水頭損失，調(diào)整方法是用鼠標(biāo)單擊圖1所示表格左端的數(shù)字7，第7行馬上變黑，如圖2所示；然后用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)住數(shù)字7右下腳處的小黑方塊，向下拖拽到數(shù)字15的下端，抬起左鍵，結(jié)果如圖3所示。

　　在計(jì)算表內(nèi)填入建筑物的參數(shù)和各計(jì)算管段的衛(wèi)生器具數(shù)量及管段的長(zhǎng)度，并給出各管段的管徑，計(jì)算表就立刻計(jì)算出所需要的結(jié)果，見(jiàn)圖4。計(jì)算結(jié)果出來(lái)后，可將其粘貼到Word文件中對(duì)其整理。

　　11 計(jì)算表內(nèi)衛(wèi)生器具項(xiàng)數(shù)的增減

　　在計(jì)算表內(nèi)可以隨意減少或增加衛(wèi)生器具的數(shù)量。減少的方法是用鼠標(biāo)單擊欲刪除衛(wèi)生器具所在列頂端的字符，此列背景色立刻變黑，然后用鼠標(biāo)單擊下拉菜單[編輯]中的[刪除]選項(xiàng)，此列被刪除；增加的方法是用鼠標(biāo)單擊欲增加列的后面一列頂端的字符，此列背景色立刻變黑，然后用鼠標(biāo)單擊下拉菜單[插入]中的[列]選項(xiàng)，所單擊字符前面就增加了一列。無(wú)論是增加還是減少衛(wèi)生器具數(shù)量，計(jì)算表內(nèi)只改變當(dāng)量總數(shù)計(jì)算公式中的相應(yīng)的項(xiàng)，其他各列的計(jì)算公式均不必修改。
　　有了自動(dòng)計(jì)算表格，不但工作效率明顯提高，而且可以隨意對(duì)非計(jì)算管段進(jìn)行校核計(jì)算，并統(tǒng)計(jì)出各管徑管材的用量。另外，也可以將兩種類型的建筑編成一個(gè)計(jì)算表格，只需要再加入判斷條件及函數(shù)即可。Excel中函數(shù)的調(diào)用可查閱下拉菜單[插入]中的[函數(shù)]選項(xiàng)。

　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]王增長(zhǎng).建筑給水排水工程［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1998.
　　[2]李田，胡漢明.給水排水工程快速設(shè)計(jì)手冊(cè)5［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1994.

電話：(022)27400830(O)23282982(H)
收稿日期：2000-08-25