設計業務

雨水槽容量計算・雨水排水ポンプの選定方法を動画と記事で解説します

受注したビルに雨水槽が必要みたいなんだけど、よくわからない。

雨水槽の大きさとかポンプってどうやって決定するん?

地階がありドライエリアがあるので雨水槽の設置が必要になったが、容量の決定方法なんてわからない。ましてや雨水排水ポンプの能力の計算方法なんて皆目見当がつかず困っている。

水道局の資料の計算例を見ても入ってこない。

そんな方に参考になればと雨水槽の容量計算の方法雨水排水ポンプの選定方法について解説いたします。

尚、5以降の手順は地下排水槽ほぼ(汚水・雑排水・混合・雨水・湧水)同じです。

ちなみに、私は京都の水道屋さんで15年以上勤務しております。資格は排水設備工事責任技術者・1級管工事施工管理技士を保有しております。

水道修理のことから水理計算方法まである程度の信頼の担保になると思います。

管材・ポンプ屋さんで見積するとざっくりとした計算で能力選定されます。
今回の計算を自力で行うことでポンプ能力を下げられる可能性もあり、結果的に予算削減になるというメリットがあります

 

計算手順はYoutube動画でご説明します

雨水槽の有効容量の計算方法と排水ポンプの設定・水位設定の動画で分割しております。

排水槽(汚水・雑排水・混合)の場合はこちら

排水槽容量計算・排水ポンプの選定方法を動画と記事で解説します

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湧水槽の場合はこちら

湧水槽容量計算・排水ポンプの選定方法を動画と記事で解説します

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ろしお
下記に文章と画像でも記載しておりますので、是非ご覧ください

雨水槽及び雨水排水ポンプの計算手順

  1. 雨水対象面積を求める
  2. 雨水量を求める
  3. 雨水量から有効容量・槽の大きさを計算する
  4. 雨水量から雨水排水ポンプの能力を求める
  5. 配管経路を確認する
  6. 雨水排水ポンプの口径を求める
  7. 雨水排水ポンプの全揚程を求め、表から選定する
  8. 雨水排水ポンプの水位設定をする

1.雨水対象面積を求める

雨水対象面積を計算します。

ポイント

雨水対象面積ドライエリア床面積 + その上部壁面積の1/

ただし、下記の図のような例があります。

壁面全てに吹き降りの雨がかかるってしまう場合


ドライエリア上部に小屋根がある場合


壁面全てに吹き降りの雨がかかる場合

「ポイント」式の「その上部の壁面積の/」が必要

ドライエリア上部に小屋根があり吹き降りの雨が入らない場合

ドライエリア床面積」のみ

下記の計算例をご覧ください。

(床面積)     2 × 8 = 16.0㎡(0.0016ha)・・・ドライエリア部分

(壁面積の1/2) 8 × 9 ÷ 2 = 36.0㎡(0.0036ha)・・・ドライエリア上部

面積計(ha)= 0.0052ha ・・・雨水量を求める際はヘクタール(ha)に変換する

2.雨水量を求める

雨水量は合理式により求めます。※動画で一部記載違いあり

公式

Q  = 1/360 × C × I × A ・・・ポンプ単独運転の場合

Q´ = 1/360 × C × I´ × A ・・・ポンプ並列運転の場合

Q=雨水流出量(㎥/s)
Q´=雨水流出量(㎥/s)
C=流出係数(京都→1)・・・各市町村により変動
 I=降雨強度(京都→88㎜/h)・・・各市町村により変動
 I´=降雨強度(京都→26㎜/10min×6)・・・各市町村により変動
A=面積 (ha)

下記の計算例をご覧ください。

ポンプ単独運転

Q = 1/360 × 1 × 88(㎜/h) × 0.0052(ha:上記の雨水面積)= 0.00127(㎥/s) = 0.0762(㎥/min)

ポンプ並列運転

Q´= 1/360 × 1 × 26(㎜/10min)× 6 × 0.0052(ha)= 0.00225(㎥/s) = 0.135(㎥/min)

単独運転の雨水量は雨水槽の有効容量の決定に、並列運転の雨水量はポンプの能力の決定のときに使います。

3.雨水量から有効容量・槽の大きさを計算する

雨水槽の有効容量を求めていきます。

雨水槽の有効容量はポンプ単独運転の雨水流出量(㎥/min)の15分~1時間の間とします。

(15分)0.0762(㎥/min)× 15(min)= 1.143( ㎥/min)

(60分)0.0762(㎥/min)× 60(min)= 4.572( ㎥/min)

上記より(今回の)雨水量は60分のときの 4.572㎥を採用し、有効容量は4.6 ㎥とします。

又、雨水槽槽の大きさは有効容量の1.5〜2.0倍になります。

4.6 ㎥の場合、6.9 〜 9.2 ㎥ の範囲内になります。

ただし有効容量の水位は、流入および吐出し管より下部になるように検討しなければなりません(下記図参考)

ろしお
槽の大きさ・形状の考え方は汚水槽と同じです。

小さい槽の場合は四角推台(すり鉢状の部分)は不要かもしれません。 

計算した槽の大きさに合う体積(容積)になるように計算します。

体積イは四角錐台なのでオベリスクの公式を用いて計算しています。

詳細は下記の表をご覧下さい。

4.雨水量から雨水排水ポンプの能力を求める

2の単独運転の雨水量 0.0762(㎥/min)

同じく並列運転の雨水量 0.135(㎥/min)の1/2である0.0675(㎥/min)

どちらの雨水量でも1分で排水できる能力に設定します。

例えば1台当たりのポンプ能力が 0.1(㎥/min)のポンプなら可能という意味です。

※ただし、0.4(㎥/min)以下にすること。

以降は汚水槽等と同様の手順です。

5.配管経路を確認する

まずは、下記の(落書きみたいですが)平面図から立面図を作成します。

配管の高さのみを集計します。

このとき、ポンプの停止水位とます深を差し引いて計算して下さい。

配管延長および継手・弁の数を各口径ごとに集計します。

排水ポンプからの配管口径は2本を合流させる場合は1ランク上の口径を使用して下さい。

 

6.雨水排水ポンプの口径を求める

ここでは仮に0.15(㎥/min )としています。(通常は4で求めた雨水排水ポンプの能力(1分当たりの流量)を使います)

公式

D(ポンプ口径)= 146 × ポンプの能力÷ 1.0〜1.5(単独運転の流速V)

D(ポンプ口径)= 146 × 0.150(流量)÷ 1.5(単独運転の流速V)= 46.17

46.17 <  50なので、50mmとします。

さらに流速の確認も行います。排水は流速 0.6m/s 〜 3.0m/s の範囲に設定します。

公式

V(流速) = 4Q(1秒当たりの流量) ÷ π(円周率) × D(口径)^2

詳細は下記の表をご覧下さい。


7.雨水排水ポンプの全揚程を求め、表から選定する

雨水排水ポンプの全揚程を求めていきます。

・TH (ポンプ全揚程)

= Hf(管路損失)+ Ha(※実揚程) + Ho(放流速度損失)※動画記載違い

・Ha(実揚程)= 配管の高さの合計

・Hf(管路損失)=  hf(延長部) + ha(継手部)

1.Ha(実揚程)を求める

先ほどの高さを確認したのはこのためです。

今回は 2.9m とします。

2.hf(延長部)の損失を求める

hf = fm × (L÷D)×(V^2÷2g)

※Lは管延長,Dは口径(m),Vは計算結果の流速,gは重力加速度

fm = 124.6 ÷ D^ 1/3 × n^2 ※nは粗度係数。塩ビの場合は0.01

公式が複雑なため、詳細は下記の表をご覧下さい。

3.ha(継手部)の損失を求める
継手・弁類口径損失係数
V^2/2g
個数小計
エルボ90°500.290.082320.04773
仕切弁500.170.082310.01399
逆止弁501.20.082310.09875
エルボ90°650.290.028710.00832
合 計0.169
4.Hf(管路損失)を求める

hf(延長部) + ha(継手部)= Hf(管路損失)

Hf0.20(50mm)0.00(65mm)0.1690.373
 5.Ho(放流速度損失)を求める

Ho= fo × (V^2÷2g) fo= 1(角端) fo ・・・放流損失

= 1 × 0.287(各口径で比較して小さい方) = 0.287

放流部の形状で下記の図を参考にfoを変更します。

6.TH(全揚程)を求める

TH (ポンプ全揚程)= Hf(管路損失)+ Ha(実揚程) + Ho(放流速度損失)

= 0.373 + 2.9 + 0.287

= 3.302 × 安全値 1.2 = 3.962 ≒ 4.0m

7.ポンプを選定する

ポンプメーカーの性能成績書からポンプの能力と全揚程の数値が交わる点を確認し選定を行います。

ポンプ能力は 150ℓ/min ,全揚程が4.0m とすると下記の図のようになります。

8.雨水排水ポンプの水位設定をする

水位の設定は停止水位、起動水位、並列運転水位、警報水位、規定水位があります。

・停止水位・・・ポンプの停止水位(ポンプの仕様書に記載)

停止水位は仮に0.2mとします。以降は下記の図をもとに計算します。

・起動水位・・・ポンプ3分稼動した数値から停止水位を差し引いた釜場の容積(釜場の有効容量)を引いた数値を槽本体の面積で割った高さ

{(0.15 × 3)- 0.8 × 0.8 × 0.3 } ÷ (2.0 × 1.0) = 0.129

起動水位は0.129mとします。

・並列運転水位・・・起動水位の10cm上部もしくはポンプ3分稼動した数値槽本体の面積で割った高さ

(0.15 × 3)÷ 2.0 × 1.0 = 0.225

並列運転水位は0.225mとします。

・警報水位・・・並列起動水位の10cm上部

警報水位は0.1mとします。

・規定水位・・・槽の有効容量から釜場の有効容量を引いた数値を槽本体の面積で割った高さ

有効容量(仮の数値)より 1.8 - 0.192 =1.608( ㎥/min)

1.608 ÷ 2.0 = 0.804

規定水位は 0.804m とします。

以上の計算結果を図で表すと下記の通りになります。

おわりに

以上、雨水槽の容量の計算方法及び雨水排水ポンプの決定手順です。是非参考にしていただけると嬉しいです。

又、後日Excel計算書を販売する予定です!お役立ていただけるように入力手間を最小限にするように作成するつもりですので是非ご利用いただけたらなと思います。

質問も受け付けておりますのでお問合せフォームにて送信お願い致します。

 

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