เครื่องคำนวณความสามารถรางน้ำฝน

สูตรอัตราการไหลบ่าสูงสุดจากหลังคา

เครื่องคำนวณนี้เริ่มจากความต้องการด้านอัตราการไหล ไม่ใช่ชื่อขนาดระบุ เช่น “รางน้ำฝน 5 นิ้ว” ให้ A เป็นพื้นที่รับน้ำฝนจากหลังคาที่มีผลซึ่งได้จัดสรรให้ระบบรางน้ำฝนและช่องออกที่กำลังประเมิน และ i เป็นความเข้มฝนออกแบบที่ผู้ใช้ป้อน สำหรับหลังคาทึบน้ำ ใช้สัมประสิทธิ์การไหลบ่าเพื่อการวางแผนเท่ากับ 1.0

หน่วยเมตริก:

อัตราการไหลออกแบบรวม (L/s) = A (m²) × i (mm/h) ÷ 3,600

สูตรนี้ใช้ได้เพราะฝน 1 mm บนพื้นที่ 1 m² เท่ากับน้ำ 1 L ส่วนหน่วยจารีตสหรัฐฯ:

อัตราการไหลออกแบบรวม (US gpm) = A (ft²) × i (in/h) × 0.0103896

ทั้งสองสูตรอธิบายอัตราการไหลทางกายภาพเดียวกัน การแปลงหน่วยจึงต้องไม่ทำให้ผลลัพธ์เปลี่ยน

“พื้นที่รับน้ำฝนที่มีผล” ในที่นี้หมายถึงอะไร

เริ่มจาก พื้นที่ฉายในแนวราบที่ระบายน้ำเข้าสู่ระบบที่กำลังประเมิน ไม่ใช่พื้นที่ผิวลาดเอียงของวัสดุมุงหลังคาทั้งหมด ฝนที่ตกในแนวดิ่งบนพื้นที่ฉายในแนวราบเท่าเดิมไม่ได้เพิ่มขึ้นเพียงเพราะหลังคาชันขึ้น หากมาตรฐานที่ใช้บังคับกำหนดตัวคูณความลาดชัน พื้นที่เพิ่มจากผนังแนวตั้ง หรือการปรับเฉพาะวิธีอื่น ให้คำนวณพื้นที่ออกแบบตามมาตรฐานนั้นแล้วป้อนพื้นที่ที่มีผลซึ่งได้มา อย่าปรับรายการเดียวกันซ้ำสองครั้ง

แบ่งหลังคาที่ซับซ้อนเป็นพื้นที่ระบายน้ำย่อย ก่อน ใช้เครื่องคำนวณ รางตะเข้ราง หลังคาส่วนบนที่ปล่อยน้ำลงหลังคาส่วนล่าง ผนังกั้นขอบหลังคา ช่องหน้าต่างหลังคา ผนัง หรือช่องระบายน้ำแบบรวมจุด อาจส่งน้ำไม่สม่ำเสมอ การมีช่องออกหลายจุดไม่ได้หมายความว่าแบ่งพื้นที่รวมเท่ากันได้ เว้นแต่วิธีที่ใช้บังคับและรูปทรงจริงจะรองรับการแบ่งนั้น ป้อนพื้นที่ย่อยที่มีผลซึ่งใหญ่ที่สุดที่จัดสรรให้กลุ่มรางน้ำฝนและช่องออกนั้น หรือคำนวณแต่ละระบบแยกกัน เครื่องมือนี้ไม่อนุมานพื้นที่ย่อย จำนวนช่องออก ระยะห่าง ทิศทางการไหล หรือผลจากความยาวรางน้ำฝน

ใช้ความเข้มฝนออกแบบในพื้นที่ให้ถูกต้อง

ปริมาณฝนเฉลี่ยรายปีหรือความลึกฝนของพายุทั่วไปใช้กำหนดความสามารถระบบระบายน้ำจากหลังคาไม่ได้ ค่าที่เกี่ยวข้องคือ ความเข้มฝนออกแบบ ซึ่งสัมพันธ์กับช่วงเวลาและคาบอุบัติซ้ำ หรือความน่าจะเป็นที่จะเกินค่าในแต่ละปี ตัวเลือกเหล่านี้ต่างกันตามเขตอำนาจ ประเภทอาคาร และผลกระทบจากน้ำล้น ป้อนค่าที่หน่วยงานผู้มีอำนาจ ข้อกำหนดโครงการ หรือผู้ออกแบบที่มีคุณสมบัติกำหนด

ตัวอย่างเช่น วิธีระบายน้ำจากหลังคาของ SMACNA อ้างอิงฝนออกแบบช่วงเวลาสั้น และให้ป้อนข้อมูลความเข้มฝนปัจจุบันด้วยตนเอง มาตรฐานอื่นใช้ช่วงเวลาฝน คาบอุบัติซ้ำ ตารางความสามารถ และการตรวจน้ำล้นของตนเอง เครื่องคำนวณนี้จึงตั้งใจไม่มีค่าล่วงหน้าตามรัฐ เมือง หรือรหัสไปรษณีย์ เพราะค่าเริ่มต้นที่ซ่อนอยู่หรือค่าเฉลี่ยพื้นที่กว้างอาจทำให้คำตอบที่ดูแม่นยำอ้างอิงพายุผิดค่า

บันทึกแหล่งข้อมูล ช่วงเวลา และคาบอุบัติซ้ำไว้ในเอกสารโครงการ เครื่องคำนวณตรวจเพียงการคำนวณจากค่าที่ป้อน ไม่สามารถตัดสินได้ว่าค่านั้นเป็นค่าควบคุมของโครงการหรือไม่

เปรียบเทียบอัตราการไหลที่ต้องการเดียวกันกับพิกัดทั้งสองระบบ

ผลลัพธ์ Q คืออัตราการไหลสูงสุดรวมที่ต้องการสำหรับพื้นที่ย่อยที่มีผลซึ่งป้อน เครื่องคำนวณจะไม่ลด Q เพราะมีช่องออกมากกว่าหนึ่งจุด หากช่องออกหรือช่วงรางน้ำฝนหลายชุดรับน้ำจากพื้นที่ย่อยต่างกัน ให้กำหนดพื้นที่ที่มีผลเหล่านั้นนอกเครื่องมือตามวิธีที่ใช้บังคับ แล้วประเมินแต่ละระบบด้วยพื้นที่ที่จัดสรรให้

ความสามารถของระบบระบายน้ำจากหลังคาถูกจำกัดด้วยส่วนที่อ่อนที่สุด เปรียบเทียบอัตราการไหลที่ต้องการเดียวกันแยกกันกับพิกัดรางน้ำฝนที่ตรงรุ่น และพิกัดรวมของระบบช่องออกกับท่อระบายน้ำฝนทั้งชุด:

ส่วนเผื่อรางน้ำฝน = พิกัดรางน้ำฝน − อัตราการไหลสูงสุดที่ต้องการ

ส่วนเผื่อระบบช่องออก = พิกัดรวมช่องออกและท่อระบายน้ำฝน − อัตราการไหลสูงสุดที่ต้องการ

สัดส่วนความสามารถที่ใช้ (%) = อัตราการไหลที่ต้องการ ÷ พิกัดความสามารถ × 100

ส่วนเผื่อที่ไม่ติดลบหมายถึงพิกัดที่ป้อนสูงกว่าโหลดวางแผนที่คำนวณ แต่ ไม่ได้พิสูจน์ ว่าถูกต้องตามกฎหมายหรือทำงานได้จริงในหน้างาน รางน้ำฝนอาจผ่านแต่ระบบช่องออกรวมไม่ผ่าน หรือช่องออกอาจมีพิกัดรวมเพียงพอแต่หน้าตัดรางน้ำฝนลำเลียงน้ำไม่ทัน ต้องแยกการตรวจทั้งสองรายการ

ใช้พิกัดของระบบตรงรุ่นที่กำลังพิจารณา ความสามารถเปลี่ยนตามรูปทรงและขนาดรางน้ำฝน วัสดุ ความลาด ความยาว ระยะขอบเผื่อ ตำแหน่งและรูปทรงช่องออก จำนวนช่องออก ขนาดท่อระบายน้ำฝน รายละเอียดทางเข้า และการทดสอบภายใต้การไหลเต็มท่อหรือไม่เต็มท่อ ค่าฝั่งช่องออกต้องเป็น พิกัดรวมที่ทดสอบหรือประกาศสำหรับชุดทั้งหมดซึ่งรับพื้นที่ย่อยที่ป้อน ไม่ใช่พิกัดท่อหนึ่งเส้นคูณจำนวนจากการสมมติว่าแบ่งเท่ากัน เว้นแต่ข้อมูลผลิตภัณฑ์และวิธีที่ใช้บังคับอนุญาต เนื่องจากช่องออกจากรางน้ำฝนอาจควบคุมการระบาย พื้นที่หน้าตัดระบุของท่อเพียงอย่างเดียวจึงไม่ใช่พิกัดระบบที่น่าเชื่อถือ

หากไม่มีพิกัดที่มีหลักฐานรองรับ ให้ใช้อัตราการไหลสูงสุดที่คำนวณเป็น ความสามารถขั้นต่ำสำหรับเปรียบเทียบ กับแต่ละระบบ ไม่ใช่คำแนะนำขนาดระบุของรางน้ำฝน เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ หรือจำนวนช่องออก

ตัวอย่างคำนวณ

สมมติว่าวิธีที่ใช้บังคับจัดสรรพื้นที่ที่มีผล 100 m² ให้ระบบรางน้ำฝนและช่องออกที่กำลังประเมิน และความเข้มฝนออกแบบในพื้นที่คือ 150 mm/h:

Q = 100 × 150 ÷ 3,600 = 4.167 L/s

หากรางน้ำฝนตรงรุ่นและการติดตั้งที่เลือกมีพิกัดเผยแพร่ 4.8 L/s และชุดช่องออกกับท่อระบายน้ำฝนทั้งหมดที่รับพื้นที่นี้มีพิกัดรวมเผยแพร่ 4.5 L/s:

• ส่วนเผื่อรางน้ำฝน: 4.8 − 4.167 = 0.633 L/s;
• ส่วนเผื่อระบบช่องออก: 4.5 − 4.167 = 0.333 L/s;
• ใช้ความสามารถรางน้ำฝนประมาณ 86.8%;
• ใช้ความสามารถระบบช่องออกรวมประมาณ 92.6%

การเปรียบเทียบนี้ช่วยคัดเลือกผลิตภัณฑ์เบื้องต้นได้ เฉพาะเมื่อ 100 m² เป็นพื้นที่ย่อยที่มีผลถูกต้อง และพิกัดเผยแพร่ตรงกับหน้าตัด ความลาด และชุดช่องออกทั้งหมดที่จะติดตั้งจริง หากหลังคา 200 m² มีช่องออกสองจุด ผู้ใช้ต้องไม่แบ่งครึ่งเป็น 100 m² ทันที เว้นแต่วิธีที่ใช้บังคับและรูปแบบการระบายน้ำจริงจะจัดสรรพื้นที่ย่อยเท่ากัน เครื่องคำนวณไม่แบ่งพื้นที่ให้ และไม่ตรวจข้อกำหนดท้องถิ่นเรื่องระยะขอบเผื่อ ทางน้ำล้น หรือการติดตั้ง

ข้อจำกัดสำคัญก่อนติดตั้ง

• ตรวจในพื้นที่ว่าต้องใช้ช่วงเวลาฝน คาบอุบัติซ้ำ หรือความน่าจะเป็นที่จะเกินค่าในแต่ละปีเท่าใด และมีวิธีคำนวณพื้นที่ที่มีผลซึ่งบังคับใช้หรือไม่ เครื่องมือนี้ไม่ให้ข้อมูลฝนและไม่ตีความกฎหมายอาคาร
• ตรวจพิกัดที่ทดสอบหรือประกาศของผลิตภัณฑ์จากผู้ผลิตตรงรุ่น ขนาดระบุรางน้ำฝน เส้นผ่านศูนย์กลางท่อ และกฎทั่วไปตามพื้นที่หลังคาไม่สามารถใช้แทนพิกัดการไหลของระบบได้
• จัดทางน้ำล้นที่ปลอดภัย เมื่อระบบหลักอุดตันหรือฝนเกินเกณฑ์ออกแบบ น้ำต้องไม่ค้างชิดผนัง ทางเข้า ฐานราก หรือรายละเอียดหลังคาที่เปราะบาง
• เศษวัสดุ ตะแกรงกันใบไม้ น้ำแข็ง หิมะ ความลาดไม่พอ การแอ่นตัว รอยต่อ ตะแกรงช่องออก ข้องอ และการบำรุงรักษาไม่เพียงพอ อาจลดความสามารถจริงหรือทำให้น้ำรวมตัว
• พิจารณารางตะเข้ราง ผนังกั้นขอบหลังคา ผนังแนวตั้ง น้ำจากหลังคาส่วนบน และพื้นที่รับน้ำของช่องออกที่ไม่เท่ากันแยกกัน กำหนดพื้นที่ย่อยหรือพื้นที่ที่มีผลซึ่งใหญ่ที่สุดตามวิธีที่ใช้บังคับ อย่าสมมติว่าช่องออกหลายจุดแบ่งหลังคาเท่ากัน
• ยืนยันว่าท่อระบายน้ำฝนปล่อยลงระบบที่ถูกกฎหมายหรือทางไหลผิวดินที่มั่นคงและห่างจากอาคาร เครื่องคำนวณไม่กำหนดขนาดท่อใต้ดิน บ่อซึม ถังเก็บ หรือระบบป้องกันการกัดเซาะ
• ขอการออกแบบเฉพาะสถานที่สำหรับรางน้ำภายในหรือรางแบบกล่อง ระบบระบายซ่อน หลังคาขนาดใหญ่หรือรูปทรงผิดปกติ อาคารสำคัญ ภูมิอากาศรุนแรง ทางน้ำล้นที่ไม่แน่นอน หรือกรณีที่ความเสียหายอาจมากกว่าน้ำล้นภายนอกเล็กน้อย

สำหรับวิธีกำหนดขนาดงานโลหะแผ่นที่ได้รับการยอมรับในสหรัฐฯ ดู เครื่องคำนวณขนาดท่อระบายน้ำฝนและรางน้ำฝนของ SMACNA คำแนะนำการควบคุมความชื้นของ EPA สหรัฐฯ เน้นความสำคัญของพื้นที่หลังคา ความลาด ความเข้มฝน ข้อกำหนดท้องถิ่น และความสามารถสุทธิ ตารางออกแบบรางน้ำฝนและท่อระบายน้ำฝนจาก USDA NRCS แสดงผลของหน้าตัด ขนาด ความลาด ระยะขอบเผื่อ และท่อที่เข้ากันต่อความสามารถ ส่วนข้อมูลผู้ผลิต เช่น คู่มือระบบน้ำฝน FloPlast แสดงว่าตำแหน่งช่องออกและความลาดรางน้ำฝนต้องตรงกับเงื่อนไขของพิกัดที่ใช้