虹吸式雨水排水系統(tǒng)概述摘要：介紹了壓力流（虹吸式）屋面雨水排水系統(tǒng)的工作原理、技術(shù)優(yōu)勢，提出了系統(tǒng)水力計(jì)算的方法和驗(yàn)證要點(diǎn)。關(guān)鍵詞：壓力流屋面雨水排水系統(tǒng)；工作原理；水力計(jì)算；驗(yàn)證隨著時(shí)代的前進(jìn)及建筑業(yè)的發(fā)展，無論是工業(yè)廠房還是公共建筑都朝著吠面積”、吹體量”的方向發(fā)展，而在建筑的屋面排水系統(tǒng)中，由于傳統(tǒng)工藝是按'重力式”殳計(jì)的，因此雨水管道的多少及管徑的大小決定雨水排泄是否順暢。在新型建筑中，僅靠傳統(tǒng)工藝，屋面面積的增大，勢必導(dǎo)致雨水管道增多，管徑增大，影響建筑物的美觀和實(shí)用。因此，傳統(tǒng)的屋面排水系統(tǒng)已越來越不適應(yīng)，吹面積屋面排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)'便成了現(xiàn)代建筑的一個(gè)新課題。利用笛吸'原理，對屋面雨水進(jìn)行虹吸排除，是大屋面排水的有效途徑。屋面雨水虹吸排水系統(tǒng)利用“白努利'定律，利用屋頂專用雨水漏斗實(shí)現(xiàn)氣水分離。開始時(shí)由于重力作用，使雨水管道內(nèi)產(chǎn)生真空，當(dāng)管中的水呈壓力流狀態(tài)時(shí)，充分利用屋面和地面的高度差的能量產(chǎn)生虹吸作用，使系統(tǒng)在滿流狀態(tài)下快速排泄雨水。在降雨過程中，由于連續(xù)不斷的虹吸作用，整個(gè)系統(tǒng)得以快速排放屋頂上的雨水。虹吸排水系統(tǒng)管道均按滿流有壓狀態(tài)設(shè)計(jì)，雨水懸吊管可做到無坡度敷設(shè)，當(dāng)產(chǎn)生虹吸作用時(shí)，水流流速很高，有較好的自潔作用。相比普通自然排水系統(tǒng)（重力流）有較大的差別：虹吸式排水系統(tǒng)采用壓力流的雨水斗，排水能力有很大的提高；在滿足水力計(jì)算的情況下，懸吊管不需作坡度，對整體裝修效果有利且安裝方便、美觀；實(shí)踐證明，虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)比傳統(tǒng)雨水排放系統(tǒng)有著明顯的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，既不破壞整體建筑效果，又能達(dá)到雨水的及時(shí)收集與排放。系統(tǒng)特點(diǎn)目前屋面雨水排水有兩種系統(tǒng)。一種為國內(nèi)常用的重力式排水系統(tǒng)，另一種為近十幾年來國際上發(fā)展迅速而國內(nèi)剛開始使用的虹吸式排水系統(tǒng)，對于大面積屋面，采用虹吸排水系統(tǒng)更具科學(xué)性和先進(jìn)，性。重力排水系統(tǒng)重力排水系統(tǒng)是國內(nèi)常用的傳統(tǒng)排水系統(tǒng)。該系統(tǒng)工作原理是利用屋面雨水本身的重力作用由屋面雨水斗經(jīng)排水管自流排放。國家設(shè)計(jì)規(guī)范《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ15-8）中規(guī)定雨水管懸吊管最大計(jì)算充滿度為0.8雨水懸吊管的敷設(shè)坡度不得小于0.005。因?yàn)橹亓ε潘到y(tǒng)按非充滿且無壓狀態(tài)設(shè)計(jì)，為避免雨水懸吊管連接過多的雨水斗造成不均勻排水影響整個(gè)系統(tǒng)的效果，為規(guī)范規(guī)定重力雨水排水系統(tǒng)宜采用單斗排水。當(dāng)采用多斗排水時(shí)，懸吊管上設(shè)置的雨水斗不得多于4個(gè)，懸吊管管徑不得大于300mm。因此以往國內(nèi)的重力排水系統(tǒng)常為單斗系統(tǒng)，即一個(gè)雨水斗對應(yīng)一根立管?；谝陨弦?guī)定，采用重力排水系統(tǒng)的屋面有以下特點(diǎn)：雨水立管數(shù)量多，雨水管管徑大，雨水懸吊管須有坡度因而占據(jù)的建筑空間大，因?yàn)槭侵亓α?，排水系統(tǒng)對建筑適應(yīng)性、靈活性較差，連接各立管的埋地管數(shù)量多，地下工作量較多。虹吸排水系統(tǒng)虹吸排水系統(tǒng)為負(fù)壓法或壓力流排水系統(tǒng)。它由防漩渦雨水斗、雨水懸吊管、雨水立管、雨水出戶管組成。該排水系統(tǒng)原理是：在降雨初期，屋面雨水高度未超過雨水斗高度時(shí)，整個(gè)排水系統(tǒng)工作狀態(tài)與重力排水系統(tǒng)相同。隨著降雨的持續(xù)，雨量的增加，當(dāng)屋面積水高度超過雨水斗高度時(shí)，由于科學(xué)的防漩渦雨水斗能控制進(jìn)入雨水斗的雨水流量并調(diào)整流態(tài)減少漩渦，極大地減少了雨水進(jìn)入排水系統(tǒng)時(shí)所夾帶的空氣量，使系統(tǒng)中排水管道呈滿流狀態(tài)。利用建筑物屋面的高度使雨水具有勢能，在雨水連續(xù)流經(jīng)雨水懸吊管轉(zhuǎn)入雨水立管跌落時(shí)就形成虹吸作用，在該處管道產(chǎn)生最大負(fù)壓。屋面雨水在管內(nèi)負(fù)壓的抽吸作用下能以較高的流速被排至室外。由于該系統(tǒng)排水管均可滿流有壓狀態(tài)設(shè)計(jì)，因此虹吸排水系統(tǒng)中雨水懸吊管可做到無坡度敷設(shè)。當(dāng)虹吸作用時(shí)管內(nèi)水流流速很高，因此系統(tǒng)具有較好的自清潔作用。虹吸系統(tǒng)中排水管泄流量要遠(yuǎn)大于重力系統(tǒng)同管徑排水管的泄流量，也即排放同樣的雨水量，虹吸系統(tǒng)的排水管管徑要小于重力系統(tǒng)的排水管管徑。虹吸排水系統(tǒng)是一種多斗壓力流排水系統(tǒng)。2技術(shù)優(yōu)勢（1） 懸吊管接入的雨水斗數(shù)量增多，在滿足水力計(jì)算要求下，接入的雨水斗數(shù)量不受限制，因此懸吊管的長度可達(dá)150m左右，從而減少了立管的數(shù)量。更適合大跨度，大面積建筑物的屋面排水。（2） 懸吊管不需設(shè)坡度，安裝要求空間小，方便設(shè)計(jì)和施工。（3） 減少與室外管道的連接管和埋地管。（4） 可充分利用屋面至地面排出管的位能，提高管內(nèi)流速，減小管徑。（5） 因管內(nèi)流速的提高，系統(tǒng)能有較好的自清作用。（6） 雨水斗與屋面防水層的結(jié)合可采用壓接、粘接或焊接，適用于各種類型的屋面構(gòu)造，不會(huì)滲漏。（7） 排水系統(tǒng)的管材可采用柔性接口鑄鐵管、鋼管、塑鋼管、不銹鋼管、高密度聚乙烯管等，在選材上有較大的靈活性。3水力計(jì)算公式沿程水頭損失管道的水力計(jì)算，一般采用達(dá)西公式：式中：i 水力坡降；入 摩阻系數(shù)；dj——管道的計(jì)算內(nèi)徑，m；v 平均水流速度，m/s；g 重力加速度，為9.81m/s2。單位長度管道的沿程水頭損失計(jì)算公式，本文建議采用漢森威廉姆斯公式：式中：i 單位長度水頭損失，mH2O/m（1mH2O=9.8kPa）；Q 流量，L/s；df 計(jì)算內(nèi)徑，mm；C 管道材質(zhì)系數(shù)（鑄鐵管C=100，鋼管C=120，塑料管C=140?150）。局部阻力損失用當(dāng)量長度或局部阻力系數(shù)計(jì)算。4水力計(jì)算4.1計(jì)算方法（1） 確認(rèn)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料如降雨強(qiáng)度和重現(xiàn)期。（2） 計(jì)算排水屋面的水平投影面積和匯水面積。（3） 計(jì)算各匯水面積的降雨量。（4） 確定壓力流雨水斗的規(guī)格和額定流量，計(jì)算各匯水面積需要雨水斗的數(shù)量。（5） 確定雨水斗、懸吊管、立管和排出管（接至室外窨井）的平面和空間位置。（6） 繪制水力計(jì)算管系圖。（7） 確定節(jié)點(diǎn)和管段，為各節(jié)點(diǎn)和管段編號。（8） 確定總高度和管道總長度。估算局部阻力損失當(dāng)量長度，鑄鐵管為管道長度的0.2；塑料管為管道長度的0.6。（9） 求每m管長允許的水頭損失，。（10） 查諾模圖估算各管段管徑。（11） 確定水位高度，hl斗前水位高度，h2屋面或天溝底至立管頂點(diǎn)（轉(zhuǎn)折點(diǎn)）的高度，H斗前水位至立管出口（非滿流處）的高度。（12） 進(jìn)行系統(tǒng)的水力計(jì)算：計(jì)算各管段的沿程損失和局部阻力損失，管段流速、各節(jié)點(diǎn)的壓力。計(jì)算結(jié)果應(yīng)符合驗(yàn)證規(guī)定的要求，否則調(diào)整管徑或系統(tǒng)后復(fù)算，達(dá)到要求為止。4.2系統(tǒng)水力計(jì)算驗(yàn)證規(guī)定（1） 管段內(nèi)的設(shè)計(jì)流速〉1m/s。（2） 排水系統(tǒng)的總水頭損失應(yīng)小于雨水斗斗前水位與系統(tǒng)排出口的高差。（3） 壓力流屋面雨水排水系統(tǒng)懸吊管與立管交點(diǎn)（轉(zhuǎn)折點(diǎn)）處的最大負(fù)壓值應(yīng)<8mH2O。（4） 系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)不同管段計(jì)算所得壓力值應(yīng)平衡，相差不大于1.5mH2O。（5） 立管底部接至室外窨井的排出管管內(nèi)流速不宜大于1.5m/s。綜上所述，屋面雨水虹吸排水系統(tǒng)具有很大的推廣價(jià)值。在現(xiàn)代建筑中，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、新型材料的應(yīng)用，人們對建筑的實(shí)用性、美觀性的要求越來越高，因此，虹吸屋面雨水排水系統(tǒng)具有廣泛的發(fā)展前景和空間，特別是在廠房、機(jī)場、體育館、展覽館等建筑中其適用性將日益體現(xiàn)。參考文獻(xiàn)：〔1〕上?？萍拣^屋面雨水壓力流排水系統(tǒng)徐鳳給水排水Vol.27No.10200163〔2〕壓力流（虹吸式）屋面雨水排水系統(tǒng)水力計(jì)算孫瑛給水排水Vol.28No.11 200277〔3〕淺談虹吸式屋面