虹吸式屋面雨水排水系统全面认识.docx

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虹吸式屋面雨水排水系统全面认识

虹吸式屋面雨水排水系统全面认识

系统定义

虹吸式屋面雨水系统是一种按虹吸满管压力流原理设计、可有效控制管内雨水压力和流速的屋面雨水排水系统。

它具有排水能力强、用材省、水平管道不需设坡度、安装空间小等特点，特别适用于公共建筑或工业建筑的大型屋面。

虹吸式屋面雨水系统的概念1968年首次在欧洲提出，1972年在确典建成首个商业化的虹吸式屋而用水系统.

一、系统组成

虹吸式屋面雨水系统应由虹吸雨水斗、管道（连接管、悬吊管、立管、排出管）、管件和固定件组成。

2.1、虹吸雨水斗

用于虹吸式屋面雨水系统的雨水斗，具有气水分离、防涡流等功能。

其斗前水深可通过计算控制，当斗前水位稳定达到设计水深时，系统内形成虹吸满管压力流。

2.2、连接管

虹吸雨水斗至悬吊管的连接短管。

通过改变连接管的管径、长度，可调节雨水斗的进水量和系统的阻力。

2.3、悬吊管

悬吊在屋架、楼板和梁下或架空在柱上的与连接管相连的雨水横管。

二、系统原理

3.1、认识虹吸

虹吸现象在日常生活中随处可见。

如图所示，我们用两根手指来堵住一个内部充满水的塑料管的两端并把它们分开放进鱼缸和杯中。

在我们不堵住两端时，我们会看到在鱼缸和杯子之间有个高度差h1。

由于重力的原因鱼缸的水通过管道流向杯子，这会使塑料管充满负压。

通过这个方法，鱼缸的水就跑到杯子里，这就叫做虹吸现象。

高度越高，水越快流向塑料管中。

3.2、虹吸式屋面雨水系统原理

虹吸排水系统应用上述虹吸原理，即利用建筑屋面和地面的高度差来获得虹吸排水。

降雨过程中，当屋面雨水高度超过雨水斗高度时由于采用了科学设计的防漩涡雨水斗，通过控制进入雨水斗的雨水流量和调整流态减少漩涡，从而极大地减少了雨水进入排水系统时所夹带的空气量，使得系统中排水管道呈满流状态，利用建筑物屋面的高度和雨水所具有的势能，在雨水连续流经过雨水悬吊管转入雨水立管跌落时形成虹吸作用，并在该处管道内呈最大负压。

屋面雨水在管道内负压的抽吸作用下以较高的流速被排至室外。

形成虹吸式屋面雨水排放的前提条件是：

必须具备拥有良好气水分离装置雨水斗。

在设计降雨强度下，雨水斗不掺入空气，降雨过程中利用雨水斗与出户管之间的高差所形成的压差，经屋面内排水系统，从户外排除管排出。

在这一过程中，排水管道中是全充满的满管压力流状态，屋面雨水的排放过程是一个在虹吸作用的结果。

尽管虹吸式屋面雨水系统按虹吸满管压力流流态设计，但系统并不是始终在虹吸满管压力流流态下工作。

它以重力流方式开始，系统处于波浪流和脉冲流流态。

随着雨量的增大，斗前水深逐步增大，系统流态逐步过渡到活塞流和泡沫流并间隙性的出现虹吸满管压力流流态虹吸的形成使系统排水能力突然增大，斗前水深又会回落，系统重新回到重力流方式（图1）.这种变换会持续一段时间直到降雨录进一步增大.使斗前水深趋向稳定，系统渗气最近一步减少进人稳定的虹吸满管压力流流态。

三、系统优点

虹吸式屋面雨水排水系统和传统的无压重力排水系统相比，主要有以下4个优点。

4.1、有效水流量

传统的排水系统使用的是“空气流和水流”，水只通过整个管径的三分之一就被排出。

而虹吸式屋面排水系统是以“伯努利方程”为依据，通过精确的计算已经能够获得管中的“满流”，从而大大提高了排水效率。

4.2、小直径，使用的管子少并且不需维护

因为虹吸式屋面排水系统使用的是满管流，所以它所用的管子的直径要比传统排水系统中的小50%。

由于虹吸系统中的排水量比传统系统的要大4倍，所以立管的数量可以减少75%。

由于水流量速度在1m/s及以上，所以在虹吸系统中有自我清洁管道的功能，减少了维护费用。

4.3、节水和环保

由于虹吸式屋面排水系统中的压力，相对于重力流雨水系统更易集中收集和回收利用雨水。

4.4、节省空间

虹吸排水系统由于是负压引流，因此横管不需要坡度，节省高度空间。

四、系统设置要求

5.1一般规定

5.1.1、虹吸式屋面雨水系统加溢流口或溢流管道系统的总排水能力.不应小于设计重现期为50年、降雨历时5min时的设计雨水流量（屋面径流系数应取1.0）。

5.1.2、不同高度天沟或不同汇水区域的雨水宜采用独立的虹吸式屋面雨水系统排除。

塔楼与裙房等不同高度的屋面汇集的雨水，应采用独立的系统单独排出。

5.1.3、当绿化屋面与非绿化屋面不共用天沟时,应分别设置独立的虹吸式屋面雨水系统。

5.1.4、汇水面积大于2500m'的大型屋面，宜设置不少于2套独立的虹吸式屋面雨水系统。

5.1.5、重力流、半有压屋面雨水系统排水不得接入虹吸式屋面雨水系统。

5.2天沟设置

5.2.1、天沟的过水断面应根据汇水面积的设计流量计算确定，雨水斗设置点的天沟宽度应保证雨水斗周边均匀进水，并应保证雨水斗外边缘距天沟内壁间距不应小于100mm。

5.2.2、天沟设计水深应根据汇水面积的设计流量、天沟坡度和虹吸雨水斗的斗前水深确定，天沟坡度不宜小于0.003。

金属屋面的金属天沟可无坡度。

5.2.3、天沟有效深度应为设计水深加保护高度。

天沟的有效水深不宜小于250mm,保护高度不得小于75mm。

当采用金属屋面且雨水可能经天沟溢人室内时，保护高度不得小于100mm。

5.3虹吸雨水斗设置

5.3.1、虹吸雨水斗的出水短管可采用焊接、法兰、卡箍等方式与连接管连接。

5.3.2、虹吸雨水斗宜沿天沟（屋面）均匀布置，且不应设在天沟转弯处。

应确保天沟内水流畅通，雨水能依自由水头均匀分配至各雨水斗。

5.3.3、每个汇水区域设置的虹吸雨水斗数量应根据雨水斗的最大设计流量计算确定，每个汇水区域的雨水斗数量不宜少于2个。

2个雨水斗之间的间距不宜超过20m。

设置在裙房屋面上的虹吸雨水斗距裙房与塔楼交界处的距离不应小于lm,且不应大于10m。

5.3.4、虹吸雨水斗应设连接管和悬吊管与立管连接，不得直接接在雨水立管的顶部。

当连接有多个虹吸雨水斗时，雨水斗宜对雨水立管做对称布置。

5.4管道设置

5.4.1、悬吊管可无坡度敷设，但不得倒坡。

5.4.2、当管道暗敷时，管道可敷设在普道井（或管隆）、装饰墙或吊顶内，但应便于安装和检修。

管道不应敷设在建筑物承重结构内。

5.4.3、管道不得敷设在遇水会引起燃烧爆炸的原料、产品和设备的上面。

管道不得敷设在精密仪器、设备、对生产工艺或卫生有特殊要求的生产厂房内，及责重商品仓库、通风小室电气机房和电梯机房内。

5.4.4、管道不得穿过沉降缝、伸缩缝、变形缝、烟道和风道:

必须穿过时，应采取相应技术措施。

5.4.5、管道不宜设置在对安静有较高要求的房间内，当受条件限制必须设置时，应有隔声措施。

5.4.6、当排水管道外表面可能结露时应根据建筑物性质和使用要求，采取防结露措施。

5.4.7、当系统管道采用高密度聚乙烯（HDPE）塑料材质时，管道的敷设应符合国家现行防火标准的规定。

5.4.8、连接管应垂直或水平设置，不宜倾斜设置。

5.4.9、连接管的垂直管段直径不宜大于雨水斗出水短管的管径。

5.4.10、立管管径应经计算确定，可小于上游悬吊管管径。

除过渡段外，立管下游管径不应大于上游管径。

5.4.11、系统立管应垂直安装。

当受条件限制需倾斜安装时，其设计参数应通过试验验证

5.4.12、悬吊管与立管、立管与排出管的连接宜采用2个45度弯头或45度顺水三通，不应使用弯曲半径小于4倍管径的90度弯头。

当悬吊管与立管的连接需要变径时，变径接头应设在2个45°弯头或45°顺水三通的下游（沿水流方向）。

5.4.13、悬吊管管道变径宜采用偏心变径接头，管顶平接;立管变径宜采用同心变径接头。

偏心变径

5.4.14、虹吸式屋面雨水系统的最小管径不应小于DN50。

5.5消能措施设置

5.5.1、与排出管连接的雨水检查井应能承受水流的冲力，应采用钢筋混凝土检查井或消能井。

5.5.2、立管至检查井之间应设过渡管段,并应符合下列要求：

1.过渡段宜设置在排出管上。

当过渡段设在立管上时，高出地面的高度不宜大于1.0m;

2.过渡段的长度不应小于3.Om;

3.过渡段长度小于3.0m时，应设带排气功能的消能井。

5.5.3、每个雨水检查井宜接一根排出管，接排出管的检查井井盖宜开通气小孔或采用格栅井盖，通气孔的面积不宜小于检查井井简截面积的30%。

当同一检查井接多根排出管时宜设带排气功能的消能井。

5.6溢流设置

5.6.1、虹吸式屋面雨水系统应设溢流排水。

溢流排水不应危及行人和地面设施。

5.6.2、溢流排水宜采用溢流口形式。

当建筑不允许设溢流口排水时，也可采用溢流管道系统。

5.6.3、溢流口应设置在溢流时雨水能通畅流达的位置。

5.6.4、溢流口的设置高度应根据建筑屋面（或天沟）允许的最高溢流水位等因素确定。

最高溢流水位应低于建筑屋而（或天沟）允许的最大积水水深。

5.6.5、长天沟除应在天沟两端设溢流口外，宜在天沟中间设溢流管道系统。

5.6.6、溢流管道系统可采用虹吸式屋面雨水系统或半有压屋面用水系统。

溢流管道系统的设置应确保仅当降雨强度大于虹吸式屋面雨水系统的设计重现期雨量时，雨水从溢流管道系统管道排水。

溢流管道系统应独立设置，不得与其他系统合用。

5.6.7、溢流排水系统的雨水斗宜沿天沟（屋而）均匀布置，溢流排水系统的雨水斗与虹吸式屋面雨水系统的雨水斗问距不宜小于1.5m。

5.6.8、当采用溢流管道系统溢流时，溢流水应排至室外地面，溢流管道系统不应直接排人室外雨水管网。

五、管材、管件和固定件

6.1管材选择

虹吸式屋面雨水系统的管道应采用高密度聚乙烯（HDPE）管、不锈钢管、涂塑钢管、镀锌钢管，铸铁管等材料。

用于同一系统的管材（含与雨水斗相连的连接管）与管件，宜采用相同的材质。

6.2管件

6.2固定件

虹吸式屋面雨水系统的管道应设置固定件。

固定件应能承受满流管道的重量和高速水流产生的作用力及管道热胀冷缩产生的轴向应力。

金属固定件的里、外层均应做防腐处理，并符合国家现行有关标准的规定。

管道支吊架应固定在承重结构上，位置应正确，理设应牢固。

不锈钢管道采用碳钢支架时，应绝缘处理。