虹吸排水系统
虹吸系统的优势
传统重力排水系统：横管需要一定坡度立管较多，影响美观管道和配件使用量大使用寿命较短
大范围的地面开挖工作现场施工量大后期装修费用较高
虹吸雨水排放系统：横管不需要坡度
管径较小，便于建筑处理减少立管和雨水斗数量系统寿命长
最小的地面开挖工作，雨水井少施工简单快捷可节省大量装修费用
虹吸演示
1.降雨初期，雨量一般较小，悬吊管内是一有自由液面的波浪流
2.随着降雨量的增加，管内逐渐呈现脉动流，拔拉流
3.降雨量再增大，系统出现间歇式虹吸现象,出现满管气泡流和满管汽水混合流,并逐步趋于稳定
4.降雨量进一步增大，系统达到设计状态，出现水的单向流状态,稳定且全面的系统虹吸形成
虹吸系统的技术参数
虹吸系统的技术参数:雨水斗的技术参数:
雨水斗底盘尺空气挡初步最高雨水井/天天沟开孔天沟以下所需空气挡板种类寸板尺寸设计排量沟最小尺寸尺寸空隙高度A(mm)B(mm)(l/s)C(mm)D(mm)E(mm)F(mm)TY56TY9026029022025030TY110395350506003203201*012300450160201*502602025
虹吸排水与同层排水应用分析
摘要:对虹吸排水和同层排水进行介绍和分析后,提出利用虹吸排水系统和同层排水系统的方法解决大面积屋面雨水排水和本层排水管检修影响上下层的问题,以提高人们对这两种排水方式的认识,可供设计人员参考借鉴。
1虹吸排水系统
随着时代的前进,建筑业的发展,工业厂房和公共建筑均朝着大面积的方向发展,在建筑屋面的排水系统中,传统的设计和施工是按“重力式”考虑的,因此屋面的坡度、雨水管道的多少及管径的大小是决定雨水排泄畅通的首要条件。在新型建筑中,屋面面积的增大,必然导致雨水管道增多,管径增大,从而影响建筑的美观和实用。因此,传统的屋面排水系统已显得越来越不适应了,而大面积屋面排水系统的设计,变成了现代建筑的一个新课题。为此,认为采用屋面雨水虹吸排水,是解决大面积屋面排水设计的有效途径。1.1虹吸排水系统简介
屋面雨水的虹吸排水系统是利用屋顶专用雨水漏斗实现气水分离。起初由于重力作用使雨水管道内产生真空,当管中的水呈压力流状态时,形成虹吸现象,不断进行排水,最终雨水管内达到满流状态。在降雨过程中,由于连续不断的虹吸作用,整个系统得以快速排放屋面上的雨水。虹吸排水系统管道均按有压状态设计,雨水悬吊横管可做到无坡度敷设,当产生虹吸作用时,水流流速很高,有较好的自清作用。1.2虹吸排水系统的特点
虹吸排水系统管道均按有压状态设计,雨水悬吊横管可做到无坡度敷设,当产生虹吸作用时,水流流速很高,有较好的自清作用。水系统采用HDPE高密度聚乙烯管,此种管材能承受较大的冲击力,且不会因弯曲而破裂、折断,还具有耐腐蚀性、抗紫外线功能。其抗极端温度范围大,在-30℃～100℃,同时管子较轻施工方便,安装效率大大提高。因此与传统的屋面重力流排水系统相比,虹吸排水系统具有十大优点:1)比重力系统管径小1/2～2/3;2)排水管道无需坡度敷设,屋面雨水斗布点灵活;3)排泄流量大,所需立管少,可减少、减小屋面预留洞口要求;4)管道走向灵活,可根据设计要求设置;5)现场施工量小;6)管道及配件的使用量减少;7)排水管管径小;8)节约建筑空间;9)水流速度快具有自洁管道功能;10)从设计到施工简单快捷。在这十大优点中,最为可贵的是建筑物屋面即使是平屋顶无坡度也适用,且现场施工量大大减少。
在某工程实例中,屋面排水采用虹吸排水系统,所需立管仅为8根,而若采用传统的重力式排水系统则需要设44根雨水立管。虽然同一管径相比,HDPE管比镀锌钢管贵,但随着国内厂家大量的生产,材料价格趋于降低的趋势,虹吸排水系统还是可以节约造价的。同时,由于虹吸排水系统立管少,安装工作量小,可节约大量人工。
另外,从其功能来看,重力排水系统横管需要有坡度,这样其他管道和设备标高要降低,安装空间减小,而虹吸排水系统节约了建筑空间。再则,重力排水系统管道需要定期清通,否则容易堵塞,而虹吸排水系统具有自清功能不容易堵塞。综上所述,大屋面雨水虹吸排水系统具有很大的实用价值。如今,随着科学技术和新型材料的不断发展和应用,人们对建筑的实用性和美观性的要求也越来越高,因此,屋面雨水虹吸排水系统具有广阔的发展前景和空间,特别是在厂房、机场、体育馆、展览馆、停车场等建筑中其实用性将日益体现。1.3虹吸排水系统设计技术要求
1)悬吊管与雨水斗出水口的高差宜大于1m。2)雨水悬吊管不需要做坡度。3)悬吊管不宜穿越建筑物的伸缩缝、沉降缝、抗震缝,如必须穿越,应采取必要的措施(设置柔性管、伸缩
器)。不宜穿越建筑物的防火墙,如必须穿越需加防火套管或阻燃套管。4)悬吊管的设置应首先选择以立管为中心,两侧对称布置方式;如不可能,可选择单侧布置方式。5)虹吸式系统各节点上游不同支管的计算水头损失之差,在管径不大于DN75时不应大于10kPa;在管径不大于DN100时,不应大于0.5kPa;超出时应变更管径、增加支管长度和局部阻力损失或改动系统组合等方法,调整后进行复算。6)悬吊管水头损失不得大于80kPa。7)管道内负压控制在80kPa以内。8)不同高度的屋面,彼此之间又有较大的高差时,宜分别设置立管和出户管。9)立管距地面1m处,设置检查口;如有需要,悬吊管可相应设置清扫口,但应确保其气密性。10)悬吊管的设计流速不宜小于1m/s,立管的最小流速不宜小于2m/s,最大流速不宜大于6m/s,不得大于10m/s。立管底部接至室外检查井的排出管管径应适当放大,管内流速不大于1.8m/s,否则应设置消能井。11)埋地管的敷设应符合相关规定。12)对于无溢流系统的大屋面(5000m2)须至少设置两套以上彼此独立的系统。虹吸排水系统见图1。2同层排水系统
2.1同层排水系统简介
同层排水是针对传统卫生间排水方式而提出的。它的排水管道不穿过本层楼板,满足了现代人对私人空间的要求。下沉排水管道或抬高卫生器具的安装高度,让所有的卫生器具排水管在同一层敷设,然后接入排水立管。因而对管材,特别是配件有特殊的要求,即利用虹吸排水得到同层排水要求。下面介绍两种方法:
1)排水管道下沉。采用普通排水管材、管件,则需要建筑、结构专业设计配合来达到同层排水的要求。现介绍在广州、深圳已通用的一种排水方式:住宅建筑的厨房、阳台同层排水用普通管材、配件很容易解决。而卫生间排水量大、点多、要求严格,欲用普通排水管材、管件解决同层排水问题就需要建筑、结构专业设计配合。要求在本层卫生间内设置排水管道沉箱;将排水管道设置在同层卫生间沉箱内。沉箱长、宽同卫生间进深、开间,深为400mm。沉箱底及四周墙壁均需做防水处理,不得渗漏水,排水管道填砂或炉渣、陶粒。填满后用砂浆找平,再铺设地砖。地砖顶面与本层其他房间楼(地)面相协调。当排水管道出现问题时,打开本层卫生间地板砖,挖出填砂予以维修。这样就达到了同层排水的要求。工程造价略有增加,在沉箱内安装完后,要保证牢固且不渗漏水,沉箱底部设二次排水管,利用虹吸技术接入排水立管。沉箱内填砂或炉渣、陶粒。填满后用砂浆找平,再铺设地砖。地砖顶面与本层其他房间楼(地)面相协调。当排水管道出现问题时,打开本层卫生间地板砖,挖出填砂予以维修。这样就达到了同层排水的要求。工程造价略有增加,但实用、方便、效果很好(见图2)。2)抬高卫生器具安装高度或加高卫生间地面(沉箱上翻)。这种方法没有前一种方法好,可根据实际情况试验总结。2.2同层排水系统的优点
1)房屋产权的清晰化,所有物均在同一层内,容易划分产权。2)检修方便,同楼层即可检修,不干扰楼上下住户。3)空间布局的灵活性,楼板无预留洞口,布局不受限制。4)不破坏墙体结构,延长建筑物使用寿命。
5)建筑整体功能的灵活性,既满足卫生要求,又可实现房屋功能设计的灵活性,卫生间位置不一定非要上下一致。
6)噪音小,有高密度聚乙烯管,结合隐藏式安装,大大降低了冲水时的噪音。7)如采用挂壁式洁具,无卫生死角,清洁方便。
8)采用虹吸特殊配件后,可大量节约立管数量,相对扩展了建筑空间。9)安全、可靠、无渗漏水隐患。10)节约用水。3结语
虹吸排水与同层排水是一种新的排水方式,它需要精心设计,合理选材,细心施工,通过多方努力配合才能达到满意效果,故希望在此与同仁共同探讨。
扩展阅读：虹吸式雨水排水系统_secret
虹吸式雨水排水系统
通过某客站改造工程无柱雨棚虹吸排水系统的实际施工情况，分析了虹吸式水排水系统的工作原理、技术优势、特点、管材选用以及施工技术，从而为类似的虹吸雨水排水系统工程的施工提供一定的参考。
工程概述
某客站改造工程是某市标志性工程，是奥运会配套工程。某客站钢结构无柱雨棚投影面积60000平方米，采用虹吸式雨水排水系统。虹吸雨水汇水总流量2091L/S，结合屋面汇水面积及天沟分布情况,整个屋面分为52个汇水区域，每个汇水区域分别设计了一个虹吸排水系统，共设计了62个YG-100B型雨水斗、10个YG-80B雨水斗。
系统特点
虹吸式雨水排水系统是一种新型的雨水排水系统，与传统的重力雨水排水是完全不同的。系统在降雨初期，天沟雨水高度未超过雨水斗一定高度时，整个排水系统工作状况与重力排水系统相同，随着降雨的持续，当屋面雨水高度超过雨水斗一定高度时，由于采用了科学设计的仿漩涡雨水斗，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重力势能，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，并在该处管道内形成最大负压，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，此时的流量远远大于重力排水的流量。屋面雨水的排放过程是一个虹吸作用的结果，我们把这样的系统称为虹吸式雨水排水系统。
系统组成
屋面雨水排水系统一般由虹吸式雨水斗、无坡度悬吊管、悬吊装置、立管和末端排出管组成。
1、综述
虹吸式雨水排水系统管内压力、水流状态是不断变化的过程。降雨初期，雨量一般较小，悬吊管内是有自由液面的波浪流。根据雨量大小的不同，部分情况
下初期无法形成虹吸作用，是以重力流为主的流态。随着降雨量的增加，管内逐渐呈现脉动流，拔拉流，进而出现满管气泡流和满管汽水混合流，直至出现水的单向流状态。降雨末期，雨水量减少，雨水斗淹没泄流的斗前水位降低到某一特定值，雨水斗逐渐开始有空气掺入，排水管内的虹吸作用被破坏，排水系统又从虹吸流状态转变为重力流状态。因此在整个降雨过程中，悬吊管内的压力和水流状态会出现反复变化的情况。
2、雨水斗
一般来说，雨水斗的设计是整个虹吸系统的能否按设计要求工作的关键所在之一，它的稳流性越好，产生虹吸所需的屋面汇水高度越低，总体性能就越优越。一般雨水斗是由斗体、防水压板、防水压环、整流装置以及导流罩组成。另外根据需要可提供通用型的绝缘底座，固定件，法兰片，焊接片，防火保护帽等配件。虹吸式雨水斗材质可以为铸铁、铝合金或不锈钢，其各部分有不同的结构功能。雨水斗置于屋面层集水坑中，集水坑上部盖有进水格栅，主要是为了防止杂物进入雨水斗。降雨过程中，雨水通过格栅盖进入雨水斗，当汇水达到一定高度时，雨水斗内的整流装置将阻挡空气从外界进入同时消除涡流状态，使雨水平稳地淹没泄流进入排水管。虹吸式雨水斗最大限度减小了天沟的积水深度，使屋面承受的雨水荷载降至最小，同时提高了雨水斗的额定流量。
3.管材
传统雨水管道为重力流管道，管材采用UPVC雨水管、焊接钢管。而虹吸雨水排水系统管材一般选用不锈钢管，因为不锈钢管具有如下优点：管壁薄、韧性强、抗冲击、水流阻力小，并具抗腐性、抗紫外线，不结垢、无毒等优点，材质寿命长达50-70年；在水利条件方面摩擦系数小、不易堵塞。一般用作虹吸排水的不锈钢管都采用焊接形式，焊接时保持管道内壁光滑，无杂志、焊瘤，大大降低了水流损失。
4.悬吊系统
由于管道内形成虹吸时，流速特别大，对管道产生的冲击力特别大，容易对管道的固定系统产生破坏。虹吸雨水排水系统的管道固定系统，区别于一般的管
道固定系统，在业内一般称为“消能固定系统”，该系统根据虹吸雨水系统独特的工作原理及运行时会产生较大的震动，在设计时采用固定管卡分段补偿，主要由方钢导轨、悬吊滑动管卡、悬吊固定管卡、方钢组合件、立管管卡等组成。
在某客站改造工程中，虹吸排水雨水悬吊管采取了暗埋在钢柱内的方式。即在直径1m的钢柱内，将不锈钢悬吊管安装，之间部分浇灌混凝土。这种方式不仅美观、大方，而且大大减少了管道对结构的冲击力。
四、施工技术1系统安装工艺流程
施工准备预留预埋雨水斗安装雨水支管安装
2.管道系统安装管道安装时严格控制好支、吊架之间的距离。焊接时参照《工艺管道焊接标准》，不得偷工减料，以免影响虹吸效果。
3.雨水斗安装
雨水斗安装时要在钢天沟开孔，开孔尺寸为D1+10mm。误差不大于5mm，开洞为圆形。横向位置在天沟中央，误差≤5毫米。纵向位置按照定位图定位，纵向偏移误差≤10毫米。雨水斗与金属天沟采用氩弧焊接，焊接线为雨水斗法兰的外边缘，要保证焊缝质量达到相关要求。雨水斗排出口与HDPE管道之间使用电焊管箍焊接，整体性和密封性非常可靠。
4.虹吸式雨水系统灌水试验
根据《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-201*，本系统采用灌水试验，灌水高度必须到每根立管上部的雨水斗。检验方法：将雨水管排出口封堵严密，从雨水斗处注入清水,系统灌注至水面与天沟底相平，经1小时后，如水面下降则加水到原水面，直至水面不下降为止，同时检查管道及接口，不渗不漏为合格。
排水干管安装末端管道灌水试验竣工验收
5.虹吸效果试验
本工程虹吸排水系统安装完成后采取了两种方式验证了虹吸排水的优越性。a．采用静态水。截取一段天沟作试验，两端封堵，并将该系统的排水管道末端封堵严实，用自来水灌满天沟。快速打开管道末端的封堵，观察排水速度和效果，发现虹吸排水流量大大超过了重力排水。
b．动态水计量法。选取足够管径的水源，安装水表，流量控制阀，将水引致天沟。打开水源阀门，水满到天沟深度时，及时撤掉排水管道末端封堵，同时计时。一段时间后，关闭水源阀门并停止计时。流量与时间的比值即为该系统的排水量q=Q/t。通过试验证明，该虹吸排水系统流量测定值在误差允许的方位内，满足设计值。
五、总结
通过本工程可以看出，虹吸排水系统比重力排水系统排水量大的多，能满足大雨时的排水。而且虹吸雨水排水系统比重力雨水排水系统有以下优点：节约管材、节约造价，现场施工量减少、施工方便；降低管径节约安装空间，管道具备自洁能力。
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