虹吸排水系統(tǒng)

虹吸系統(tǒng)的優(yōu)勢

傳統(tǒng)重力排水系統(tǒng)：橫管需要一定坡度立管較多，影響美觀管道和配件使用量大使用壽命較短

大范圍的地面開挖工作現(xiàn)場施工量大后期裝修費用較高

虹吸雨水排放系統(tǒng)：橫管不需要坡度

管徑較小，便于建筑處理減少立管和雨水斗數(shù)量系統(tǒng)壽命長

最小的地面開挖工作，雨水井少施工簡單快捷可節(jié)省大量裝修費用

虹吸演示

1.降雨初期，雨量一般較小，懸吊管內(nèi)是一有自由液面的波浪流

2.隨著降雨量的增加，管內(nèi)逐漸呈現(xiàn)脈動流，拔拉流

3.降雨量再增大，系統(tǒng)出現(xiàn)間歇式虹吸現(xiàn)象,出現(xiàn)滿管氣泡流和滿管汽水混合流,并逐步趨于穩(wěn)定

4.降雨量進(jìn)一步增大，系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計狀態(tài)，出現(xiàn)水的單向流狀態(tài),穩(wěn)定且全面的系統(tǒng)虹吸形成

虹吸系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)

虹吸系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù):雨水斗的技術(shù)參數(shù):

雨水斗底盤尺空氣擋初步最高雨水井/天天溝開孔天溝以下所需空氣擋板種類寸板尺寸設(shè)計排量溝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

虹吸排水與同層排水應(yīng)用分析

摘要:對虹吸排水和同層排水進(jìn)行介紹和分析后,提出利用虹吸排水系統(tǒng)和同層排水系統(tǒng)的方法解決大面積屋面雨水排水和本層排水管檢修影響上下層的問題,以提高人們對這兩種排水方式的認(rèn)識,可供設(shè)計人員參考借鑒。

1虹吸排水系統(tǒng)

隨著時代的前進(jìn),建筑業(yè)的發(fā)展,工業(yè)廠房和公共建筑均朝著大面積的方向發(fā)展,在建筑屋面的排水系統(tǒng)中,傳統(tǒng)的設(shè)計和施工是按“重力式”考慮的,因此屋面的坡度、雨水管道的多少及管徑的大小是決定雨水排泄暢通的首要條件。在新型建筑中,屋面面積的增大,必然導(dǎo)致雨水管道增多,管徑增大,從而影響建筑的美觀和實用。因此,傳統(tǒng)的屋面排水系統(tǒng)已顯得越來越不適應(yīng)了,而大面積屋面排水系統(tǒng)的設(shè)計,變成了現(xiàn)代建筑的一個新課題。為此,認(rèn)為采用屋面雨水虹吸排水,是解決大面積屋面排水設(shè)計的有效途徑。1.1虹吸排水系統(tǒng)簡介

屋面雨水的虹吸排水系統(tǒng)是利用屋頂專用雨水漏斗實現(xiàn)氣水分離。起初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,形成虹吸現(xiàn)象,不斷進(jìn)行排水,最終雨水管內(nèi)達(dá)到滿流狀態(tài)。在降雨過程中,由于連續(xù)不斷的虹吸作用,整個系統(tǒng)得以快速排放屋面上的雨水。虹吸排水系統(tǒng)管道均按有壓狀態(tài)設(shè)計,雨水懸吊橫管可做到無坡度敷設(shè),當(dāng)產(chǎn)生虹吸作用時,水流流速很高,有較好的自清作用。1.2虹吸排水系統(tǒng)的特點

虹吸排水系統(tǒng)管道均按有壓狀態(tài)設(shè)計,雨水懸吊橫管可做到無坡度敷設(shè),當(dāng)產(chǎn)生虹吸作用時,水流流速很高,有較好的自清作用。水系統(tǒng)采用HDPE高密度聚乙烯管,此種管材能承受較大的沖擊力,且不會因彎曲而破裂、折斷,還具有耐腐蝕性、抗紫外線功能。其抗極端溫度范圍大,在-30℃～100℃,同時管子較輕施工方便,安裝效率大大提高。因此與傳統(tǒng)的屋面重力流排水系統(tǒng)相比,虹吸排水系統(tǒng)具有十大優(yōu)點:1)比重力系統(tǒng)管徑小1/2～2/3;2)排水管道無需坡度敷設(shè),屋面雨水斗布點靈活;3)排泄流量大,所需立管少,可減少、減小屋面預(yù)留洞口要求;4)管道走向靈活,可根據(jù)設(shè)計要求設(shè)置;5)現(xiàn)場施工量小;6)管道及配件的使用量減少;7)排水管管徑小;8)節(jié)約建筑空間;9)水流速度快具有自潔管道功能;10)從設(shè)計到施工簡單快捷。在這十大優(yōu)點中,最為可貴的是建筑物屋面即使是平屋頂無坡度也適用,且現(xiàn)場施工量大大減少。

在某工程實例中,屋面排水采用虹吸排水系統(tǒng),所需立管僅為8根,而若采用傳統(tǒng)的重力式排水系統(tǒng)則需要設(shè)44根雨水立管。雖然同一管徑相比,HDPE管比鍍鋅鋼管貴,但隨著國內(nèi)廠家大量的生產(chǎn),材料價格趨于降低的趨勢,虹吸排水系統(tǒng)還是可以節(jié)約造價的。同時,由于虹吸排水系統(tǒng)立管少,安裝工作量小,可節(jié)約大量人工。

另外,從其功能來看,重力排水系統(tǒng)橫管需要有坡度,這樣其他管道和設(shè)備標(biāo)高要降低,安裝空間減小,而虹吸排水系統(tǒng)節(jié)約了建筑空間。再則,重力排水系統(tǒng)管道需要定期清通,否則容易堵塞,而虹吸排水系統(tǒng)具有自清功能不容易堵塞。綜上所述,大屋面雨水虹吸排水系統(tǒng)具有很大的實用價值。如今,隨著科學(xué)技術(shù)和新型材料的不斷發(fā)展和應(yīng)用,人們對建筑的實用性和美觀性的要求也越來越高,因此,屋面雨水虹吸排水系統(tǒng)具有廣闊的發(fā)展前景和空間,特別是在廠房、機(jī)場、體育館、展覽館、停車場等建筑中其實用性將日益體現(xiàn)。1.3虹吸排水系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)要求

1)懸吊管與雨水斗出水口的高差宜大于1m。2)雨水懸吊管不需要做坡度。3)懸吊管不宜穿越建筑物的伸縮縫、沉降縫、抗震縫,如必須穿越,應(yīng)采取必要的措施(設(shè)置柔性管、伸縮

器)。不宜穿越建筑物的防火墻,如必須穿越需加防火套管或阻燃套管。4)懸吊管的設(shè)置應(yīng)首先選擇以立管為中心,兩側(cè)對稱布置方式;如不可能,可選擇單側(cè)布置方式。5)虹吸式系統(tǒng)各節(jié)點上游不同支管的計算水頭損失之差,在管徑不大于DN75時不應(yīng)大于10kPa;在管徑不大于DN100時,不應(yīng)大于0.5kPa;超出時應(yīng)變更管徑、增加支管長度和局部阻力損失或改動系統(tǒng)組合等方法,調(diào)整后進(jìn)行復(fù)算。6)懸吊管水頭損失不得大于80kPa。7)管道內(nèi)負(fù)壓控制在80kPa以內(nèi)。8)不同高度的屋面,彼此之間又有較大的高差時,宜分別設(shè)置立管和出戶管。9)立管距地面1m處,設(shè)置檢查口;如有需要,懸吊管可相應(yīng)設(shè)置清掃口,但應(yīng)確保其氣密性。10)懸吊管的設(shè)計流速不宜小于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。立管底部接至室外檢查井的排出管管徑應(yīng)適當(dāng)放大,管內(nèi)流速不大于1.8m/s,否則應(yīng)設(shè)置消能井。11)埋地管的敷設(shè)應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定。12)對于無溢流系統(tǒng)的大屋面(5000m2)須至少設(shè)置兩套以上彼此獨立的系統(tǒng)。虹吸排水系統(tǒng)見圖1。2同層排水系統(tǒng)

2.1同層排水系統(tǒng)簡介

同層排水是針對傳統(tǒng)衛(wèi)生間排水方式而提出的。它的排水管道不穿過本層樓板,滿足了現(xiàn)代人對私人空間的要求。下沉排水管道或抬高衛(wèi)生器具的安裝高度,讓所有的衛(wèi)生器具排水管在同一層敷設(shè),然后接入排水立管。因而對管材,特別是配件有特殊的要求,即利用虹吸排水得到同層排水要求。下面介紹兩種方法:

1)排水管道下沉。采用普通排水管材、管件,則需要建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計配合來達(dá)到同層排水的要求。現(xiàn)介紹在廣州、深圳已通用的一種排水方式:住宅建筑的廚房、陽臺同層排水用普通管材、配件很容易解決。而衛(wèi)生間排水量大、點多、要求嚴(yán)格,欲用普通排水管材、管件解決同層排水問題就需要建筑、結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計配合。要求在本層衛(wèi)生間內(nèi)設(shè)置排水管道沉箱;將排水管道設(shè)置在同層衛(wèi)生間沉箱內(nèi)。沉箱長、寬同衛(wèi)生間進(jìn)深、開間,深為400mm。沉箱底及四周墻壁均需做防水處理,不得滲漏水,排水管道填砂或爐渣、陶粒。填滿后用砂漿找平,再鋪設(shè)地磚。地磚頂面與本層其他房間樓(地)面相協(xié)調(diào)。當(dāng)排水管道出現(xiàn)問題時,打開本層衛(wèi)生間地板磚,挖出填砂予以維修。這樣就達(dá)到了同層排水的要求。工程造價略有增加,在沉箱內(nèi)安裝完后,要保證牢固且不滲漏水,沉箱底部設(shè)二次排水管,利用虹吸技術(shù)接入排水立管。沉箱內(nèi)填砂或爐渣、陶粒。填滿后用砂漿找平,再鋪設(shè)地磚。地磚頂面與本層其他房間樓(地)面相協(xié)調(diào)。當(dāng)排水管道出現(xiàn)問題時,打開本層衛(wèi)生間地板磚,挖出填砂予以維修。這樣就達(dá)到了同層排水的要求。工程造價略有增加,但實用、方便、效果很好(見圖2)。2)抬高衛(wèi)生器具安裝高度或加高衛(wèi)生間地面(沉箱上翻)。這種方法沒有前一種方法好,可根據(jù)實際情況試驗總結(jié)。2.2同層排水系統(tǒng)的優(yōu)點

1)房屋產(chǎn)權(quán)的清晰化,所有物均在同一層內(nèi),容易劃分產(chǎn)權(quán)。2)檢修方便,同樓層即可檢修,不干擾樓上下住戶。3)空間布局的靈活性,樓板無預(yù)留洞口,布局不受限制。4)不破壞墻體結(jié)構(gòu),延長建筑物使用壽命。

5)建筑整體功能的靈活性,既滿足衛(wèi)生要求,又可實現(xiàn)房屋功能設(shè)計的靈活性,衛(wèi)生間位置不一定非要上下一致。

6)噪音小,有高密度聚乙烯管,結(jié)合隱藏式安裝,大大降低了沖水時的噪音。7)如采用掛壁式潔具,無衛(wèi)生死角,清潔方便。

8)采用虹吸特殊配件后,可大量節(jié)約立管數(shù)量,相對擴(kuò)展了建筑空間。9)安全、可靠、無滲漏水隱患。10)節(jié)約用水。3結(jié)語

虹吸排水與同層排水是一種新的排水方式,它需要精心設(shè)計,合理選材,細(xì)心施工,通過多方努力配合才能達(dá)到滿意效果,故希望在此與同仁共同探討。

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虹吸式雨水排水系統(tǒng)

通過某客站改造工程無柱雨棚虹吸排水系統(tǒng)的實際施工情況，分析了虹吸式水排水系統(tǒng)的工作原理、技術(shù)優(yōu)勢、特點、管材選用以及施工技術(shù)，從而為類似的虹吸雨水排水系統(tǒng)工程的施工提供一定的參考。

工程概述

某客站改造工程是某市標(biāo)志性工程，是奧運(yùn)會配套工程。某客站鋼結(jié)構(gòu)無柱雨棚投影面積60000平方米，采用虹吸式雨水排水系統(tǒng)。虹吸雨水匯水總流量2091L/S，結(jié)合屋面匯水面積及天溝分布情況,整個屋面分為52個匯水區(qū)域，每個匯水區(qū)域分別設(shè)計了一個虹吸排水系統(tǒng)，共設(shè)計了62個YG-100B型雨水斗、10個YG-80B雨水斗。

系統(tǒng)特點

虹吸式雨水排水系統(tǒng)是一種新型的雨水排水系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的重力雨水排水是完全不同的。系統(tǒng)在降雨初期，天溝雨水高度未超過雨水斗一定高度時，整個排水系統(tǒng)工作狀況與重力排水系統(tǒng)相同，隨著降雨的持續(xù)，當(dāng)屋面雨水高度超過雨水斗一定高度時，由于采用了科學(xué)設(shè)計的仿漩渦雨水斗，通過控制進(jìn)入雨水斗的雨水流量和調(diào)整流態(tài)減少漩渦，從而極大地減少了雨水進(jìn)入排水系統(tǒng)時所夾帶的空氣量，使得系統(tǒng)中排水管道呈滿流狀態(tài)，利用建筑物屋面的高度和雨水所具有的重力勢能，在雨水連續(xù)流經(jīng)過雨水懸吊管轉(zhuǎn)入雨水立管跌落時形成虹吸作用，并在該處管道內(nèi)形成最大負(fù)壓，屋面雨水在管道內(nèi)負(fù)壓的抽吸作用下以較高的流速被排至室外，此時的流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重力排水的流量。屋面雨水的排放過程是一個虹吸作用的結(jié)果，我們把這樣的系統(tǒng)稱為虹吸式雨水排水系統(tǒng)。

系統(tǒng)組成

屋面雨水排水系統(tǒng)一般由虹吸式雨水斗、無坡度懸吊管、懸吊裝置、立管和末端排出管組成。

1、綜述

虹吸式雨水排水系統(tǒng)管內(nèi)壓力、水流狀態(tài)是不斷變化的過程。降雨初期，雨量一般較小，懸吊管內(nèi)是有自由液面的波浪流。根據(jù)雨量大小的不同，部分情況

下初期無法形成虹吸作用，是以重力流為主的流態(tài)。隨著降雨量的增加，管內(nèi)逐漸呈現(xiàn)脈動流，拔拉流，進(jìn)而出現(xiàn)滿管氣泡流和滿管汽水混合流，直至出現(xiàn)水的單向流狀態(tài)。降雨末期，雨水量減少，雨水斗淹沒泄流的斗前水位降低到某一特定值，雨水斗逐漸開始有空氣摻入，排水管內(nèi)的虹吸作用被破壞，排水系統(tǒng)又從虹吸流狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹亓α鳡顟B(tài)。因此在整個降雨過程中，懸吊管內(nèi)的壓力和水流狀態(tài)會出現(xiàn)反復(fù)變化的情況。

2、雨水斗

一般來說，雨水斗的設(shè)計是整個虹吸系統(tǒng)的能否按設(shè)計要求工作的關(guān)鍵所在之一，它的穩(wěn)流性越好，產(chǎn)生虹吸所需的屋面匯水高度越低，總體性能就越優(yōu)越。一般雨水斗是由斗體、防水壓板、防水壓環(huán)、整流裝置以及導(dǎo)流罩組成。另外根據(jù)需要可提供通用型的絕緣底座，固定件，法蘭片，焊接片，防火保護(hù)帽等配件。虹吸式雨水斗材質(zhì)可以為鑄鐵、鋁合金或不銹鋼，其各部分有不同的結(jié)構(gòu)功能。雨水斗置于屋面層集水坑中，集水坑上部蓋有進(jìn)水格柵，主要是為了防止雜物進(jìn)入雨水斗。降雨過程中，雨水通過格柵蓋進(jìn)入雨水斗，當(dāng)匯水達(dá)到一定高度時，雨水斗內(nèi)的整流裝置將阻擋空氣從外界進(jìn)入同時消除渦流狀態(tài)，使雨水平穩(wěn)地淹沒泄流進(jìn)入排水管。虹吸式雨水斗最大限度減小了天溝的積水深度，使屋面承受的雨水荷載降至最小，同時提高了雨水斗的額定流量。

3.管材

傳統(tǒng)雨水管道為重力流管道，管材采用UPVC雨水管、焊接鋼管。而虹吸雨水排水系統(tǒng)管材一般選用不銹鋼管，因為不銹鋼管具有如下優(yōu)點：管壁薄、韌性強(qiáng)、抗沖擊、水流阻力小，并具抗腐性、抗紫外線，不結(jié)垢、無毒等優(yōu)點，材質(zhì)壽命長達(dá)50-70年；在水利條件方面摩擦系數(shù)小、不易堵塞。一般用作虹吸排水的不銹鋼管都采用焊接形式，焊接時保持管道內(nèi)壁光滑，無雜志、焊瘤，大大降低了水流損失。

4.懸吊系統(tǒng)

由于管道內(nèi)形成虹吸時，流速特別大，對管道產(chǎn)生的沖擊力特別大，容易對管道的固定系統(tǒng)產(chǎn)生破壞。虹吸雨水排水系統(tǒng)的管道固定系統(tǒng)，區(qū)別于一般的管

道固定系統(tǒng)，在業(yè)內(nèi)一般稱為“消能固定系統(tǒng)”，該系統(tǒng)根據(jù)虹吸雨水系統(tǒng)獨特的工作原理及運(yùn)行時會產(chǎn)生較大的震動，在設(shè)計時采用固定管卡分段補(bǔ)償，主要由方鋼導(dǎo)軌、懸吊滑動管卡、懸吊固定管卡、方鋼組合件、立管管卡等組成。

在某客站改造工程中，虹吸排水雨水懸吊管采取了暗埋在鋼柱內(nèi)的方式。即在直徑1m的鋼柱內(nèi)，將不銹鋼懸吊管安裝，之間部分澆灌混凝土。這種方式不僅美觀、大方，而且大大減少了管道對結(jié)構(gòu)的沖擊力。

四、施工技術(shù)1系統(tǒng)安裝工藝流程

施工準(zhǔn)備預(yù)留預(yù)埋雨水斗安裝雨水支管安裝

2.管道系統(tǒng)安裝管道安裝時嚴(yán)格控制好支、吊架之間的距離。焊接時參照《工藝管道焊接標(biāo)準(zhǔn)》，不得偷工減料，以免影響虹吸效果。

3.雨水斗安裝

雨水斗安裝時要在鋼天溝開孔，開孔尺寸為D1+10mm。誤差不大于5mm，開洞為圓形。橫向位置在天溝中央，誤差≤5毫米。縱向位置按照定位圖定位，縱向偏移誤差≤10毫米。雨水斗與金屬天溝采用氬弧焊接，焊接線為雨水斗法蘭的外邊緣，要保證焊縫質(zhì)量達(dá)到相關(guān)要求。雨水斗排出口與HDPE管道之間使用電焊管箍焊接，整體性和密封性非�？煽�。

4.虹吸式雨水系統(tǒng)灌水試驗

根據(jù)《建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50242-201*，本系統(tǒng)采用灌水試驗，灌水高度必須到每根立管上部的雨水斗。檢驗方法：將雨水管排出口封堵嚴(yán)密，從雨水斗處注入清水,系統(tǒng)灌注至水面與天溝底相平，經(jīng)1小時后，如水面下降則加水到原水面，直至水面不下降為止，同時檢查管道及接口，不滲不漏為合格。

排水干管安裝末端管道灌水試驗竣工驗收

5.虹吸效果試驗

本工程虹吸排水系統(tǒng)安裝完成后采取了兩種方式驗證了虹吸排水的優(yōu)越性。a．采用靜態(tài)水。截取一段天溝作試驗，兩端封堵，并將該系統(tǒng)的排水管道末端封堵嚴(yán)實，用自來水灌滿天溝�？焖俅蜷_管道末端的封堵，觀察排水速度和效果，發(fā)現(xiàn)虹吸排水流量大大超過了重力排水。

b．動態(tài)水計量法。選取足夠管徑的水源，安裝水表，流量控制閥，將水引致天溝。打開水源閥門，水滿到天溝深度時，及時撤掉排水管道末端封堵，同時計時。一段時間后，關(guān)閉水源閥門并停止計時。流量與時間的比值即為該系統(tǒng)的排水量q=Q/t。通過試驗證明，該虹吸排水系統(tǒng)流量測定值在誤差允許的方位內(nèi)，滿足設(shè)計值。

五、總結(jié)

通過本工程可以看出，虹吸排水系統(tǒng)比重力排水系統(tǒng)排水量大的多，能滿足大雨時的排水。而且虹吸雨水排水系統(tǒng)比重力雨水排水系統(tǒng)有以下優(yōu)點：節(jié)約管材、節(jié)約造價，現(xiàn)場施工量減少、施工方便；降低管徑節(jié)約安裝空間，管道具備自潔能力。

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