虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)施工

虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)一、系統(tǒng)概述：北京某大廈工程雨水排水系統(tǒng)采用虹吸式雨水排水系統(tǒng)，屋面面積2300平方米采用三根雨水排水立管PL1、PL2、PL3，雨水斗采用PPII型虹吸式雨水斗，其中PL1接三個(gè)PPII-89型雨水斗，PL2接兩個(gè)PPII-108型雨水斗，PL3接兩個(gè)PPII-63型雨水斗。屋面結(jié)構(gòu)設(shè)雨水排水溝，用于匯集于水。PL1水平匯水管管徑位De200mm，立管管徑為DellOmm；PL2水平匯水管管徑位Del60mm，立管管徑為DellOmm,PL3水平匯水管管徑位De63mm，立管管徑為De50mm。與重力流雨水排水系統(tǒng)相比較節(jié)約排水立管四根（約2OO米），大大節(jié)約管材，并且虹吸式雨水排水系統(tǒng)使雨水流動(dòng)產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象，改善了水力性質(zhì)，使流水通暢。二、系統(tǒng)雨水系統(tǒng)與虹吸雨水系統(tǒng)比較：-傳統(tǒng)雨水排水系統(tǒng)示意圖長久以來，人們對(duì)于屋頂雨水排水系統(tǒng)經(jīng)常采用傳統(tǒng)的帶有一定坡度的，氣水混流的，重力流屋頂雨水排水方式。但隨著近幾十年里，科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，建筑業(yè)也同樣面臨著一場(chǎng)從觀念技術(shù)到材料的大變革。人們對(duì)建筑的實(shí)用性，美觀性，科學(xué)性提出了新的要求，出現(xiàn)了一些大面積的平屋頂，各式各樣形狀及材料的屋頂。十分明顯的是，屋面雨水排水系統(tǒng)技術(shù)也急待有一個(gè)更行之有效更具先進(jìn)性的工藝系統(tǒng)的出現(xiàn)以跟整個(gè)大環(huán)境相協(xié)調(diào)。（詳見圖l）傳統(tǒng)雨水排水系統(tǒng)示意圖虹吸式雨水排水系統(tǒng)示意圖圖11、傳統(tǒng)的屋面重力流排水方式傳統(tǒng)的屋面重力流排水原理是基于利用屋面結(jié)構(gòu)上的坡度，水自然流入屋面上的雨水斗，然后水以汽水混合的狀態(tài)依靠重力作用順著立管而下。由于是汽水混合流，所以管徑計(jì)算都放大。同時(shí)由于屋頂排水本身要求具有一定的坡度，受屋頂結(jié)構(gòu)的限制，如要有效的排水，需增加雨水斗及相應(yīng)的排水立管，這些大量的立管最后匯集起來，排入城市雨水管網(wǎng)。虹吸式雨水排水系統(tǒng)示意圖圖12、虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)系統(tǒng)排水管道均按滿流有壓狀態(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)。同時(shí)，當(dāng)產(chǎn)生出虹吸作用時(shí)管道內(nèi)水流流速很高，因此系統(tǒng)具有較好的自清作用。而重力式排水設(shè)計(jì)計(jì)算不按滿流計(jì)算雨水懸吊管的敷設(shè)坡度不得小于O.OO5。虹吸排水系統(tǒng)中排水管泄流量要遠(yuǎn)大于重力排水系統(tǒng)中同一管徑排水管的泄流量，也即排除同樣的雨水流量，采用虹吸排水系統(tǒng)的排水管管徑要小于采用重力排水系統(tǒng)的排水管管徑。虹吸排水系統(tǒng)其實(shí)質(zhì)是一種多斗壓力流雨水排水系統(tǒng)。因此埋地管相對(duì)重力式排水系統(tǒng)要明顯減少。3、傳統(tǒng)雨水管道為重力流管道采用焊接鋼管焊接、UPVC粘接等。虹吸式雨水管道采用負(fù)壓排水，管道采用HDPE（高密度聚乙烯）管，根據(jù)需要可以采用法蘭連接、螺紋連接、對(duì)焊、電焊管箍連接等。它還可以和鋼管、鑄鐵管、陶管等連接。材質(zhì)輕、安裝方便。節(jié)約成本。

三、虹吸式系統(tǒng)介紹：1.虹吸式屋面排水系統(tǒng)的特點(diǎn)虹吸式排水系統(tǒng)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高度時(shí)由于采用了科學(xué)設(shè)計(jì)的防漩渦雨水斗，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(shí)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勢(shì)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(shí)形成虹吸作用，并在該處管道內(nèi)呈最大負(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。2．系統(tǒng)組成及工作情況綜述屋面雨水排水系統(tǒng)一般由虹吸式雨水斗、無坡度懸吊管、立管和雨水出戶管（排出管）組成。（圖2）OX虹吸式雨水斗雨水懸吊最大負(fù)壓點(diǎn)與大氣連通的檢查井雨水立管OX虹吸式雨水斗雨水懸吊最大負(fù)壓點(diǎn)與大氣連通的檢查井雨水立管埋地管

雨水出戶管（排出管）虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖2形成虹吸式屋面雨水排放的前提條件是：必須具備擁有良好氣水分離裝置雨水斗。在設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度下，雨水斗不摻入空氣，降雨過程中利用雨水斗與出戶管之間的高差所形成的壓差，經(jīng)屋面內(nèi)排水系統(tǒng)，從戶外排除管排出。在這一過程中，排水管道中是全充滿的滿管壓力流狀態(tài)，屋面雨水的排放過程是一個(gè)在虹吸作用的結(jié)果。因此，把這樣的系統(tǒng)稱為虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)虹吸式雨水排放系統(tǒng)管內(nèi)壓力和水的流動(dòng)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)是一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(dòng)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（根據(jù)不同的雨水斗產(chǎn)品設(shè)計(jì)而不同），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)。在整個(gè)降雨過程中，隨著降雨量的增加或減小，懸吊管內(nèi)的壓力和水流狀態(tài)會(huì)出現(xiàn)反復(fù)變

化的情況。與懸吊管相似，立管內(nèi)的水流狀態(tài)也會(huì)從附壁流逐漸向氣泡流，氣水浮化流過渡，最終在虹吸作用形成的時(shí)候，出現(xiàn)接近單向流的狀態(tài)。雨水斗一般來說，雨水斗的設(shè)計(jì)是整個(gè)虹吸系統(tǒng)的能否按設(shè)計(jì)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。圖3為一標(biāo)準(zhǔn)型的雨水斗，它是由雨水斗底座，碟片，格柵頂蓋組成。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。壓力流（虹吸式）雨水斗材質(zhì)為鑄鐵或不銹鋼。其各部分有不同的結(jié)構(gòu)功能。雨水斗置于屋面層中，上部蓋有進(jìn)水格柵。降雨過程中，雨水通過格柵蓋側(cè)面進(jìn)入雨水斗，當(dāng)屋面匯水達(dá)到一定高度時(shí)，雨水斗內(nèi)的反渦流裝置將阻擋空氣從外界進(jìn)入同時(shí)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(shí)提高了雨水斗的額定流量。圖3目前比較領(lǐng)先的產(chǎn)品，完全可以做到部分通用。它的最大優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)于不同功能及材料的屋頂系統(tǒng)，產(chǎn)品具有廣泛的適用性。換句話說，一種雨水斗通過于相應(yīng)的配件組合就能適合不同的屋頂，例如：混凝土屋頂，金屬屋頂，木屋頂，考慮人行走或綠化的屋頂，屋面不平呈梯形結(jié)構(gòu)的屋頂?shù)?。雨水斗是整個(gè)虹吸系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。對(duì)于整個(gè)虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)而言，最主要的就是要避免空氣通過雨水斗進(jìn)入整個(gè)系統(tǒng)。如果空氣直接進(jìn)入雨水斗，會(huì)在管道內(nèi)形成氣團(tuán)，這樣會(huì)大大降低系統(tǒng)排水效率，最終和傳統(tǒng)重力式排水系統(tǒng)一樣。因此，虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)所采用的雨水斗必須具有優(yōu)化設(shè)計(jì)的反渦流功能的蓋罩，防止空氣通過雨水斗入口處的水流帶入整個(gè)系統(tǒng)，并有助于當(dāng)斗前水位升高到一定程度時(shí)，形成水封完全阻隔空氣進(jìn)入。本工程雨水斗的安裝根據(jù)設(shè)計(jì)說明滿足下列要求:（1）雨水斗之間距離不大于20米。（2） 雨水斗格柵頂蓋周圍的沙礫厚度不能大于60mm，最小粒徑必須為15mm。（3） 雨水斗安裝再檐溝內(nèi)，且采用焊接件，檐溝的寬度為350mm，檐溝內(nèi)的雨水斗安裝開口為70mmx270mm。（4）雨水管是安裝在混凝土屋頂面層內(nèi)，那么屋頂至少有160mm厚。3、虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)的技術(shù)條件3.1水的持續(xù)流動(dòng)性在滿足流速大于等于0.7m/s的條件下，保證水流方向的持續(xù)流動(dòng)性是維持虹吸作用的關(guān)鍵。特別是在管道轉(zhuǎn)彎角度相對(duì)較大，甚至呈90度的時(shí)候，很有可能因?yàn)楣軆?nèi)流速的突然下降而引起虹吸作用被破壞。因此，當(dāng)水流有90度的方向改變時(shí)，此處彎頭的連接方式，必須注意設(shè)計(jì)一個(gè)銜接管，以保證流速不會(huì)突然大幅下降，而是維持上升的狀態(tài)，從而整個(gè)虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)得以正常運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)90度T型支管時(shí)，當(dāng)橫管內(nèi)水流以較快的速度沖向管壁突然遇到阻礙，在極短的時(shí)間內(nèi)速度降為零。一方面對(duì)于管壁形成極大的沖擊，另一方面，水流撞擊管壁后又以一個(gè)與初始方向相反的速度，迅速的在管內(nèi)形成回流，這樣，兩股方向相反的水流在管內(nèi)沖撞，很容易形成水塞，阻礙排水管排放，破壞虹吸作用。因此，必須采用相對(duì)較大的管徑，具體情況可根據(jù)管道的空間和環(huán)境情況來進(jìn)行選擇。水力情況最好的選擇還是設(shè)計(jì)一個(gè)避免出現(xiàn)90度變化的銜接管段。屋面水位只有當(dāng)屋面水位達(dá)到一定程度時(shí)（根據(jù)不同的雨水斗產(chǎn)品有不同的固定值），整個(gè)系統(tǒng)才真正作為一個(gè)虹吸式雨水排放系統(tǒng)工作。在某個(gè)持續(xù)的降雨過程中，開始水位低于形成虹吸作用的高度，隨著水位逐漸上升，達(dá)到這一特定值后，系統(tǒng)開始形成虹吸作用。水位一直持續(xù)，直到屋面的雨水量小于虹吸