建筑屋面雨水排水系统第三部分

第6章建筑筑屋面雨水水排水系统统6.4压力流(虹吸式)雨水排水系系统6.4压力流(虹吸式)雨水排水系系统虹吸式屋面面雨水排水水系统水力力分析H6.4压力流(虹吸式)雨水排水系系统最大限度减减小了天沟沟积水深度度使屋面承受受的雨水荷荷载降至最最小使雨水斗的的出口获得得较大的淹淹没水深消除了掺提高了雨水斗的额定流量虹吸排水的的过程下沉式雨水水斗整流罩下沉式雨水水斗进水格栅接出管虹吸式雨水水斗6.4压力流(虹吸式)雨水排水系系统在雨水斗的的接出管上上，由于一一般的虹吸吸式雨水斗斗都有较大大的水头损损失，加上上雨水斗的的出水管较较细，管道道内流速较快，速度水头较较大，两项之和和与可利用用的水头之之差的绝对对值不大，，雨水斗以以下的连接接管，管道道内呈小的负压或或正压。6.4压力流(虹吸式)雨水排水系系统降雨量变化脉动流雨量较小悬吊管内的的水流状态态有自由表面面的波浪流流水的单相流流状态满管气泡流流和满管气气水乳化流流雨量大6.4压力流(虹吸式)雨水排水系系统２．悬吊管水气气流动状态态降雨末期，，雨量减少少，雨水斗斗淹没泄流流的斗前水水位降低到某一定值值，雨水斗斗开始有空空气掺入，，排水管内内的真空被被破坏，排水系系统从虹吸流工况转向重力流。在降雨的全全过程中，，悬吊管内内的压力和水流状态会随着降雨量的变变化而变化化。6.4压力流(虹吸式)雨水排水系系统在悬吊管中中，水流从从悬吊管的的最远端向向立管方向向运动，沿流动方向向，水头损损失迅速增增加，而雨雨水斗前的的水位变化化不大，即可利用的水进行分析，可知管内呈不断增大的负压，在与立管的交叉点处负压最大。6.4压力流(虹吸式)雨水排水系系统３．立管和排出出管水气流流动状态从立管与悬悬吊管交点点向下，可利用的水水头迅速增增加，大大超过因管管道长度增增加而增加加的水头损损失，立管管内的负压压值也随之很快快减少至零零，继之出出现逐渐增增加的正压压，立管底底部达到最大值值后再逐渐渐减少，正正压逐渐被被消耗，至至排水井处处与大气相通，，管道中的的压力为零零，雨水斗斗的进水水水面至排出出口的总高度差差，即有效效作用水头头，全部用用尽。6.4压力流(虹吸式)雨水排水系系统４．压力流雨水排水系系统的适用用条件各种屋面雨水水排水系统的的选择，除考考虑安全性、、经济性以外，主要应应根据各种雨雨水排水系统统的特点，结结合当地以及及该建筑的实际际情况综合分分析后确定。。6.4压力流(虹吸式)雨水排水系统统6.4.1雨水排水系统统的设置１．雨水斗的设置置布置：应以伸缩缝否则应在该缝两侧各设置一个雨水斗。雨水斗的间距：应计算确定，应考虑建筑物结构特点，如柱子的布置等，一般可采用12～24m。天沟的坡度：可采用0.003～0.006。雨水斗的安装要求：连接处密封不漏水，与屋面的连接处必须作好防水处理。２．连接管连接管应牢固地固定在建筑物的承重结构上，其管径一般与雨水斗短管的管径相同。6.4压力流(虹吸式)雨水排水系统统6.4.1雨水排水系统统的设置３．悬吊管布置：悬吊管一般沿沿梁或屋架下下弦布置，应应牢固固定管径：不得小于雨水斗连接管管径。坡度：虹吸式雨水系统的悬吊管，原则上为压力流不需要设坡度，但由于大部分时间悬吊管内可能处于非满流排水状态，宜设置不小于0.003的坡度，以便管道排空。连接：悬吊管与雨水立管连接，应采用两个45°弯头或90°斜三通。防护：悬吊管不得设置在精密机械设备，和遇水会产生危害的产品及原料的上空，否则应采取予防措施。6.4压力流(虹吸式)雨水排水系统统6.4.1雨水排水系统统的设置6.4压力流(虹吸式)雨水排水系统统6.4.2虹吸式雨水排排水系统设计计计算１．虹吸式雨雨水系统水力力计算一般规规定为了保障虹吸吸式雨水排水水系统维持正正常的压力流排水状状态，压力流雨水水排水系统应应符合以下规规定：雨水斗的设置置虹吸式雨水斗斗应设置在天沟或檐沟内，天沟的宽度度和深度应按按雨水斗的安安装要求确定定，一般沟的的宽度不小于于550mm，沟的深度不小小于300mm。6.4压力流(虹吸式)雨水排水系统统6.4.2虹吸式雨水排排水系统设计计计算几何高度悬吊管中心线线与雨水斗的的出口高差宜宜大于1m以上；雨水排水管雨水管进、出口的几何高差。计算公式水流速度系统中的所有有管段，管道道内的设计最小流速应大于1m/s，悬吊管设计计流速不宜小小于1m/s，最大流速常发生在立管管上。雨水管系的出出口应放大管径，出口的水流流速度不宜大大于1.8m/s，以减少水流流对排水井的的冲击，如出出口速度大于于1.8m/s，应采取消能措施，宜通过消能井溢流至室外排排水管道。6.4压力流(虹吸式)雨水排水系统统6.4.2虹吸式雨水排排水系统设计计计算立管的设计流速不宜小于2.2m/s；最大不宜大于于10m/s。6.4压力流(虹吸式)雨水排水系统统6.4.2虹吸式雨水排排水系统设计计计算水头损失雨水排水管道道总水头损失失与流出水头头之和不得大大于雨水管进进、出口的几几何高差；悬吊管水头损损失不得大于于压力流屋面雨水排水系统悬吊管与立管交点（转折点）处的最大负压值不得大于70~90kPa。管段计算所得压力值应基本平衡，否则应调整管径重新计算。管内流速不大大于3m/s,管道水头损失失可采用海曾—威廉公式计算管道的沿沿程水头损失失，并采用不不同的C值：(2)局部阻力损失失雨水斗的局部阻力系数数因雨水斗的结结构、尺寸、、材质不同而而有所差别。。弯头、三通通等管件的有有各自的局部部阻力系数。。国产虹吸式雨雨水斗的局部部阻力系数雨水斗型号YT50YG50YT75YG75YG100局部阻力系数1.31.32.42.45.6*6.4压力流(虹吸式)雨水排水系统统6.4.2虹吸式雨水排排水系统设计计计算(3)阻力损失估算算LL——设计长度，m；K——考虑管件阻力引入系数；钢管、铸铁管k=1.2-1.4，塑料管k=1.4-1.6.

6.4压力流(虹吸式)雨水排水系统统6.4.2虹吸式雨水排排水系统设计计计算1)计算管路阻力力损失估算

R0——计算管路等效效长度的阻力力损失，kPa/m；E——系统可以利用用的最大压力力，kPa；H——雨水斗顶面至至雨水排出口口的几何高差差，m；L0——计算管路等效效长度，m；6.4压力流(虹吸式)雨水排水系统统6.4.2虹吸式雨水排排水系统设计计计算2)悬吊管阻力损损失估算

RX0——悬吊管单位等等效长度的阻阻力损失，kPa/m；Pmax——最大允许负压压值，kPa；LX0——悬吊管路等效效长度，m；6.4压力流(虹吸式)雨水排水系统统6.4.2虹吸式雨水排排水系统设计计计算(4)管段压力计算算天沟水面和任任一计算断面面x断面之间的伯诺里方程为：由于上式中，，p1=0，v1=0，hx=H-Hx，则有：6.4压力流(虹吸式)雨水排水系统统6.4.2虹吸式雨水排排水系统设计计计算HhxHxxx6.4压力流(虹吸式)雨水排水系统统6.4.2虹吸式雨水排排水系统设计计计算Pi——i断面处管内的的压力，kPa；Hi——雨水斗顶面至至i断面的高度差差，m；vi——i断面处管内流流速，m/s；Σhi——雨水斗顶面至至i断面的总阻力力损失，kPa。6.4压力流(虹吸式)雨水排水系统统6.4.2虹吸式雨水排排水系统设计计计算ΔP——压力余量，kPa；H——雨水斗顶面与与排水管出口口的高度差，，m；vn——排水管出口的的管道流速，，m/s；Σhn——雨水斗顶面到到排水管出口口的总阻力损损失，kPa。(5)系统的余压6.4压力流(虹吸式)雨水排水系统统6.4.2虹吸式雨水排排水系统设计计计算３．水力计算算方法(１)根据建筑物的设计图，计算排水屋面的水平投影面积和汇水面积。(２)计算总的降雨量确认当地气象资料如降雨强度和重现期。(３)布置雨水斗

选择压力流雨水斗的规格和额定流量，计算各汇水面积需要雨水斗的数量。6.4压力流(虹吸式)雨水排水系统统6.4.2虹吸式雨水排排水系统设计计计算(４)绘制制水水力力计计算算管管系系图图确定定雨雨水水斗斗、、悬悬吊吊管管、、立立管管和和排排出出管管（（接接至至的平面和空间位置。绘制雨水排水系统的水力计算管系图，并确定节点和管段，为各节点和管段编号。(５)计算系统中雨水斗至系统出口之间的高度差H，最远的雨水斗到系统出口的管道长度L；并确定系统的计算管长LA。估算：铸铁管的局部水头损失当量长度为管道长度的0.2倍；塑料管当量长度为管道长度的0.6倍。故：金属管计算管长可按LA=1.2L；塑料管计算管长可按LA=1.6L估算。6.4压力力流流(虹吸吸式式)雨水水排排水水系系统统6.4.2虹吸吸式式雨雨水水排排水水系系统统设设计计计计算算6.4压力力流流(６)估算算单单位位长长度度(７)根据管段流量和水力坡度，查压力流雨水排水系统水力计算图确定管径，水流速度应不小于1m/s；(８)检查系统的高度和立管管径的关系应满足设计要求；如不满足，需调整系统布置，增加立管，减小管径。(9）计算系统的压力降hf=iLA，有多个计算管段时，应逐段计算后累计；6.4压力力流流(虹吸吸式式)雨水水排排水水系系统统6.4.2虹吸吸式式雨雨水水排排水水系系统统设设计计计计算算(10)检查查是否否满满足足：：H－hf≥1m；悬吊吊管管与与雨雨水水斗斗出出口口的的高高差差应应大大于于1m系统统出出口口处处并计算系统的悬吊管末端的负压绝对值，应小于0.09MPa,即立管最高处的最大负压值，检查各节点压力平衡状况，管径≤75时，ΔPi≤10KPa 管径≥100时，ΔPi≤5KPa如负压值或节点压力平衡不满足要求，应调整管径，重新计算，达到要求为止。压力力流流雨雨水水排排水水系系统统的的适适用用条条件件4.9.10建筑筑