虹吸式屋面雨水排水系统施工

虹吸式屋面雨水排水系统一、系统概述：北京某大厦工程雨水排水系统采用虹吸式雨水排水系统，屋面面积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接三个PPII-89型雨水斗，PL2接两个PPII-108型雨水斗，PL3接两个PPII-63型雨水斗。屋面结构设雨水排水沟，用于汇集于水。PL1水平汇水管管径位De200mm，立管管径为DellOmm；PL2水平汇水管管径位Del60mm，立管管径为DellOmm,PL3水平汇水管管径位De63mm，立管管径为De50mm。与重力流雨水排水系统相比较节约排水立管四根（约2OO米），大大节约管材，并且虹吸式雨水排水系统使雨水流动产生虹吸现象，改善了水力性质，使流水通畅。二、系统雨水系统与虹吸雨水系统比较：-传统雨水排水系统示意图长久以来，人们对于屋顶雨水排水系统经常采用传统的带有一定坡度的，气水混流的，重力流屋顶雨水排水方式。但随着近几十年里，科学技术的迅猛发展，建筑业也同样面临着一场从观念技术到材料的大变革。人们对建筑的实用性，美观性，科学性提出了新的要求，出现了一些大面积的平屋顶，各式各样形状及材料的屋顶。十分明显的是，屋面雨水排水系统技术也急待有一个更行之有效更具先进性的工艺系统的出现以跟整个大环境相协调。（详见图l）传统雨水排水系统示意图虹吸式雨水排水系统示意图图11、传统的屋面重力流排水方式传统的屋面重力流排水原理是基于利用屋面结构上的坡度，水自然流入屋面上的雨水斗，然后水以汽水混合的状态依靠重力作用顺着立管而下。由于是汽水混合流，所以管径计算都放大。同时由于屋顶排水本身要求具有一定的坡度，受屋顶结构的限制，如要有效的排水，需增加雨水斗及相应的排水立管，这些大量的立管最后汇集起来，排入城市雨水管网。虹吸式雨水排水系统示意图图12、虹吸式屋面雨水排放系统系统排水管道均按满流有压状态设计，因此虹吸排水系统中雨水悬吊管可做到无坡度敷设。同时，当产生出虹吸作用时管道内水流流速很高，因此系统具有较好的自清作用。而重力式排水设计计算不按满流计算雨水悬吊管的敷设坡度不得小于O.OO5。虹吸排水系统中排水管泄流量要远大于重力排水系统中同一管径排水管的泄流量，也即排除同样的雨水流量，采用虹吸排水系统的排水管管径要小于采用重力排水系统的排水管管径。虹吸排水系统其实质是一种多斗压力流雨水排水系统。因此埋地管相对重力式排水系统要明显减少。3、传统雨水管道为重力流管道采用焊接钢管焊接、UPVC粘接等。虹吸式雨水管道采用负压排水，管道采用HDPE（高密度聚乙烯）管，根据需要可以采用法兰连接、螺纹连接、对焊、电焊管箍连接等。它还可以和钢管、铸铁管、陶管等连接。材质轻、安装方便。节约成本。

三、虹吸式系统介绍：1.虹吸式屋面排水系统的特点虹吸式排水系统在降雨初期，屋面雨水高度未超过雨水斗高度时，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。2．系统组成及工作情况综述屋面雨水排水系统一般由虹吸式雨水斗、无坡度悬吊管、立管和雨水出户管（排出管）组成。（图2）OX虹吸式雨水斗雨水悬吊最大负压点与大气连通的检查井雨水立管OX虹吸式雨水斗雨水悬吊最大负压点与大气连通的检查井雨水立管埋地管

雨水出户管（排出管）虹吸式屋面雨水排放系统结构图图2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。因此，把这样的系统称为虹吸式屋面雨水排放系统虹吸式雨水排放系统管内压力和水的流动状态是不断变化的过程。降雨初期，雨量一般较小，悬吊管内是一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（根据不同的雨水斗产品设计而不同），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。在整个降雨过程中，随着降雨量的增加或减小，悬吊管内的压力和水流状态会出现反复变

化的情况。与悬吊管相似，立管内的水流状态也会从附壁流逐渐向气泡流，气水浮化流过渡，最终在虹吸作用形成的时候，出现接近单向流的状态。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。图3为一标准型的雨水斗，它是由雨水斗底座，碟片，格栅顶盖组成。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。压力流（虹吸式）雨水斗材质为铸铁或不锈钢。其各部分有不同的结构功能。雨水斗置于屋面层中，上部盖有进水格栅。降雨过程中，雨水通过格栅盖侧面进入雨水斗，当屋面汇水达到一定高度时，雨水斗内的反涡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。图3目前比较领先的产品，完全可以做到部分通用。它的最大优点在于对于不同功能及材料的屋顶系统，产品具有广泛的适用性。换句话说，一种雨水斗通过于相应的配件组合就能适合不同的屋顶，例如：混凝土屋顶，金属屋顶，木屋顶，考虑人行走或绿化的屋顶，屋面不平呈梯形结构的屋顶等。雨水斗是整个虹吸系统的关键部分。对于整个虹吸式屋面雨水排放系统而言，最主要的就是要避免空气通过雨水斗进入整个系统。如果空气直接进入雨水斗，会在管道内形成气团，这样会大大降低系统排水效率，最终和传统重力式排水系统一样。因此，虹吸式屋面雨水排放系统所采用的雨水斗必须具有优化设计的反涡流功能的盖罩，防止空气通过雨水斗入口处的水流带入整个系统，并有助于当斗前水位升高到一定程度时，形成水封完全阻隔空气进入。本工程雨水斗的安装根据设计说明满足下列要求:（1）雨水斗之间距离不大于20米。（2） 雨水斗格栅顶盖周围的沙砾厚度不能大于60mm，最小粒径必须为15mm。（3） 雨水斗安装再檐沟内，且采用焊接件，檐沟的宽度为350mm，檐沟内的雨水斗安装开口为70mmx270mm。（4）雨水管是安装在混凝土屋顶面层内，那么屋顶至少有160mm厚。3、虹吸式屋面雨水排放系统的技术条件3.1水的持续流动性在满足流速大于等于0.7m/s的条件下，保证水流方向的持续流动性是维持虹吸作用的关键。特别是在管道转弯角度相对较大，甚至呈90度的时候，很有可能因为管内流速的突然下降而引起虹吸作用被破坏。因此，当水流有90度的方向改变时，此处弯头的连接方式，必须注意设计一个衔接管，以保证流速不会突然大幅下降，而是维持上升的状态，从而整个虹吸式屋面雨水排放系统得以正常运行。当系统中出现90度T型支管时，当横管内水流以较快的速度冲向管壁突然遇到阻碍，在极短的时间内速度降为零。一方面对于管壁形成极大的冲击，另一方面，水流撞击管壁后又以一个与初始方向相反的速度，迅速的在管内形成回流，这样，两股方向相反的水流在管内冲撞，很容易形成水塞，阻碍排水管排放，破坏虹吸作用。因此，必须采用相对较大的管径，具体情况可根据管道的空间和环境情况来进行选择。水力情况最好的选择还是设计一个避免出现90度变化的衔接管段。屋面水位只有当屋面水位达到一定程度时（根据不同的雨水斗产品有不同的固定值），整个系统才真正作为一个虹吸式雨水排放系统工作。在某个持续的降雨过程中，开始水位低于形成虹吸作用的高度，随着水位逐渐上升，达到这一特定值后，系统开始形成虹吸作用。水位一直持续，直到屋面的雨水量小于虹吸