虹吸式与重力流排水区别

虹吸式与重力流排水区别虹吸式屋顶雨水水系统的原理理就是依靠特特殊的雨水斗斗的设计，实实行汽水分离离，从而使雨雨水立管中为为満流状态，当当立管中的水水达到一定的的容量时，虹虹吸作用就产产生了。在降降雨过程中，由由于连续不断断的虹吸作用用，整个系统统得以令人惊惊奇的快速排排除屋顶上的的雨水。虹吸系统简介1.1虹吸式式屋面排水系系统的特点虹吸式式排水系统在在降雨初期，屋屋面雨水高度度未超过雨水水斗高度时，整整个排水系统统工作状况与与重力排水系系统相同。随着降雨的持持续，当屋面面雨水高度超超过雨水斗高高度时由于采采用了科学设设计的防漩涡涡雨水斗，通通过控制进入入雨水斗的雨雨水流量和调调整流态减少少漩涡，从而而极大地减少少了雨水进入入排水系统时时所夹带的空空气量，使得得系统中排水水管道呈满流流状态，利用用建筑物屋面面的高度和雨雨水所具有的的势能，在雨雨水连续流经经过雨水悬吊吊管转入雨水水立管跌落时时形成虹吸作作用，并在该该处管道内呈呈最大负压。屋屋面雨水在管管道内负压的的抽吸作用下下以较高的流流速被排至室室外。1.2虹吸式式与重力式与与面雨水排放放系统的区别别虹吸式屋面雨水水排放系统系系统排水管道道均按满流有有压状态设计计，因此虹吸吸排水系统中中雨水悬吊管管可做到无坡坡度敷设。同同时，当产生生出虹吸作用用时管道内水水流流速很高高，因此系统统具有较好的的自清作用。而而重力式排水水设计计算不不按满流计算算，雨水悬吊吊管的敷设坡坡度不得小于于0.005。虹吸排水系统中中排水管泄流流量要远大于于重力排水系系统中同一管管径排水管的的泄流量，也也即排除同样样的雨水流量量，采用虹吸吸排水系统的的排水管管径径要小于采用用重力排水系系统的排水管管管径。虹吸排水系统其其实质是一种种多斗压力流流雨水排水系系统。因此埋埋地管相对重重力式排水系系统要明显减减少。目前该系统在国国内应用刚刚刚开始，而在在国际上该系系统已有近二二十年的应用用历史，涉及及建筑有航站站楼(法国戴高乐乐机场航站楼楼、香港新机机场航站楼、瑞瑞士苏黎世机机场航站楼)、展览馆(香港会展中中心)、体育场(丹麦哥本哈哈根足球场、澳澳大利亚悉尼尼体育场)、工业厂房(奥地利克莱莱斯勒汽车厂厂、法国雪铁铁龙汽车厂)、商业中心心、停车场、货货运仓库、办办公大楼等等等。据不完全全统计，采用用吉博力虹吸吸排水系统的的工程项目有有近4万个，约3000万m2屋面排水面面积。2．系统组成成及工作情况况2.1综述屋面雨水排水系系统一般由虹虹吸式雨水斗斗、无坡度悬悬吊管、立管管和雨水出户户管（排出管管）组成。形成虹吸式屋面面雨水排放的的前提条件是是：必须具备备拥有良好气气水分离装置置雨水斗。在在设计降雨强强度下，雨水水斗不掺入空空气，降雨过过程中利用雨雨水斗与出户户管之间的高高差所形成的的压差，经屋屋面内排水系系统，从户外外排除管排出出。在这一过过程中，排水水管道中是全全充满的满管管压力流状态态，屋面雨水水的排放过程程是一个在虹虹吸作用的结结果。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，雨水水量减少，雨雨水斗淹没泄泄流的斗前水水位降低到某某一特定值（根根据不同的雨雨水斗产品设设计而不同），雨雨水斗逐渐开开始有空气掺掺入，排水管管内的虹吸作作用被破坏，排排水系统又从从虹吸流状态态转变为重力力流状态。在整个降雨过程程中，随着降降雨量的增加加或减小，悬悬吊管内的压压力和水流状状态会出现反反复变化的情情况。与悬吊管相似，立立管内的水流流状态也会从从附壁流逐渐渐向气泡流，气气水浮化流过过渡，最终在在虹吸作用形形成的时候，出出现接近单向向流的状态。2.2雨水斗斗一般来说，雨水水斗的设计是是整个虹吸系系统的能否按按设计要求工工作的关键所所在之一，它它的稳流性越越好，产生虹虹吸所需的屋屋面汇水高度度越低，总体体性能就越优优越。标准型的雨水水斗，它是由由雨水斗底座座（PE材料），碟碟片（ASA），格栅顶顶盖(PE)组成。另外外根据需要可可提供通用型型的绝缘底座座，固定件，法法兰片，焊接接片，防火保保护帽，微型型加热电圈等等配件。压力流(虹吸式式)雨水斗材质质为HDPE、铸铁或不不锈钢。其各各部分有不同同的结构功能能。雨水斗置置于屋面层中中，上部盖有有进水格栅。降降雨过程中，雨雨水通过格栅栅盖侧面进入入雨水斗，当当屋面汇水达达到一定高度度时，雨水斗斗内的反涡流流装置将阻挡挡空气从外界界进入同时消消除涡流状态态，使雨水平平稳地淹没泄泄流进入排水水管。虹吸式式雨水斗最大大限度减小了了天沟的积水水深度，使屋屋面承受的雨雨水荷载降至至最小，同时时提高了雨水水斗的额定流流量。目前比较领先的的产品，完全全可以做到部部分通用。它它的最大优点点在于对于不不同功能及材材料的屋顶系系统，产品具具有广泛的适适用性。换句句话说，一种种雨水斗通过过于相应的配配件组合就能能适合不同的的屋顶，例如如：混凝土屋屋顶，金属屋屋顶，木屋顶顶，考虑人行行走或绿化的的屋顶，屋面面不平呈梯形形结构的屋顶顶等。雨水斗斗是整个虹吸吸系统的关键键部分。对于于整个虹吸式式屋面雨水排排放系统而言言，最主要的的就是要避免免空气通过雨雨水斗进入整整个系统。如如果空气直接接进入雨水斗斗，会在管道道内形成气团团，这样会大大大降低系统统排水效率，最最终和传统重重力式排水系系统一样。因此，虹虹吸式屋面雨雨水排放系统统所采用的雨雨水斗必须具具有优化设计计的反涡流功功能的盖罩，防防止空气通过过雨水斗入口口处的水流带带入整个系统统，并有助于于当斗前水位位升高到一定定程度时，形形成水封完全全阻隔空气进进入。雨水斗的设计安安装也有一定定严格的要求求:（1）雨水斗离墙墙至少1米。（2）雨水斗之之间距离一般般不能大于20米。（3）平屋顶上上如果是沙砾砾层，雨水斗斗格栅顶盖周周围的沙砾厚厚度不能大于于60mm，最小粒径径必须为15mm。（4）如果雨水水斗是安装再再檐沟内，且且采用焊接件件的话，檐沟沟的宽度至少少是350mm，檐沟内的的雨水斗安装装开口为70mm×2700mm至290mmm×2900mm。（5）如果雨水水管是安装在在混凝土屋顶顶面层内，那那么屋顶至少少有160mm厚。（6）断面呈连连续梯形的屋屋面雨水斗开开口，为安装装固定件，尺尺寸必须是280mmm×2880mm，如果开口口大于300mmm×3000mm，屋顶则需需加固。（7）如果屋顶顶是混凝土的的，雨水斗下下连的雨水管管管径至少是是35mm(用电焊管箍箍连接件连接接)，与此对应应的屋顶厚度度是180mm至190mm。（8）带隔离层层的屋顶隔离离层厚度至少少40mm。如果隔离离层厚于180mm，雨水斗的的底座必需延延伸至能与管管径56mm的连接管相相连的恰当长长度。2.3系统管管道管道作作为虹吸式屋屋面雨水排放放系统最主要要的部分，必必须确保系统统安全可靠，高高效持续的运运行。虹吸式式系统作为一一个特殊的排排水系统，其其管道必须保保证完全的密密封性和完备备的防火措施施，并且做到到尽可能降低低噪声，吸收收震动，抗击击冲击外力，最最大程度满足足抗温度变化化引起的形变变。管道的完全抗渗渗漏并不意味味着系统密封封性得到满足足。一般情况况下，对于抗抗渗漏的要求求是允许发生生小范围的渗渗漏，只要有有补救措施即即可。但是虹虹吸系统一旦旦发生渗漏，并并不易发现。当当突然出现暴暴雨的降雨强强度，则可能能立即造成整整个系统崩溃溃。进而因为为屋面雨水无无法及时排放放，超过屋面面可负荷的荷荷载强度，引引起屋面坍塌塌。当然，微小的的不密封并不不一定会造成成渗漏，但是是足以造成漏漏气，一旦排排水管道内出出现气团，虹虹吸式排水的的效率马上大大大降低，严严重的甚至会会破坏虹吸作作用。由于虹吸系统是是利用负压排排水的，因此此管道的管壁壁必须具备相相当的承压能能力。但是也也不是完全的的刚性体。因因为虹吸系统统的负压一般般不大于-0.088Mpa。过大的负负压会导致管管内水流流速速过快，发生生气蚀现象，对对于金属管道道或者是金属属质地的连接接处产生极大大的伤害（-0.099Mpa已经接近气气蚀的临界值值）。同时负负压过高也会会给系统带来来极大的震动动，减少系统统的使用寿命命。管道和和配件都必须须具备阻燃的的条件，当建建筑物一处发发生火灾时系系统能够防止止火灾被迅速速传递到建筑筑物的其他部部分。所以，材材料本身的阻阻燃性并不是是最重要的，整整个管道系统统的防火扩散散性才是将灾灾害损失降至至最低的关键键。HDPE管材的的优势承压性能良好，管管壁在外荷载载作用下，不不会破裂。能能抵抗冲击压压力，减少水水锤冲击破坏坏，保证系统统的安全运行行，维持虹作作用的负压。管道连接方式方方便灵活。管管道可根据需需要，采用不不同的连接方方法，如：对对焊、电焊管管箍连接、法法兰连接、螺螺纹连接、伸伸缩管接头等等。HDPE还可以和钢钢管，铸铁管管，陶瓷管等等其它管材的的管道连接。只只需通过专门门的加热电焊焊机就可以进进行操作。HDPE管道是在热热力条件下生生产的，材料料本身的张力力在制造过程程中已消减，所所以成品以后后可能产生的的尺寸微变不不会有任何危危害，将热胀胀冷缩引起的的危害降至最最小。从物理和化学性性质上看，HDPE管道的防腐腐能力极强，不不受各种酸、碱碱、盐所引起起的电化学反反应的影响。HDPE管道比金属属管更耐磨损损。抗极端温温度在–400cc～1000c。管子重量量轻，施工方方便，可以事事先预制，安安装工效大大大提高。HDPE管作为为一种新型的的节能管材，从从我国目前建建筑行业住宅宅产业化，设设计标准化，材材料集约化，建建筑生产施工工工厂化，管管理科学化的的发展趋势来来看，是有很很大的发展潜潜力。2.4辅助的固定定系统安装固固定系统的主主要功能是辅辅助安装与固固定管道。虹吸式雨水管道道系统的固定定装置包括与与管道平行的的方形钢导轨轨，管道与方方形钢导轨间间的连接管卡卡(根据不同的的管径，每隔隔0.8至1.6米布置管卡)，用于固定定钢导轨的吊吊架及镀锌角角。安装固定定系统还包括括管卡配件，这这些配件可以以固定管道的的轴向，利用用锚固管卡安安装在管道的的固定点。汽水混合流的排排水过程中，有有一个非常重重要的要求，是是关于在系统统各部位内负负压的限制，规规定负压不得得低于-0.8公斤。其原原因在于，当当负压在-0.92公斤左右时时，系统内的的气泡会在压压力的作用下下破裂，使整整个管道说系系统产生剧烈烈振动。因此，为为保证系统的的正常运行，管管道振动的危危害是一个不不容忽视的问问题。如果振振动不加以防防范，可能会会影响减少建建筑结构的使使用寿命，也也可能会导致致整个系统的的破坏。安装装固定系统的的主要功能之之一是吸收这这些振动，从从而避免振动动对建筑结构构产生影响。由于温度的变化化，管道必然然会发生热胀胀冷缩的现象象。在系统内内部形成拉力力或压力，对对于管道连接接处形成作用用。安装固定系统统可以防止在在刚性安装的的排放系统中中，由于热胀胀冷缩受到阻阻隔而产生的的力会对建筑筑结构的破坏坏，吸收热胀胀冷缩导致的的管道位移。同同时，还可以以避免管道因因为悬挂受力力而变形。无论是系统震动动带来的外力力，还是热胀胀冷缩引起的的内力，甚至至是悬挂管道道承受的重力力，都由连接接件传至方形形导轨，避免免引起系统的的变化，减少少对于建筑结结构的影响。固定系系统除了可以以起到固定管管道，转移管管道受力的作作用，还有助助于增加屋面面到水平管的的间距，而不不影响管道的的水平受力。总而言之，固定定系统虽然是是虹吸式雨水水排放系统的的辅助部分，却却起到至关重重要的保护的的作用。3．虹吸式屋面面雨水排放系系统的技术条条件3.1水的持持续流动性在满足流速大于于等于0.7m//s的条件下，保保证水流方向向的持续流动动性是维持虹虹吸作用的关关键。特别是是在管道转弯弯角度相对较较大，甚至呈呈90o的时候，很很有可能因为为管内流速的的突然下降而而引起虹吸作作用被破坏。因此，当水流有有90o的方向改变变时，此处弯弯头的连接方方式，必须注注意设计一个个衔接管段，以以保证流速不不会突然大幅幅下降，而是是维持上升的的状态，从而而整个虹吸式式屋面雨水排排放系统得以以正常运行。当系统中出现990oT型支管时，当当横管内水流流以较快的速速度冲向管壁壁突然遇到阻阻碍，在极短短的时间内速速度降为零。一一方面对于管管壁形成极大大的冲击，另另一方面，水水流撞击管壁壁后又以一个个与初始方向向相反的速度度，迅速的在在管内形成回回流，这样，两两股方向相反反的水流在管管内冲撞，很很容易形成水水塞，阻碍排排水管排放，破破坏虹吸作用用。因此，必必须采用相对对较大的管径径，具体情况况可根据管道道的空间和环环境情况来进进行选择。水水力情况最好好的选择还是是设计一个避避免出现90o变化的衔接接管段。3.2气水混混合流的存在在当系统统管道内形成成虹吸作用时时，由于可供供使用的管道道管径不一定定恰好是计算算所得的管径径尺寸，因此此管道内部会会有很多溶解解在水中的小小气泡，并不不是完全理想想化的液体单单相流。这些些微小气泡在在流动过程中中会逐渐释放放，然而这种种气水混合流流而非气水两两相流的流态态，仍可以被被看作虹吸作作用是允许存存在的状态，并并不影响虹吸吸作用的形成成，也不影响响系统的排水水能力。但是，溶解在水水中的气泡并并不意味着管管道内的气团团。如果排水水管道内，中中间部分是气气团，沿壁部部分是水流，这这样就是传统统重力雨水排排放系统的管管内流态。管管道内气团的的存在，严重重影响虹吸作作用时管内满满流状态的形形成，水流在在管内的充满满度相当低，大大大减小了系系统的排水能能力。3.3系统的的一体性和密密封性为保证虹吸排水水的产生和持持续作用，就就要求从雨水水斗到管道系系统的整套排排放系统必须须是一体的，各各部分紧密相相连。如果雨水斗有一一个完全敞开开的入口，空空气就会在水水流旋转作用用的带动下，从从入口出进入入整个雨水排排放系统，这这样就根本无无法形成满流流的虹吸状态态，整个系统统也不再是高高效的虹吸式式排放系统了了，实际上已已经作为一个个传统的重力力式排水系统统在工作了。但是，重重力式排放系系统为了达到到比较好的排排放效果，在在安装管道时时要求悬吊管管的最小坡度度为2%。而虹吸式式系统的悬吊吊管安装坡度度为零，没有有重力势能的的作用，整个个系统无法有有效进行排水水。因此，只只有当雨水口口的入口处半半敞开时，才才能有效阻止止空气随时进进入系统，当当斗前水深满满足一定要求求时，能够形形成水封，完完全隔断空气气，迅速形成成虹吸作用。除了必必须保证入口口处有效阻止止空气进入，还还必须保证系系统管道中没没有空气进入入。所以，另另一个要求就就是系统的完完全密封性，要要保证管道无无渗漏。为此，配配件连接时不不能采用橡胶胶密封圈，用用承插的方式式进行连接（见见图9-1）。这样系系统的气密性性很难得到有有效保证，容容易导致管道道渗漏。因为为在虹吸作用用时，管道内内的管流是压压力流的状态态，一方面管管壁承受压力力，承插口处处同样受压，容容易发生渗漏漏；另一方面面，一旦发生生渗漏，则管管内压力状态态改变，影响响正常的虹吸吸作用。3.4屋面水位只有当当屋面水位达达到一定程度度时（根据不不同的雨水斗斗产品有不同同的固定值），整整个系统才真真正作为一个个虹吸式雨水水排放系统工工作。在某个个持续的降雨雨过程中，开开始水位低于于形成虹吸作作用的高度，随随着水位逐渐渐上升，达到到这一特定值值后，系统开开始形成虹吸吸作用。水位位一直持续，直直到屋面的雨雨水量小于虹虹吸系统的排排水能力为止止。但是，水水位必须严格格