| 标题 | 压力流（虹吸式）屋面雨水排水系统设计应用 |
| 范文 | 何灼文 摘 要：随着建筑技术的不断发展，大空间、大容量、大面积的公共建筑，工业厂房、库房需求量越来越大。对屋面雨水排放技术的要求将越严格，传统的排水方式已不能完全满足现代建筑的需求。而压力流（虹吸式）雨水排水系统的应用必将是现代建筑大面积屋面排水问题的非常有效的解决方式。 关键词：压力流；雨水排水系统 1 压力流雨水排水系统原理：虹吸是利用重力作用，在管道内产生局部真空，而产生虹吸现象。它通过利用能隔离空气的雨水斗实现水、气分离，开始时由于重力作用雨水不断流向管内，使管道内逐渐产生真空。当管中的水流呈现压力流状态时，形成虹吸效应（密闭的管道系统内形成满流状，雨水因重力作用在立管处跌落产生虹吸）。不断进行排水。虹吸（屋面雨水）排水系统，是经过精密的水力计算，设计的能充分利用水的动能，在密闭的管道系统中产生连续不断的虹吸作用，实现快速、高效的排除屋面雨水。它是解决大屋面雨水排放的先进排水技术。 2 压力流雨水排水系统的特点： 广泛适用于各种不同类型、用途的建筑物；管道无需坡度敷设；降低管材的管径；现场施工量减少；更少的材料，节省安装空间；管道具有自洁能力。从设计到施工简单快捷。适用于各种类型、各种用途的建筑物屋面，包括平屋顶屋面也能适用，这一点解决了传统排水方式很难解决排除的问题；其排水悬吊管可作无坡度敷设,悬吊管始终保持同一高度，可以腾出更多有效的建筑机电、设备安装空间；相同管径排水泄流量大，可降低排水管管径或减少排水立管数量,节约安装空间；管材及管件(配件)的使用量减少；所需地下埋管量较少,有效减少现场施工量和土方开挖、回填工作量；管内水流流速大于1m/s,能使管道具有很好的自清自洁能力。 3 压力流雨水排水系统的适用条件。各种屋面排水系统的选择，除考虑安全性、经济性以外，主要应根据各种雨水排水系统的特点，结合不地以及该建筑的实际情况综合分析后确定。 3.1 雨水排水系统应优先考虑外排水，但要先征得建筑师同意。 3.2 屋面集水优先考虑天沟形式，雨水斗应设置于天沟内。 3.3 虹吸式屋面雨水排水系统适用于大型屋面的库房、工业厂房、公共建筑等。 3.4 不允许室内冒水的建筑，应采用密闭系统或外排水系统，不得采用敞开式内排水系统。 3.5 寒冷地区应尽量采用内排水系统。 3.6 单斗与多斗系统比较，一般情况下，优先采用单斗系统。但虹吸式雨水系统悬吊管上接入的雨水斗数量一般不受限制。 4 压力流雨水排水系统的设置 4.1 雨水斗的设置。布置雨水斗时，应以伸缩缝或沉降缝作为排水分水线，否则应在该缝两侧各设置一个雨水斗。雨水斗的间距应按计算确定，还应考虑建筑物的结构特点，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，主要是连接处的密封应不漏水，按不同水平面上的雨水斗分别设置单独的立管。 4.2 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，但不宜小于100mm。 4.3 悬吊管。悬吊管一般沿梁或屋架下弦布置，并应牢固的固定在其上。其客径不得小于雨水斗连接管管径，如沿屋架悬吊时，其管径不得大于300mm。悬吊管长度超过15m时，靠近墙、柱的地主应设检查口，且检查口间距不得大于20m.重力流雨水系统的悬吊管管道充满度不应大于0.8，管道坡度一般不应小于0.005，以利于流动而且便于清通。虹吸式雨水系统中的悬吊管，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。悬吊管与雨水立管连接，应采用两个45°弯头或90°斜三角。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，否则应采取预防措施。 4.4 立管。立管一般沿墙、柱明装，在民用建筑内，一般设在楼梯间、管井、走廊等处，不得设置在居住房间内。立管的管径不得小于与其连接的悬吊管管径。对于重力流雨水系统立管的上部为负压，下部为正压，所以立管是处于压力流状态，排水能力较大。而排水管埋设在地下，是整个雨水管道系统中容易出问题的薄弱环节，立管的下端宜采用2个45°弯头或大曲率半径的90°弯头接入排出管。 4.5 排出管。考虑到降雨过程中常常有超过设计重现期的雨量、或水流掺气占去一部分容积，所以在雨水排出设计时，要留有一定的余地。 4.6 埋地横管。埋地管的最小管径为200mm，最大不超过600mm，以保证水流通畅，便于清通。埋地管不得穿越设备基础及其他地下构筑物；埋地管的埋设深度，一般可参照排水管道的规定，在民用建筑中不得小于0.15m。雨水排水系统的管道材料可采用铸铁管、钢管或高密度聚乙烯管等。埋地管也可采用混凝土管、陶土管。管材屋面计算面积超过5000m2时，必须设置至少两个独立的屋面雨水排水系统。 5 虹吸式屋面雨水系统的设计计算 虹吸式屋面雨水排水系统按压力流进行计算，应充分利用系统提供的可利用水头，以满足流速和水头损失允许值的要求。水力计算的目的是合理确定客径，降低造价，使系统各节点由不同支路计算的压力差限定在一定的范围内，以保证系统安全、可靠、正常地工作。 5.1 虹吸式雨水系统水力计算的一般规定。为了保障虹吸式雨水排水系统能够维持正常的压力流排水状态，压力流雨水排水系统应符合以下规定： 5.1.1 雨水斗的设置。虹吸式雨水斗应设置在天沟或檐沟内，天沟的宽度和深度应按雨水斗的安装要求确定，一般沟的宽度不得小于550mm，沟的深度不得小于300mm.一个计算汇水面积内，不论其面积大小，均应设置不少于两个雨水斗，而且雨水斗之间的距离不应大于20m。屋面汇水最低处应至少设置一个雨水斗，同一系统中的雨水斗宜在同一个平面上。 5.1.2 几何高度。悬吊管应低于雨水斗的出口1m以上。雨水排水系统管道中的总水头损失与流出水头之和不得大于雨水管进、出口的几何高差。 5.1.3 水流速度。系统中的所有管段，管道内的设计最小流速应大于1m/s，以使管道有良好的自净能力。最大流速常发生在立管上，立管的设计流速宜小于6m/s，但不宜小于2.2m/s，以减小流动时的噪音，但最大有宜大于10m/s。立管底部接至室外窨井的排出管管内流速不宜大于1.5m/s.雨水管系统的出口应放大管径，出口的水流速度不宜大于1.8m/s，以减少水流对排水井的冲击，如出口速度大于1.8m/s，应采取消能措施，宜通过消能井溢流至室外排水管道。 5.1.4 水头损失。雨水排水系统的总水头损失和流速水头之和应小于雨水斗天沟底面与排水管出口的几何高差，其压力余量宜稍大于100pa。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，对于金属管道不得大于80kpa；对于塑料管道应视产品的力学性能而定，但不得大于70kpa。管段计算所得压力值应基本平衡，即系统中各节点的上游不同支路的计算水头损失之差，在管径小于等于DN75时，不应大于10kpa；管径小于等于DN100时，不应大于5kpa，否则应高整管径重新计算。 5.2 虹吸式雨水排水系统屋面汇水面积计算的一般要求：5.2.1 一般坡屋面按水平投影面积计算；5.2.2 高出汇水面的侧墙，应将侧墙面积的1/2折算为汇水面积。同一汇水区内高出的侧墙多于一面时，按有效受水侧墙面积的1/2折算入汇水面积； 5.2.3 高层建筑裙房屋面，应附加其高出部分侧墙面积的1/2；5.2.4 半球形屋面或斜坡较大的屋面，其汇水面积等于屋面的水平投影面积与竖向投影面积的1/2相加之和。 根据以上方法计算得出汇水面积再来计算相应雨水设计流量。 雨水设计流量： Q=k1Ψq.F 式中Q——雨水设计量（L/S） k1——流量校正值，一般取1，屋面坡度大于2.5%取1.5-2 Ψ——径流系数，屋面一般取0.9 q——设计降雨强度（L/S. m2） F——汇水面积（m2） 设计时新采用的设计降雨历时，设计降雨强度，设计雨水流量的计算，应符合国家标准的有关规定。设计重现期应根据建筑物的重要性程度，汇水区域性质，气象特征等因素确定。由于系统的水力计算充分利用了雨水水头，系统流量负荷求预留排除超设计重现期雨水的能力，因此对于一般建筑物设计重现期不宜小于2~5年，重要的公共建筑屋面，生产工艺不允许渗漏的工业厂房屋面设计重现期应根据建筑物的重要性和溢流造成的危害程度确定，不宜小于10年。 |
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