关于虹吸雨水系统在高层建筑中的应用

屋面雨水的排放。目前，很多高层住宅项目也广泛的采用该系统。
其关键技术为不掺气的新型雨水斗，该种雨水斗采用特殊的构造， 使雨水在进入雨水排放系统前得到整流，最大限度地将空气隔离在
雨水排放系统之外，为系统内形成满管流提供条件。
第二部分：虹吸雨水排水系统
二、虹吸雨水排水系统工作原理：
1、屋面雨水排水的三种流态： 在雨水降水过程中，当降雨达到一定程度后，降雨量由小到 大，再由大到小，天沟中的雨水从少到多，雨水排水系统经历着 完全重力流、两项流和完全满流的压力流，达到完全满流后，随
统一旦发生渗漏，并不易发现。当突然出现暴雨的降雨强度，则可能立即造
成整个系统崩溃。进而因为屋面雨水无法及时排放，超过屋面可负荷的荷载 强度，引起屋面坍塌。当然，微小的不密封并不一定会造成渗漏，但是足以
造成漏气，一旦排水管道内出现气团，虹吸式排水的效率马上大大降低，严
重的甚至会破坏虹吸作用。
第二部分：虹吸雨水排水系统
第二部分：虹吸雨水排水系统
第二部分：虹吸雨水排水系统
理论上来讲虹吸现象是完全的满管流，但由于降雨情况的随机性，降雨强
度往往符合正态分布（见下图）
第二部分：虹吸雨水排水系统
即在一次完整的降雨过程中，降雨最大强度往往只持续几分钟。只 有在此瞬间才能达到完全的满管流状态。因此尽管虹吸式屋面雨水排水 系统按虹吸满管流流态设计，但系统并不是始终在虹吸满管流流态下工 作。它以重力流方式开始，系统处于波浪流和脉冲流流态。随着雨量的 增大，斗前水深逐步增大，系统流态逐步过渡到活塞流和泡沫流并间隙 性的出现虹吸满管流流态，虹吸的形成使系统排水能力突然增大，斗前 水深又会回落，系统重新回到重力流方式。这种变换会持续一段时间直 到降雨量进一步增大，使斗前水深趋向稳定，系统渗气量近一步减少， 进入稳定的虹吸满管流流态。（见下图）
关于虹吸雨水系统在高层 建筑中的应用
北京绿城银石置业有限公司 2010年6月
概
述
建筑雨水排水系统是建筑物给排水系统的重要组成部分，它的任务是 及时排除降落在建筑物屋面的雨水、雪水，避免形成屋顶积水对屋顶造 成威胁，或造成雨水溢流、屋顶漏水等水患事故，以保证人们正常生活 和生产活动。屋面雨水的排除方式按照雨水管道的位臵分为内排水系统 和外排水系统。排除方式的选择应根据建筑物的类型、建筑结构形式、 屋面面积大小、当地气候条件以及生产生活要求，并通过经济技术比较 确定。一般情况下，高层建筑多采用内排水系统，但对于建筑立面没有 严格要求的高层住宅也可以采用外排水系统。
不得小于135º。 具体方式见下页示意图所示：
第一部分：屋面雨水排水系统排水方式
雨水内排水系统示意图
第二部分：虹吸雨水排水系统
一、虹吸雨水系统的发展史 二、虹吸雨水排水系统工作原理 三、虹吸排水系统与重力流排水系统的比较 四、虹吸雨水系统产品选用要点 五、虹吸雨水排水系统的应用 六、虹吸雨水排水系统在北京霄云路项目的应用 附件：虹吸雨水产品厂家
6.埋地横管 密闭系统一般采用悬吊管架空排至室外，不设埋地横管；敞开系统， 室内设有检查井，检查井之间的管为埋地敷设。 7.附属构筑物：检查井、排气井等 雨水常常把屋顶的一些杂物冲进管道，为便于清通，室内雨水埋地管 之间要设臵检查井。设计时应注意，为防止检查井冒水，检查井深度
不得小于0.7m。检查井内接管应采用管顶平接，而且平面上水流转角
第一部分：屋面雨水排水系统排水方式
第一部分：屋面雨水排水系统排水方式
2.连接管
连接雨水斗与悬吊管的短管。 3.悬吊管 悬吊管与连接管和雨水立管连接。 4.立管
接纳雨水斗或悬吊管的雨水，与排出管连接。
5.排出管 将立管的水输送到地下管道中，雨水排出管设计时，要留有一定的余 地。
第一部分：屋面雨水排水系统排水方式
第二部分：虹吸雨水排水系统
（3）虹吸式屋面雨水排放系统的辅助固定系统： 在虹吸式屋面雨水排放过程中，存在汽水混合流的排水过程，在这一
过程中，系统内的气泡会在压力的作用下破裂，使整个管道说系统产生剧
烈振动，因此，为保证系统的正常运行，管道振动的危害是一个不容忽视 的问题，如果振动不加以防范，可能会影响减少建筑结构的使用寿命，也
第二部分：虹吸雨水排水系统
虹吸式雨水斗材质通常为HDPE、铸铁或不锈钢。其各部分有不同的结构 功能。雨水斗臵于屋面层中，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 装臵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。 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。
第一部分：屋面雨水排水系统排水方式 第二部分：虹吸雨水排水系统
第一部分：屋面雨水排水系统排水方式
第一部分：屋面雨水排水系统排水方式
第一部分：屋面雨水排水系统排水方式
※檐沟外排水：
一般用于居住建筑，屋面面积比较小
的公共建筑和单跨工业建筑，屋面雨水汇 集到屋顶的檐沟里，然后流入雨落管，沿
雨落管排泄到地下管沟或排到地面。雨水
雨水内排水系统的组成： 雨水内排水系统由天沟、雨水斗、连接管、悬吊管、立管、排出管
等部分组成。
1.雨水斗 雨水斗是整个雨水管道系统的进水口，主要作用是最大限度的排泄 雨、雪水；对进水具有整流、导流作用，使水流平稳，以减少系统的 掺气；同时具有拦截粗大杂质的作用。 目前国内常用的雨水斗为65型、79型、87型雨水斗、平蓖雨水斗、 虹吸式雨水斗等。
可能会导致整个系统的破坏，安装固定系统的主要功能之一是吸收这些振
动，从而避免振动对建筑结构产生影响；另外，固定系统，使管道与建筑 的结构脱离开来，把大管段涨缩分成若干小管段涨缩，通过wenku.baidu.com定系统吸收
，从而可以取消伸缩节，保证虹吸不因管道的缝隙而破坏。
第二部分：虹吸雨水排水系统
故此，虹吸式屋面雨水排放系统有一个非常重要的要求，就是对管道
第二部分：虹吸雨水排水系统
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。
雨水斗的设计安装也有一定严格的要求:
①雨水斗离墙至少1米。 ②雨水斗之间距离一般不能大于20米。
※天沟外排水：
一般用于排除大型屋面的雨、雪
水。特别是多跨度的厂房屋面，多采
用天沟外排水。所谓天沟，是指屋面 上在构造上形成的排水沟，接受屋面
的雨雪水。雨雪水沿天沟流向建筑物
的两端，经墙外的立管排到地面或排 到雨水管道。雨水立管选用及布臵原
则同檐沟外排水。
第一部分：屋面雨水排水系统排水方式
※雨水内排水系统：
着雨水的减少又会进行两项流和完全重力流。特大暴雨时，系统
可能一直处于完全满流的压力流状态。而当小雨时，系统可能仅 为完全重力流状态。因此，雨水排水系统是一个非定常流状态。
第二部分：虹吸雨水排水系统
第二部分：虹吸雨水排水系统
2、虹吸雨水排水系统工作原理：
（1）虹吸原理：
虹吸现象是我们在日常生活经常遇到的，它主要是以密闭系统中 由于流体在重力作用下迅速下降所产生的局部负压为击发动力所形成 的流体持续流动的现象。
第二部分：虹吸雨水排水系统
一、虹吸雨水系统的发展史： 虹吸雨水排放系统最早应用于欧洲，从20世纪60年代起步，发 展到现在已经有近50年的历史了，而我国直到90年代初才从德国引
进。经过十几年大量的试验和深入的研究，我国已经成功的研制出
压力流（虹吸）屋面雨水排放系统。 虹吸式雨水排放系统适用于工业厂房、库房、公共建筑的大型
Ⅰ单斗雨水排水系统系统： 悬吊管上只连接单个雨水斗的系统。 Ⅱ多斗雨水排水系统系统： 悬吊管上连接多个雨水斗（一般不得多于4个）的系统。
在条件允许的情况下，应尽量采用单斗排水，以充分发挥管道系统
的排水能力，单斗系统的排水能力大于多斗系统。多斗系统的排水量 大约为单斗的80% 。
第一部分：屋面雨水排水系统排水方式
立管多采用塑料管或镀锌铁皮管，断面为 圆形或矩形。圆形塑料管管径为100～ 200mm，圆形镀锌铁皮管管径为75～100 mm，矩形断面镀锌铁皮管的矩形尺寸一般 为80mm×l00mm或80mm×l20mm。一般民用 建筑水落管的间距为8～16m，一根水落管 服务面积不大于250m2。
第一部分：屋面雨水排水系统排水方式
雨水内排水是指屋面设雨水斗，雨水管道设臵在建筑内部的雨水排水系 统。
雨水内排水系统适用于屋面跨度大、屋面曲折（壳形、锯齿形）、屋面
有天窗等设臵天沟有困难的情况，以及高层建筑、建筑立面要求比较高的 建筑、大屋顶建筑，寒冷地区的建筑等不宜在室外设臵雨水立管的情况，
多采用内排水。
第一部分：屋面雨水排水系统排水方式
如图所示，图中的软管就是一个简单的虹吸系 统，当软管中充满水时由于重力的作用管中水 负 压 区
位迅速下降，在箭头所示区域产生负压，此时
由于软管上端的水面直接和大气相通产生压差， 水就会在压力作用下源源不断的从桶中抽出。
第二部分：虹吸雨水排水系统
（2）虹吸雨水系统原理： 虹吸雨水排放是以雨水在高处所具有的势能为排放动力，依靠独 特的雨水斗设计，[当斗前水深达到一定的高度时（32mm-55mm）就 可完全实现气水分离]，并调节各段管径实现虹吸式雨水的排放。其 形成过程经历三种流态，重力流、两相流、满管压力流。在降雨初 期，雨水刚刚汇集，雨水斗前水深不大，斗内不能有效阻止空气进 入，此时其流态为非满管流，气水逆向流动，此阶段为重力流；随 暴雨的发展，雨水越聚越多，斗前水深加大，空气进入的越来越少 ，管道内形成断断续续的满管流和掺有气泡的满管流——两相流； 当斗前水深达到一定高度，不再有空气掺入时，便形成满管压力流 态。
第二部分：虹吸雨水排水系统
波浪流
脉冲流
活塞流
泡沫流
虹吸满管压力流
第二部分：虹吸雨水排水系统
3、虹吸排水系统的组成：
虹吸式屋面雨水排水系统由虹吸式雨水斗及系统管道（立管、无坡 度悬吊管和雨水出户管）组成。
（1）虹吸式雨水斗：
如上图所示，标准型的虹吸式雨水斗，由虹吸雨水斗斗体，反气旋
板，雨水斗格栅盖组成。另外根据需要可提供通用型的隔热绝缘底座， 固定件，法兰片，焊接片等配件。
③平屋顶上如果是沙砾层，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。 ④如果雨水斗是安装在檐沟内，且采用焊接件的话，檐沟的宽度至少是
350mm。
⑤如果雨水管是安装在混凝土屋顶面层内，那么屋顶至少有160mm厚。
第二部分：虹吸雨水排水系统
（2）系统管道： 管道作为虹吸式屋面雨水排放系统最主要的部分，必须确保系统安全可 靠，高效持续的运行。虹吸式系统作为一个特殊的排水系统，其管道必须保 证完全的密封性和完备的防火措施，并且做到尽可能降低噪声，吸收震动， 抗击冲击外力，最大程度满足抗温度变化引起的形变。 管道的完全抗渗漏并不意味着系统密封性得到满足。一般情况下，对于 抗渗漏的要求是允许发生小范围的渗漏，只要有补救措施即可。但是虹吸系
系统进行固定，虹吸式雨水管道系统的固定装臵包括与管道平行的方形 钢导轨，管道与方形钢导轨间的连接管卡(根据不同的管径，每隔0.8至
1.6米布臵管卡)，用于固定钢导轨的吊架及镀锌角钢。安装固定系统还
包括管卡配件，这些配件可以固定管道的轴向，利用锚固管卡安装在管 道的固定点。
由于虹吸系统是利用负压排水的，因此管道的管壁必须具备相当的承
压能力。但是也不是完全的刚性体。因为虹吸系统的负压一般不大于0.08Mpa。过大的负压会导致管内水流流速过快，发生气蚀现象，对于金 属管道或者是金属质地的连接处产生极大的伤害（-0.09Mpa已经接近气 蚀的临界值）。同时负压过高也会给系统带来极大的震动，减少系统的 使用寿命。 管道和配件都必须具备阻燃的条件，当建筑物一处发生火灾时系统能 够防止火灾被迅速传递到建筑物的其他部分。所以，材料本身的阻燃性 并不是最重要的，整个管道系统的防火扩散性才是将灾害损失降至最低 的关键。