虹吸式雨水斗原理

虹吸式雨水斗原理

【篇一：虹吸排雨水系统设计原理】

虹吸排雨水系统设计原理

近几年来，屋面虹吸排雨水系统在国内众多大、中、小型建筑应用

像雨后春笋般展现，为不少建筑设计师解除了诸多建筑造型的限制，现代建筑的复杂性，以及建筑界与工程界提出的严格要求，常常使

得落后于现代先进建筑科技的传统屋面排水方案不具有可行性，如

排水量大，重力排水系统影响建筑造型；室内排雨悬吊管放坡影响

室内使用空间，排水管与建筑不协调。同时把屋面排雨水设计带到

新的领域。自从uv排水系统在1968年发明以来，第一个uv系统（1968年发明）提供了屋面排水技术的突破，它在雨水斗周围的水

深达到一定高度时，可以避免空气通过雨水斗进入排水管内。世界

各国越来越多对虹吸排雨水系统的研究。，一些科学家和工程师，

如bernouilli， prandtl， darcy， weisbach， colebroke等建立

起来的设计理论便可以用来进行精确的满管流排水系统的设计，这

项技术对于建筑界的贡献立即表现出来。

一、虹吸系统基本原理介绍

原理简介

基本上，屋面雨水排放系统可分为重力流系统与满管流或虹吸系统。重力流系统

在重力流系统中，水沿着立管的管壁流下。一般情况下，管材断面

约1/5-1/3为水，剩余为空气。水平管的流量系数则可能达到1。因此，重力流系统的流量得视其管子所装置的坡度而定。

虹吸系统

在虹吸系统中，所有的管子在指定的降水强度下将达到1的流量系数。管子内的压力也有别于大气压强。通过利用建筑物（雨水斗与

排放点的高度差距）所产生的压头，管径设计可达到满管流。因此，概念上，利用较小于传统管径的管道便可更快速地排出相同的水量。虹吸系统电脑软件利用建筑物所产生的压头 (h1-h2)来平衡管子内的磨擦系数损失以及计算出以最小的管径来排放所设计的水量。捷流

系统电脑软件通过分析水平管与立管的剖面以及管子的长度来平衡

系统的压力。

正如以上所提及的，管子里的压力有别于大力气强。基本上，系统

可接受管子里的压力超出于大气压强。

无论如何，管子内的压力若相当于水的蒸发压力，可能会导致气化

作用的产生。为避免气化作用的发生，管子里的压力必需维持在水

的蒸发压力以上。也就是说，如果大力气强被制定为0，管内负压

力则需高于－8.0m。

重力流系统与系统的比较

重力流雨水系统

特点：气液二相流

1．雨水斗数量多

2．管径大

3．立管数量多

4．水平集水管需要坡度

5．雨水检查井数量多

6．大屋面工程，地面需布置排水沟

7．影响建筑美观

虹吸雨水系统

特点：满管流

1．雨水斗布置灵活

2．管径缩小

3．管道走向可以根据需要灵活设置

4．水平集水管不要坡度

5．雨水斗检查井数量少

6．大屋面工程，无需设置室内检查井

7．有利于建筑美观

二、虹吸雨水排水系统特点介绍

虹吸系统在世界上的应用有30多年的历史，虹吸雨水排水系统经过精确的计算能以最小的管径达到最大的流量。世界上已有超过1亿

m2的屋面采用这种排水系统。

? 雨水斗高效、低阻

虹吸系统的雨水斗效率高、水阻低，能有效的控制管内的压力，同

时具有高度灵活性，在施工调整时能够根据现场实际情况灵活处理。 ? 管道节约空间，美观大方

在屋面下有限的空间内，虹吸系统以最小的管径和没有坡度的水平

横管尽量占有最小的空间，同时我们将利用每个雨水斗的高效率排水，组成最少的管道系统。

? 选用灵活

在管材的选用上，虹吸系统可选用不锈钢管、铸铁管、hdpe管、涂塑钢管等多种满足虹吸技术要求的管道。

? 天沟尺寸精确，安全

虹吸系统能够准确的计算出在某一暴雨强度下的天沟水深，因而能

够保证在天沟不溢水的情况下，有效的减小天沟的尺寸。

三、设计原理

在设计的降雨量达到时，真正的虹吸系统中所有管道都呈现为满管

流动，管道中的压力分布与传统的排水系统也有许多不同。由于屋

面雨水斗与地面排水井间的全部高度差距得到充分利用，与重力排

水系统比较，因而虹吸排水管道与重力排水管道的直径相等时，虹

吸管道中的水流量比重力的大得多。

虹吸系统利用建筑高度简称为水头，充分考虑管道中的水力学损失，尽可能地减小管道直径，将屋面的雨水排入雨水井。并通过调节垂

直尾管和水平集水管的结构和长度来实现水力平衡。

管道中的压力与大气压有很大不同。对于管道内的正压并没有限制，然而，对于负压必须考虑蒸发压力问题即气蚀问题。因而管道内的

压力必须保持在系统所在地区的蒸发压力以上。

1、虹吸雨水斗设计

重力排水雨水斗与虹吸系统雨水斗主要的区别在于雨水斗中设置了

空气挡板。空气挡板是叠型的，没有透孔。屋面结合部件、防水层

和树叶罩的设计都遵从常规思想。雨水斗体、空气挡板与出水口的

直径组合是在任何水流情况下获得稳定功能的保证，这种组合从理

论上很难进行优化设计，必须通过大量的试验和总结才得出的结论。必须满足当地国家规范并能抵抗正、负压力的管道系统均可用于虹

吸系统排水管道。比如abs、pvc、hdpe、pp、、和都大量成功地

用于uv系统。不同的塑料管具有不同的抵抗负压的能力，材料品质、壁厚和管道直径的区别决定了这种能力。管道系统一般根据工程实

际情况进行选择，需要综合考虑适用性、排水能力、耐用性、刚性、防火性、噪音、绝缘、造价和安装费用等等因素。

3、相关设计要点：

? 雨水斗选用

采用平底式金属雨水斗，确保雨水斗在长时间日照下的防老化性能

及防渗漏性能。平底式雨水斗保证施工简易安全。由于天沟既有外

天沟也有内天沟，采用专利设计的平底式雨水斗，安装于混凝土屋

面上，简便快速，且能有效地防止漏水情况出现。