虹吸基础知识

虹吸基础知识

建筑雨水排水系统

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。

建筑雨水排水系统的分类

根据不同的分类标准，雨水系统有不同的类别：

1）屋面雨水系统按照管道的设置位置不同可分为：外排水系统和内排水系统。

外排水是指屋面不设雨水斗，建筑物内部没有雨水管道的雨水排放方式。

2）按照屋面有无天沟可以分为檐沟外排水和天沟外排水

3）根据系统是否与大气相通分为密闭系统和敞开系统

4）按雨水管中水流的设计流态可分为重力半有压流雨水系统、重力无压流雨水系统和压力流雨水系统（虹吸式雨水系统）

5）根据立管连接雨水斗的个数分为单斗、多斗雨水排水系统虹吸系统的原理及其特点

降雨时屋面上积水达到一定高度，通过气水分离的雨水斗，利用建筑物屋面的高度差所产生的势能，使流态由附膜壁流转化为气水混合流，最后达到水一相流状态，排水管道内逐渐产生真空进行排水。系统能充分利用水的动能，在密闭的管道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。

由于虹吸排水系统是经过精确的水力计算而设计的排水系统，其管道内按满流状态设计，经过高精度计算，能充分利用水的动能使系统产生虹吸作用。水流流速快、流量大、管道有较好的自洁能力、相同管径排水量大等优点。

和传统重力排水系统相比有以下特点：

广泛适用于各种不同类型、用途的建筑物；

悬吊管无需坡度敷设；

降低管材的管径；

现场施工量减少；

使用更少的材料；

节省安装空间；

管道具有自洁能力，不易堵塞；

从设计到施工简单快捷。

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，同时也推动新的排水技术的发展。屋面面积的增大，排水管道也必须增大管道数量增多，这必将会影响建筑物美观和实用的要求。传统的排水方式已不能完全满足现代建筑的需求，而虹吸排水系统的应用是解决现代建筑大面积屋面排水问题的有效解决方式。虹吸排水技术具有很高的推广价值和广阔的发展前景。自从上个世纪九十年代初期国

内建筑业便开始采用虹吸排水系统。特别是在一批大型项目，如厂房、机场、体育馆、展览馆等建筑中的实践应用均取得良好的排水效果，而且至今系统运行良好。

虹吸系统组成和材质

虹吸系统由虹吸试雨水斗、尾管、连接管、悬吊管、立管、埋地管、检查口和固定及悬吊系统组成。

虹吸试雨水斗：

雨水斗一般由反旋涡顶盖、格栅片、底座和底座支管组成。额定流量分12L/s 、25L/s、40L/s、60L/s和72L/s等，最常用的为25L/s和40L/s两种额定流量的雨水斗。

虹吸试雨水斗材质可采用铸铁、铝合金、不锈钢、高密度聚乙烯（HDPE）和聚丙烯（PP）等。

管材和管件：

用于虹吸式屋面雨水排水系统的管道，应采用铁管、钢管（镀锌钢管、涂塑钢管）、不锈钢管和高密度聚乙烯（HDPE）管等材料。用于同一系统的管材和管件以及与虹吸式雨水斗的连接管，宜采用相同的材质。这些管材除承受正压外，还应能承受负压。

固定件：

管道安装时应设置固定件。固定件必须能承受满流管道的重量和高速水流所产生的作用力。对高密度聚乙烯（HDPE）管道必须采用二次悬吊系统固定。

虹吸设计

虹吸系统的反方案设计包括两个方面：

方案初步设计

系统深化校核

方案初步设计

虹吸系统的初步设计主要包括暴雨强度、汇水面积、雨水斗型号及数量等的确定和雨水斗、管道的布置。

1）暴雨强度

在选择暴雨强度和重现期时要考虑建筑物用途和其重要性等等因数，并结合《建筑给排水设计规范》来确定，虹吸系统的重现期不应小于规范要求。一般虹吸系统的暴雨重现期不小于当地5年，取10年居多，也会因建筑物要求适当增高。因一些地区暴雨强度有两个或更多的计算公式，设计时最好有相应设计师提供的具体数据，保证设计取值准确。

没有溢流的雨水系统是不安全的。溢流的功能主要是雨水系统事故排水和超量雨水的排除。建筑物的溢流可以以溢流口或溢流系统的方式设置。溢流口是在天沟或其他集水区域的侧墙上一定高度设置的排水口；溢流系统又可以分为重力式和虹吸式。溢流口或溢流系统应设置在溢流时雨水能通畅流达的场所，溢流口或溢流装置的设置高度应根据建筑屋面允许的最高溢流水位等因素确定，最高溢流水位应低于建筑屋面允许的最大积水深度，没有具体要求时，将溢流系统或溢流口的进水最低点设在天沟最低点以上100mm至150mm位置。

溢流重现期选择一般是与虹吸系统相结合的。如：一般要求虹吸系统

及溢流的总排水能力不低于当地50年重现期。欧洲国家VDI协会设计规范认为，屋面溢流装置必须能够满足百年一遇的降雨强度下时的雨水流量进行校核。溢流系统的暴雨强度就是总的暴雨强度减去相应的虹吸系统暴雨强度，因为50年的暴雨强度比10年的暴雨强度一般相差不会超过10年暴雨强度的一半，这样就使溢流的暴雨强度比虹吸的暴雨强度小很多，响应的流量负荷也小很多，我们可以在天沟两端或在天沟中间位置设置溢流系统或溢流口。

2）汇水面积

汇水面积计算是方案初步设计的关键，汇水面积准确才能保证系统正常的工作和建筑的安全，汇水面积是汇集的降雨最终可以排放到计算天沟里的全部面积。

应根据建筑图纸及相关资料计算屋面汇水面积。屋面汇水面积计算的一般要求：

1、一般坡屋面按水平投影面积计算；

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；

3、高层建筑裙房屋面，应附加其高出部分侧墙面积的1/2；

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。