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一、虹吸雨水排水系統(tǒng)原理介紹
       虹吸排水系統(tǒng)在降雨初期，天溝內(nèi)積水深度尚未達到斗前水深時，整個排水系統(tǒng)工作狀況與重力排水系統(tǒng)近乎類似。隨著降雨強度的增加，當天溝內(nèi)積水深度達到雨水斗斗前水深時，由于采用了科學設計的氣水分離式雨水斗，通過控制進入雨水斗的雨水流量和調(diào)整流態(tài)減少漩渦，從而極大地減少了雨水進入排水系統(tǒng)時所夾帶的空氣量，使得系統(tǒng)中排水管道呈滿管流狀態(tài)，這時利用建筑物屋面的高度和雨水所具有的勢能，在雨水連續(xù)流經(jīng)過懸吊管末端轉(zhuǎn)入雨水立管跌落時形成負壓，從而產(chǎn)生物理學上的虹吸現(xiàn)象，天溝積水在管道內(nèi)負壓的抽吸作用下以較高的流速迅速排至室外。

1.2 虹吸排水系統(tǒng)與傳統(tǒng)重力排水系統(tǒng)的區(qū)別
虹吸排水特點：

 1、只要滿足計算要求，單系統(tǒng)所帶雨水斗個數(shù)不限；

 2、雨水斗流量大，氣水分流，排水速度快效果好；

 3、懸吊管呈水平狀態(tài)，無需做任何坡度，施工方便；

 4、立管管徑小，數(shù)量少，便于裝修；

 5、埋地管少，地面開挖工作量小，有效縮短工期；

傳統(tǒng)重力排水特點：

  1、單系統(tǒng)所帶雨水斗個數(shù)受限；

  2、雨水斗流量小，氣水合流，排水效果差；

  3、立管管徑大，數(shù)量多，交叉施工易打架；

  4、埋地管多，土建工作量大，地溝易返水

2．系統(tǒng)構(gòu)造及工作狀況

2.1 綜述
       虹吸雨水排水系統(tǒng)一般由虹吸式雨水斗、無坡度懸吊管、立管和雨水出戶管（排出管）組成。形成虹吸式屋面雨水排放的前提條件是：必須具備擁有良好氣水分離裝置的有壓流雨水斗。在設計降雨強度下，雨水斗不摻入空氣，降雨過程中利用雨水斗與出戶管之間的高度差所形成的勢能產(chǎn)生虹吸，經(jīng)排水系統(tǒng)，引至戶外落水井。在這一過程中，排水管道中是滿管流的壓力流狀態(tài)，因此，把這樣的系統(tǒng)稱為虹吸雨水排水系統(tǒng)。
       虹吸雨水排水系統(tǒng)管內(nèi)壓力和水的流動狀態(tài)是不斷變化的。降雨初期，雨量一般較小，懸吊管內(nèi)是一有自由液面的波浪流。根據(jù)雨量大小的不同，部分情況下初期無法形成虹吸作用，是以重力流為主的流態(tài)。隨著降雨量的增加，管內(nèi)逐漸呈現(xiàn)脈動流，拔拉流，進而出現(xiàn)滿管氣泡流和滿管氣水混合流，直至出現(xiàn)水的單向流狀態(tài)。
降雨末期，雨水量減少，雨水斗斗前水深降低到某一特定值（根據(jù)不同的雨水斗產(chǎn)品設計而不同），雨水斗逐漸開始有空氣摻入，排水管內(nèi)的虹吸作用被破壞，排水系統(tǒng)又從虹吸流狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹亓α鳡顟B(tài)。在整個降雨過程中，隨著降雨量的增加或減小，懸吊管內(nèi)的壓力和水流狀態(tài)會出現(xiàn)反復變化的情況。與懸吊管相似，立管內(nèi)的水流狀態(tài)也會從附壁流逐漸向氣泡流，氣水浮化流過渡，最終在虹吸作用形成的時候，出現(xiàn)接近單向流的狀態(tài)。

2.2 雨水斗
       一般來說，雨水斗的設計是整個虹吸系統(tǒng)的能否按設計要求工作的關(guān)鍵所在之一，它的穩(wěn)流性越好，產(chǎn)生虹吸所需的屋面匯水高度越低，總體性能就越優(yōu)越。


       標準型的雨水斗，它是由雨水斗斗體，整流器，導流罩組成。另外根據(jù)需要可提供通用型的絕緣底座，固定件，法蘭片，焊接片，防火保護帽，微型加熱電圈等配件。常用雨水斗的材質(zhì)一般為HDPE、鑄鐵或不銹鋼。其各部分有不同的結(jié)構(gòu)功能。雨水斗置于屋面天溝中，降雨過程中，雨水通過導流罩四周進入雨水斗，當屋面匯水達到一定高度時，雨水斗內(nèi)的整流裝置將阻擋空氣從外界進入同時消除渦流狀態(tài)，使雨水平穩(wěn)地進入排水管。虹吸雨水斗最大限度減小了天溝的積水深度，使屋面承受的雨水荷載降至最小，同時提高了雨水斗的額定流量。

       目前比較領(lǐng)先的產(chǎn)品，完全可以做到部分通用。它的最大優(yōu)點在于對于不同功能及材料的屋頂系統(tǒng)，產(chǎn)品具有廣泛的適用性。換句話說，一種雨水斗通過與相應的配件組合就能適合不同的屋頂，例如：混凝土屋頂，金屬屋頂，木屋頂，考慮人行走或綠化的屋頂，屋面不平呈梯形結(jié)構(gòu)的屋頂?shù)取Ｓ晁肥钦麄€虹吸系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。對于整個虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)而言，最主要的就是要避免空氣通過雨水斗進入整個系統(tǒng)。如果空氣直接進入雨水斗，會在管道內(nèi)形成氣團，這樣會大大降低系統(tǒng)排水效率，最終和傳統(tǒng)重力式排水系統(tǒng)一樣。因此，虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)所采用的雨水斗必須具有優(yōu)化設計的反渦流功能的蓋罩，防止空氣通過雨水斗入口處的水流帶入整個系統(tǒng)，并有助于當斗前水位升高到一定程度時，形成水封完全阻隔空氣進入。

雨水斗的設計安裝也有一定嚴格的要求:


（1）雨水斗之間距離一般不能大于20米。
（2）平屋頂上如果是沙礫層，雨水斗格柵頂蓋周圍的沙礫厚度不能大于60mm，最小粒徑必須為15mm。
（3）如果雨水斗是安裝再檐溝內(nèi)，且采用焊接件的話，檐溝的寬度至少是350mm，檐溝內(nèi)的雨水斗安裝開口為70mm x 270mm至290mm x 290mm。
（4）如果雨水管是安裝在混凝土屋頂面層內(nèi)，那么屋頂至少有160mm厚。
（5）斷面呈連續(xù)梯形的屋面雨水斗開口，為安裝固定件，尺寸必須是280mm x 280mm，如果開口大于300mm x300mm，屋頂則需加固。
（6）如果屋頂是混凝土的，雨水斗下連的雨水管管徑至少是35mm (用電焊管箍連接件連接)，與此對應的屋頂厚度是180mm至190mm。
（7）帶隔離層的屋頂隔離層厚度至少40mm。如果隔離層厚于180mm，雨水斗的底座必需延伸至能與管徑56mm的連接管相連的恰當長度。

2.3 系統(tǒng)管道
       管道作為虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)最主要的部分，必須確保系統(tǒng)安全可靠，高效持續(xù)的運行。虹吸式系統(tǒng)作為一個特殊的排水系統(tǒng)，其管道必須保證完全的密封性，并且做到盡可能降低噪聲，吸收震動，抗擊沖擊外力，最大程度滿足抗溫度變化引起的形變。
       管道的完全抗?jié)B漏并不意味著系統(tǒng)密封性得到滿足。一般情況下，對于抗?jié)B漏的要求是允許發(fā)生小范圍的滲漏，只要有補救措施即可。但是虹吸系統(tǒng)一旦發(fā)生滲漏，并不易發(fā)現(xiàn)。當突然出現(xiàn)暴雨的時候，則可能立即造成整個系統(tǒng)崩潰。進而因為屋面雨水無法及時排放，超過屋面可負荷的荷載強度，引起屋面坍塌。

       HDPE管材的優(yōu)勢
       管道連接方式方便靈活。管道可根據(jù)需要，采用不同的連接方法，如：對焊、電焊管箍連接、法蘭連接、螺紋連接、伸縮管接頭等。HDPE管道是在熱力條件下生產(chǎn)的，材料本身的張力在制造過程中已消減，所以成品以后可能產(chǎn)生的尺寸微變不會有任何危害，將熱脹冷縮引起的危害降至最小。從物理和化學性質(zhì)上看，HDPE管道的防腐能力極強，不受各種酸、堿、鹽所引起的電化學反應的影響。HDPE管道比金屬管更耐磨損。抗極端溫度在 – 400c ～1000c。管子重量輕，施工方便，可以事先預制，安裝工效大大提高。
       HDPE管作為一種新型的節(jié)能管材，從我國目前建筑行業(yè)住宅產(chǎn)業(yè)化，設計標準化，材料集約化，建筑生產(chǎn)施工工廠化，管理科學化的發(fā)展趨勢來看，是有很大的發(fā)展?jié)摿Α?br />
2.4 固定系統(tǒng)

       虹吸排水管道系統(tǒng)的固定裝置包括與管道平行的方形鋼導軌，管道與方形鋼導軌間的固定管卡(水平管按十倍管徑計算，立管按十五倍管徑計算)，用于固定鋼導軌的吊架及鍍鋅角。安裝固定系統(tǒng)還包括管卡配件，這些配件可以固定管道的軸向，利用錨固管卡安裝在管道的固定點。氣水混合流的排水過程中，有一個非常重要的要求，是關(guān)于在系統(tǒng)各部位內(nèi)負壓的限制，規(guī)定負壓不得低于-0.8公斤。其原因在于，當負壓在-0.92公斤左右時，系統(tǒng)內(nèi)的氣泡會在壓力的作用下破裂，使整個管道說系統(tǒng)產(chǎn)生劇烈振動。 因此，為保證系統(tǒng)的正常運行，管道振動的危害是一個不容忽視的問題。如果振動不加以防范，可能會影響減少建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命，也可能會導致整個系統(tǒng)的破壞。安裝固定系統(tǒng)的主要功能之一是吸收這些振動，從而避免振動對建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。

       由于溫度的變化，管道必然會發(fā)生熱脹冷縮的現(xiàn)象。在系統(tǒng)內(nèi)部形成拉力或壓力，對于管道連接處形成作用。
       安裝固定系統(tǒng)可以防止在剛性安裝的排放系統(tǒng)中，由于熱脹冷縮受到阻隔而產(chǎn)生的力會對建筑結(jié)構(gòu)的破壞，吸收熱脹冷縮導致的管道位移。同時，還可以避免管道因為懸掛受力而變形。無論是系統(tǒng)震動帶來的外力，還是熱脹冷縮引起的內(nèi)力，甚至是懸掛管道承受的重力，都由連接件傳至方形導軌，避免引起系統(tǒng)的變化，減少對于建筑結(jié)構(gòu)的影響。
       固定系統(tǒng)除了可以起到固定管道，轉(zhuǎn)移管道應力的作用，還有助于增加屋面到水平管的間距，而不影響管道的水平受力。
總而言之，固定系統(tǒng)雖然是虹吸式雨水排放系統(tǒng)的輔助部分，卻起到至關(guān)重要的保護的作用.