雨水均采用重力雨水排水系统与虹吸雨水系统排水有什么区别
在相同排水量的情况下,虹吸排水系统所需的斗前水深要小于重力流系统。虹吸系统的横管可以水平安装,而重力流系统其横管必须有不小于0.005 的坡度,将使横管末端降低,从而影响使用空间或影响建筑结构处理。重力流排水系统是雨水由天面天沟汇集后经雨水斗下接的立管靠重力自流排出。这种系统管线并不能被水完全充满。水沿立管管壁流下时,一般情况下只占立管断面的一部分,甚至一小部分为水,一部分为空气。重力流排水系统是传统的屋面排水方式。具有设计施工简易,运行安全可靠的特点,其缺点是管道设置相对较多,占据空间位置较多。重力流雨水系统, 需要控制系统的流量在所设计的重力流态范围之内。虹吸雨水系统排水在降雨初期,利用重力原理进行排水。当降雨量加大,屋面上的水位达到一定高度时,雨水斗会自动隔空气,从而产生虹吸,系统也转变为高效的排放系统,抽吸雨水向下排放。对大型屋面可“分区排水”,整个屋面排水系统可由数个子系统组成,每个子系统一个天沟,这样天沟可避开伸缩缝。系统的设计是当天沟内雨水深度达到一定深度时,首先是尾管充满水达到虹吸条件,继而使整个系统产生虹吸,即可使天面雨水快速排放。因虹吸排水流速很大,要通过消能井再排入市政雨水排水系统。而当雨量较小时,该虹吸系统也只有做为重力流系统使用。
虹吸雨排水实例
大面积屋面排水新系统
随着时代的前进,建筑业的发展,无论是工业厂房还是公共建筑都朝着“大面积”、“大体量”的方向发展,而在建筑施工的屋面给排水系统中,由于传统工艺是按“重力式”设计的,因此雨水管道的多少及管径的大小是决定雨水排泄顺敞的主要依据。在新型建筑中,仅靠传统施工工艺,屋面面积的增大,势必导致雨水管道增多,管径增大,从而影响建筑物的美观和实用。因此,传统的屋面排水系统已显得越来越不适应了,而“大面积屋面排水系统的设计”便成了现代施工的一个新课题。为此,笔者认为利用“虹吸”原理,采用屋面“雨水虹吸”,是解决屋面排水设计的有效途径。
屋面雨水虹吸排水系统是利用屋顶专用雨水漏斗实现气水分离。开始时由于重力作用,使雨水管道内产生真空,当管中的水呈压力流状态时,形成虹吸现象,不断进行排水,最终雨水管内达到满流状态。在降雨过程中,由于连续不断的虹吸作用,整个系统得以快速排放屋顶上的雨水。虹吸排水系统管道均按满流有压状态设计,雨水悬吊管可做到无坡度敷设,当产生虹吸作用时,水流流速很高,有较好的自清作用。
虹吸排水系统采用HDPE高密度聚乙烯 管,这种管材能承受较大的冲击力,且不会因弯曲而破裂、折断,还具有耐腐蚀性,其抗极端温度范围也大,在-30℃100℃,同时管子自身重量轻,施工方便,可使安装工效大大提高。因此与传统的屋面重力流排水系统相比虹吸排水系统具有十大优点:
适用于各种类型、各种用途的建筑物(平屋顶建筑也适用);排水管道无需坡度排设;泄流量大;所需地下埋管较少;现场施工量减少;管道及配件的使用量减;降低排水管管径;节约安装空间;管道具有自洁能力;从设计到施工简单快捷。
在这十大优点中,最为可贵的是建筑物屋面即使是平屋顶也能使用,以及现场施工量大大减少这两点。
在某工程实例中,屋面施工采用虹吸排水系统,其所需立管仅为8根,而如若采用重力排水系统则需要设立44根雨水立管。虽然同一管径的HPDE管比镀锌管要贵,但是随着国内厂家大量的生产,材料价格的降低,虹吸排水系统还是可以节约工程造价的。与此同时,由于虹吸系统立管少,安装工作量比重力排水系统小,特别是地下开挖工作,虹吸排水系统可节约大量人工。
另外,从其功能来看,重力排水系统悬吊水平管需要有坡度,这样其它管道、设备安装标高要降低,安装空间减小,而虹吸排水系统节约了宝贵的建筑空间。再则,重力排水系统布置在中间的雨水管排至室外的水平管距离太长,埋地深度太深,影响室外雨水标高。同时,重力排水系统管道需要定期清通,否则容易堵塞,而虹吸排水系统具有自清功能,不需要清通。
综上所述,屋面雨水虹吸排水系统具有很大的推广价值。在现代建筑中,科学技术的发展、新型材料的应用,人们对建筑的实用性、美观性的要求越来越高,因此,虹吸屋面雨水排水系统具有广泛的发展前景和空间,特别是在厂房、机场、体育馆、展览馆等建筑中其适用性将日益体现。
虹吸系统的优势.
1、比重力系统管径小1/2至2/3.
2、横管不需要坡度.
3、屋面雨水斗布点灵活.
4、可减少与减小屋面预留洞要求.
5、管道走向灵活可根据各种设计要求设置.
6、管道材料可灵活选配.
7、可控制屋面和天沟中的水深.
8、水流速度快具有自洁管道功能.
虹吸雨水系统原理
虹吸雨水系统原理:设计条件下利用雨水斗至排出管之间的有效位差为动力,使系统内部产生负压的雨水排水系统,其水力计算依据为流体力学的伯努利方程。虹吸式屋面雨水收集系统由虹吸雨水斗、连接管、悬吊管、立管、排出管、配套管件和固定件组成。1、为满足不同屋面排水的要求,虹吸雨水斗按使用功能分为带集水槽型雨水斗、无集水槽型雨水斗和防冻型雨水斗。带集水槽型雨水斗适用于平屋面,屋面壅水高度可满足屋面荷载的严格要求。2、虹吸式雨水斗由防叶罩、防涡流装置、斗体等主要部件组成。扩展资料:雨水斗选用:1、雨水斗常用材质:304不锈钢为斗体,格栅罩及反涡流装置采用硅铝合金材质。2、产品有防渗漏、耐气候等性能。泄流量大、斗前水位低、不进气,产品应在标准试验台测试。3、产品的水力特性和试验方法与国际标准相同,可达到不同国家的技术标准。系统管材选用:1、用于虹吸式屋面雨水收集系统的管道,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。2、管材的选择应根据不同建筑的特点和要求,综合考虑系统的工作压力、防火、降噪、安装方便、经济性等因素。参考资料来源:百度百科——虹吸雨水系统
虹吸式排水怎么做
虹吸式排水做法如下:1、先看好图纸,根据实际情况在指定位置留一个口,进行测量尺寸,再按尺寸设计好草图。再按图纸切断管道,注意切口要平整,清除切口处的飞刺。进行插口试验,插入3/4的深度,合格后将承插口部分清理干净,再用刷子涂上粘合剂,先涂承接口。2、在安装排水管时,先用铅丝吊挂,等接头凝固后再装好固定的支架。3、排水管安装后要及时检查,把管洞堵上,安装后不能用作其它用途。虹吸式排水管有什么特点1、抗物理冲击性能好。管材抗冲击力好,当表面出现变形时,可以自己慢慢的恢复,使用效果很不错。2、管道系统气密性好。管道的气密性好,是虹吸系统安全的主要环节,如果管材气密性不好,就会破坏虹吸作用,导致排水量减少,屋面就会出现漏水情况。所以雨水就会从屋檐处流到室内,导致房屋发生坍塌。而且排水管采用热熔对焊的连接方式,可以防止系统漏气。3、安装方便快捷。虹吸排水管的重量轻,可以整段预制,连接很方便,安装时操作非常简单,对施工技术没有太大的要求,而且安装成本也低。它相比其它金属管来说,重量更轻,对工人焊接技术也没有那么高的要求。4、管道水力性能好。虹吸式排水管主要由各种成型的管件组成,阻力系数小,管道水力性能好,不会出现堵塞或出水小等问题。
虹吸雨水斗原理及优点
自古以来人们最害怕的有两样东西,一是火二是水,这就是古时候人们所说的天灾人祸:火灾和水灾。面对这两样东西我们往往都是无能为力的,只能尽力降低我们受伤害的程度。现在我们来说说水灾,往往都是在天降大暴雨,并且连下好几天的时候。这种时候连我们的房子都会承受不住雨水的打击。于是有人发明了虹吸雨水斗,就让小编为大家介绍虹吸雨水斗原理吧! 虹吸雨水斗原理 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。虹吸雨水的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,斗前水深不大,雨水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。通过对管道的管径、高差的控制,可以实现对管道内雨水的流态的控制,使系统大部分时间工作在虹吸压力满管流的流态。使管道内满管流形成一定的负压,斗前水面受到管道内外压差的作用,增大了管道的流量,大大增强了雨水系统的排水能力。这便是虹吸式雨水排放系统的工作原理。 与传统雨水系统相比,虹吸雨水系统管径小,排水量大,立管少,对建筑立面和空间影响小。虹吸式雨水排放系统应用中应注意斗前水深的控制。斗前水深太小,不能有效地形成虹吸满管流,系统不能在虹吸状态下运行,排水能力便不能达到设计要求的状态。斗前水深太大,给屋面增加荷载,为结构安全带来隐患,可能需要提高结构的强度,而造成工程造价的提高。 虹吸雨水斗在安装时要注意什么 1、 虹吸式雨水斗应设置在屋面或天沟的最低点,每个汇水区域的雨水斗数量不少于两个。两个雨水斗之间的间距不超过20m。雨水斗距屋面边缘的距离不少于1m,并不大于10m。 2、 虹吸式雨水斗与屋面(天沟)以及管路系统系统应可靠连接。 3、 系统接入多个虹吸式雨水斗时,雨水斗排水连接管应接在悬吊管上,不得直接接在雨水立管的顶部。 4、接入同一悬吊管的虹吸式雨水斗应在同一屋面标高。 5、 天沟起点深度应根据屋面的汇水面积、坡度及虹吸式雨水斗的斗前水深确定。天沟坡度不宜小于0.003。 6、 要注意雨水斗内不得遗留杂物、充填物或包装材料等,清除干净。 虹吸雨水斗是由:虹吸雨水斗底盘、采用优质304不锈钢材料冲压而成。压环和导流罩采用硬铝合金和锌合金压铸制成。具有抗腐蚀、抗挤压等特性。 虹吸雨水斗具有极强的反涡流功能,能很好的防止空气通过雨水斗入口处的水流带入整个系统,并在斗前水位升高到一定程度时,形成水封完全阻隔空气进入。并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。 以上就是虹吸雨水斗的原理介绍了,大家看完之后对于这项发明是不是有所了解了呢?以前人们住的房子屋顶可能会遇到积水导致屋顶无法负荷出现漏水的情况。直到出现了虹吸雨水斗,人们屋顶积水、漏水的问题才得到了缓解。其实人类的智慧真的是很高的,也难怪人类被说成是自然界中最聪明最有灵性的动物,人类的发明就足以证明这一切。以上就是有关虹吸雨水斗原理的相关内容,希望能对大家有所帮助!土巴兔在线免费为大家提供“各家装修报价、1-4家本地装修公司、3套装修设计方案”,还有装修避坑攻略!点击此链接:【https://www.to8to.com/yezhu/zxbj-cszy.php?to8to_from=seo_zhidao_m_jiare&wb】,就能免费领取哦~
虹吸式雨水斗的特点是什么?虹吸式雨水斗有哪些优势?
下列为虹吸式雨水斗的特点:
1、广泛适用于各种不同类型、用途的建筑物;
2、悬吊管无需坡度敷设;
3、降低虹吸雨水管的管径;
4、现场施工量减少;
5、使用更少的材料;
6、节省安装空间;
7、虹吸雨水管具有自洁能力,不易堵塞;
8、从设计到施工简单快捷。
虹吸式雨水斗的七大优势:
1、虹吸式雨水斗在屋面上布点灵活,更能适应现代建筑的艺术造型,很容易满足不规则屋面的雨水排放。
2、单斗大排量,屋面开孔少,减少屋面漏水几率,减轻屋面防水压力。
3、落水管的数量少和直径小,满足了现代建筑的美观要求以及大型标志性建筑,各种大跨度屋面及高层建筑群楼的雨水排放。
4、虹吸雨水系统安全性高,管道走向可以根据需要设置,在不影响建筑功能及使用空间的同时满足现代大型购物广场,超市,厂房,仓库及各种网架结构金属屋面的雨水排放。
5、在设计流量下,虹吸雨水系统中满管流无空气旋涡,排水高效且噪音小,更能完美配合现代影院,剧场,会展中心,旧点图书馆,学校医院的声学要求。
6、虹吸雨水管管路设计同时满足正负压要求,能保证通过高层,超高层建筑全程管路满水实验检验验收,且能避免负压失控确保系统正常运行。
7、由于管路直径小,总长度少和虹吸雨水系统安装简便所带来的虹吸雨水管成本和安装费用减少,管道安装无特殊要求,使虹吸雨水系统得到众多的业主和施工单位青睐。
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虹吸式排水原理是什么?
虹吸式排水是液态分子间引力与位差能造成的,即利用水柱压力差,使水上升再流到低处。由于管口水面承受近似相同的大气压力,水柱短的一侧合压力大而水柱高的一侧合压力小,水会由合压力大的一边流向合压力小的一边,直到两边的合压力相等,容器内的水面变成相等高度,水就会停止流动。利用虹吸现象很快就可将容器内的水抽出。相关信息:1、虹吸作用并不完全是由大气压力所产生的,在真空里也能产生虹吸现象。使液体向上升的力是液体间分子的内聚力。在发生虹吸现象时,由于管内往外流的液体比流入管子内的液体多,两边的重力不平衡,所以液体就会继续沿一个方向流动。2、液体流入管子里,越往上压力就越低。液体上升的管子很高,压力会降低到使管内产生气泡 ,虹吸管的作用高度就是由气泡的生成而决定的。因为气泡会使液体断开,气泡两端的气体分子之间的作用力减至0,从而破坏了虹吸作用。3、因此管子一定要装满水。在正常的大气压下,虹吸管的作用比在真空时好,因为两边管口上所受到的大气压提高了整个虹吸管内部的压力。 应用实例:把充满水的胶管一端插入水中,另一端垂在盛水的容器之外,而且,出水口要低于水面。这样,水就会从容器顺着胶管流出。
虹吸雨水管的工作原理
在一个水缸里装有水,用一根管子一端放在水中,另一端在缸沿自然垂下,用嘴在这端端口吸气一会,然后松嘴,那么缸中的水就会从管子中流下来.因为管子呈一段弧形,像彩虹,又能直到吸水的作用,故称为虹吸现象.
虹吸式排水系统就是利用这个原理工作的.
虹吸屋面雨水排放工作原理
虹吸式屋面雨水排水系统和重力式屋面雨水排水系统均由雨水斗、雨水悬吊管、雨水立管、雨水埋地管组成,但因为系统的工作原理完全不同,在二种不同水力条件下工作,因此系统中各部件的功能要求是不一样的,系统也有其相应的一套计算方法。虹吸式屋面雨水排水系统的最大改进和技术进步是开发了一种具有良好整流功能的雨水斗。
雨水斗在其额定设计流量时处于淹没泄流排水状态,不渗气;设计排水量大;雨水斗淹没泄流的斗前水深小。采用了虹吸式雨水斗的屋面雨水排水系统,在降雨过程中相当于从屋面上的一个稳定水面的水池中泄水,经屋面内排水管系,从排出管排出,管道全充满的压力流状态,面雨水的排水过程是一个虹吸排水过程。
所以,把具有虹吸排水能力的屋面雨水内排水系统称之为虹吸式屋面雨水内排水系统。虹吸式屋面排水系统的管道在设计降雨强度呈负压,管材的选用应考虑承受负压的能力,雨水斗淹没泄流的斗前水位降低到其一定的值,雨水斗开始有空气渗入,排水管道内的真空被破坏,排水系统会从虹吸压力流的工况转向重力流。
虹吸雨水管的原理是什么?
虹吸式屋顶雨水系统的原理就是依靠特殊的雨水斗的设计,实行汽水分离,从而使雨水立管中为満流状态,当立管中的水达到一定的容量时,虹吸作用就产生了。在降雨过程中,由于连续不断的虹吸作用,整个系统得以令人惊奇的快速排除屋顶上的雨水。
1.虹吸系统简介
1.1 虹吸式屋面排水系统的特点
虹吸式排水系统在降雨初期,屋面雨水高度未超过雨水斗高度时,整个排水系统工作状况与重力排水系统相同。
随着降雨的持续,当屋面雨水高度超过雨水斗高度时由于采用了科学设计的防漩涡雨水斗,通过控制进入雨水斗的雨水流量和调整流态减少漩涡,从而极大地减少了雨水进入排水系统时所夹带的空气量,使得系统中排水管道呈满流状态,利用建筑物屋面的高度和雨水所具有的势能,在雨水连续流经过雨水悬吊管转入雨水立管跌落时形成虹吸作用,并在该处管道内呈最大负压。屋面雨水在管道内负压的抽吸作用下以较高的流速被排至室外。
1.2 虹吸式与重力式与面雨水排放系统的区别
虹吸式屋面雨水排放系统系统排水管道均按满流有压状态设计,因此虹吸排水系统中雨水悬吊管可做到无坡度敷设。同时,当产生出虹吸作用时管道内水流流速很高,因此系统具有较好的自清作用。而重力式排水设计计算不按满流计算,雨水悬吊管的敷设坡度不得小于0.005。
虹吸排水系统中排水管泄流量要远大于重力排水系统中同一管径排水管的泄流量,也即排除同样的雨水流量,采用虹吸排水系统的排水管管径要小于采用重力排水系统的排水管管径。
虹吸排水系统实质是一种多斗压力流雨水排水系统。因此埋地管相对重力式排水系统要明显减少。
目前该系统在国内应用刚刚开始,而在国际上该系统已有近二十年的应用历史,涉及建筑有航站楼(法国戴高乐机场航站楼、香港新机场航站楼、瑞士苏黎世机场航站楼)、展览馆(香港会展中心)、体育场(丹麦哥本哈根足球场、澳大利亚悉尼体育场)、工业厂房(奥地利克莱斯勒汽车厂、法国雪铁龙汽车厂)、商业中心、停车场、货运仓库、办公大楼等等。据不完全统计,采用吉博力虹吸排水系统的工程项目有近4万个,约3000万m2屋面排水面积。
2.系统组成及工作情况
2.1 综述
屋面雨水排水系统一般由虹吸式雨水斗、无坡度悬吊管、立管和雨水出户管(排出管)组成。
形成虹吸式屋面雨水排放的前提条件是:必须具备拥有良好气水分离装置雨水斗。在设计降雨强度下,雨水斗不掺入空气,降雨过程中利用雨水斗与出户管之间的高差所形成的压差,经屋面内排水系统,从户外排除管排出。在这一过程中,排水管道中是全充满的满管压力流状态,屋面雨水的排放过程是一个在虹吸作用的结果。因此,把这样的系统称为虹吸式屋面雨水排放系统。
虹吸式雨水排放系统管内压力和水的流动状态是不断变化的过程。
降雨初期,雨量一般较小,悬吊管内是一有自由液面的波浪流。根据雨量大小的不同,部分情况下初期无法形成虹吸作用,是以重力流为主的流态。随着降雨量的增加,管内逐渐呈现脉动流,拔拉流,进而出现满管气泡流和满管汽水混合流,直至出现水的单向流状态。
降雨末期,雨水量减少,雨水斗淹没泄流的斗前水位降低到某一特定值(根据不同的雨水斗产品设计而不同),雨水斗逐渐开始有空气掺入,排水管内的虹吸作用被破坏,排水系统又从虹吸流状态转变为重力流状态。
在整个降雨过程中,随着降雨量的增加或减小,悬吊管内的压力和水流状态会出现反复变化的情况。
与悬吊管相似,立管内的水流状态也会从附壁流逐渐向气泡流,气水浮化流过渡,最终在虹吸作用形成的时候,出现接近单向流的状态。
2.2 雨水斗
一般来说,雨水斗的设计是整个虹吸系统的能否按设计要求工作的关键所在之一,它的稳流性越好,产生虹吸所需的屋面汇水高度越低,总体性能就越优越。
标准型的雨水斗,它是由雨水斗底座(PE材料),碟片(ASA),格栅顶盖(PE)组成。另外根据需要可提供通用型的绝缘底座,固定件,法兰片,焊接片,防火保护帽,微型加热电圈等配件。
压力流(虹吸式)雨水斗材质为HDPE、铸铁或不锈钢。其各部分有不同的结构功能。雨水斗置于屋面层中,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置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。
目前比较领先的产品,完全可以做到部分通用。它的最大优点在于对于不同功能及材料的屋顶系统,产品具有广泛的适用性。换句话说,一种雨水斗通过于相应的配件组合就能适合不同的屋顶,例如:混凝土屋顶,金属屋顶,木屋顶,考虑人行走或绿化的屋顶,屋面不平呈梯形结构的屋顶等。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。
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。
(3)平屋顶上如果是沙砾层,雨水斗格栅顶盖周围沙砾厚度不能大于60mm,最小粒径15mm。
(4)如果雨水斗是安装再檐沟内,且采用焊接件的话,檐沟的宽度至少是350mm,檐沟内的雨水斗安装开口为70mm × 270mm至290mm× 290mm。
(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。
(6)断面呈连续梯形的屋面雨水斗开口,为安装固定件,尺寸必须是280mm × 280mm,如果开口大于300mm ×300mm,屋顶则需加固。
(7)如果屋顶是混凝土的,雨水斗下连的雨水管管径至少是35mm (用电焊管箍连接件连接),与此对应的屋顶厚度是180mm至190mm。
(8)带隔离层的屋顶隔离层厚度至少40mm。如果隔离层厚于180mm,雨水斗的底座必需延伸至能与管径56mm的连接管相连的恰当长度。
2.3 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。
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。
HDPE管材承压性能良好,管壁在外荷载作用下,不会破裂。能抵抗冲击压力,减少水锤冲击破坏,保证系统的安全运行,维持虹作用的负压。
管道连接方式方便灵活。管道可根据需要,采用不同的连接方法,如:对焊、电焊管箍连接、法兰连接、螺纹连接、伸缩管接头等。HDPE还可以和钢管,铸铁管,陶瓷管等其它管材的管道连接。只需通过专门的加热电焊机就可以进行操作。
HDPE管道是在热力条件下生产的,材料本身的张力在制造过程中已消减,所以成品以后可能产生的尺寸微变不会有任何危害,将热胀冷缩引起的危害降至最小。
从物理和化学性质上看,HDPE管道的防腐能力极强,不受各种酸、碱、盐所引起的电化学反应的影响。管道比金属管更耐磨损。抗极端温度在–400c~1000c。管子重量轻,施工方便,可以事先预制,安装工效大大提高。
HDPE管作为一种新型的节能管材,从我国目前建筑行业住宅产业化,设计标准化,材料集约化,建筑生产施工工厂化,管理科学化的发展趋势来看,是有很大的发展潜力。
2.4 辅助的固定系统
安装固定系统的主要功能是辅助安装与固定管道。
虹吸式雨水管道系统的固定装置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米布置管卡),用于固定钢导轨的吊架及镀锌角。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。
汽水混合流的排水过程中,有一个非常重要的要求,是关于在系统各部位内负压的限制,规定负压不得低于-0.8公斤。其原因在于,当负压在-0.92公斤左右时,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。
由于温度的变化,管道必然会发生热胀冷缩的现象。在系统内部形成拉力或压力,对于管道连接处形成作用。
安装固定系统可以防止在刚性安装的排放系统中,由于热胀冷缩受到阻隔而产生的力会对建筑结构的破坏,吸收热胀冷缩导致的管道位移。同时,还可以避免管道因为悬挂受力而变形。
无论是系统震动带来的外力,还是热胀冷缩引起的内力,甚至是悬挂管道承受的重力,都由连接件传至方形导轨,避免引起系统的变化,减少对于建筑结构的影响。
固定系统除了可以起到固定管道,转移管道受力的作用,还有助于增加屋面到水平管的间距,而不影响管道的水平受力。
总而言之,固定系统虽然是虹吸式雨水排放系统的辅助部分,却起到至关重要的保护的作用。
3.虹吸式屋面雨水排放系统的技术条件
3.1 水的持续流动性
在满足流速大于等于0.7m/s条件下,保证水流方向的持续流动性是维持虹吸作用的关键。特别是在管道转弯角度相对较大,甚至90°时候,很有可能因为管内流速突然下降而引起虹吸作用被破坏。
因此当水流有90°的方向改变时,此处弯头的连接方式,须注意设计一个衔接管段,以保证流速不会突然大幅下降,而是维持上升的状态,从而整个虹吸式屋面雨水排放系统得以正常运行。
当系统中出现90°T型支管时,当横管内水流以较快的速度冲向管壁突然遇到阻碍,在极短的时间内速度降为零。一方面对于管壁形成极大的冲击,另一方面,水流撞击管壁后又以一个与初始方向相反的速度,迅速的在管内形成回流,这样,两股方向相反的水流在管内冲撞,很容易形成水塞,阻碍排水管排放,破坏虹吸作用。
因此,必须采用相对较大的管径,具体情况可根据管道的空间和环境情况来进行选择。水力情况最好的选择还是设计一个避免出现90°变化的衔接管段。
3.2 气水混合流的存在
当系统管道内形成虹吸作用时,由于可供使用的管道管径不一定恰好是计算所得的管径尺寸,因此管道内部会有很多溶解在水中的小气泡,并不是完全理想化的液体单相流。这些微小气泡在流动过程中会逐渐释放,然而这种气水混合流而非气水两相流的流态,仍可以被看作虹吸作用是允许存在的状态,并不影响虹吸作用的形成,也不影响系统的排水能力。
但是,溶解在水中的气泡并不意味着管道内的气团。如果排水管道内,中间部分是气团,沿壁部分是水流,这样就是传统重力雨水排放系统的管内流态。管道内气团的存在,严重影响虹吸作用时管内满流状态的形成,水流在管内的充满度相当低,大大减小了系统的排水能力。
3.3 系统的一体性和密封性
为保证虹吸排水的产生和持续作用,就要求从雨水斗到管道系统的整套排放系统必须是一体的,各部分紧密相连。
如果雨水斗有一个完全敞开的入口,空气就会在水流旋转作用的带动下,从入口出进入整个雨水排放系统,这样就根本无法形成满流的虹吸状态,整个系统也不再是高效的虹吸式排放系统了,实际上已经作为一个传统的重力式排水系统在工作了。
但是,重力式排放系统为了达到比较好的排放效果,在安装管道时要求悬吊管的最小坡度为2%。而虹吸式系统的悬吊管安装坡度为零,没有重力势能的作用,整个系统无法有效进行排水。
因此,只有当雨水口的入口处半敞开时,才能有效阻止空气随时进入系统,当斗前水深满足一定要求时,能够形成水封,完全隔断空气,迅速形成虹吸作用。
除了必须保证入口处有效阻止空气进入,还必须保证系统管道中没有空气进入。所以另一个要求就是系统的完全密封性,要保证管道无渗漏。
为此,配件连接时不能采用橡胶密封圈,用承插的方式进行连接。这样系统的气密性很难得到有效保证,容易导致管道渗漏。
因为在虹吸作用时,管道内的管流是压力流的状态,一方面管壁承受压力,承插口处同样受压,容易发生渗漏;另一方面,一旦发生渗漏,则管内压力状态改变,影响正常的虹吸作用。
3.4 屋面水位
只有当屋面水位达到一定程度时(根据不同的雨水斗产品有不同的固定值),整个系统才真正作为一个虹吸式雨水排放系统工作。
在某个持续的降雨过程中,开始水位低于形成虹吸作用的高度,随着水位逐渐上升,达到这一特定值后,系统开始形成虹吸作用。水位一直持续,直到屋面的雨水量小于虹吸系统的排水能力为止。
但是,水位必须严格控制及限定在某一高度,否则屋面上累积的雨水会对屋面形成极大的未能预见的荷载,可能导致屋面结构的变形或者破坏,甚至出现渗漏。
根据欧洲标准,屋面雨水的水位高度必须限制在55毫米内。这个数字是长期实验和实际工程经验的结果。可以将毫米水量换算至每平方米的雨水重量。
由此可知,屋面承受的荷载与毫米水深的关系。显而易见,当水位大于55毫米时,会对屋面结构产生相当大的重量负荷。当在屋面或天沟设计时,必须考虑到这方面的情况。
尤其对于天沟来说,水位绝对不可以超过55毫米,否则随着时间的推移,天沟将会慢慢变形。对于排水系统和整个建筑产生非常大的影响。
4.屋面排水技术的发展
4.1 重力流技术
目前国内绝大部分屋面仍采用重力流技术排水。其优点是设计施工方便,造价低。但随着建筑技术的不断发展,这种技术越来越难以满足对于复杂结构或大面积屋面对排水的要求。
在这种背景下,压力流技术应运而生。
4.2 压力流(虹吸)技术
4.2.1 重力-压力流
这种技术采用下沉式雨水斗,斗前水深较深;计算流态为一相流,不考虑渗气因素。悬吊管为水平安装,管道结点即合流交汇点进行压力平衡计算,但水头损失计算以沿程水头损失为主。由于雨水立管存在压力零点,这种立管上部也呈负压状态。管系中的实际流态属于重力-压力流。整个系统统只对雨水斗有较高要求。
由于计算不属于精确计算范畴,因此产生虹吸的效率较低,系统对屋面的负荷要求较大,工作稳定性较低,系统寿命难以保障。属于早期虹吸技术。