虹吸雨水系統(tǒng)的有關(guān)設(shè)計要點
0120給水排水2021-07-18 12:36:27
早在公元前1世紀，虹吸排水管就是一項古老的人類發(fā)明，它創(chuàng)造了一種奇特的虹吸排水系統(tǒng)。實際上，虹吸效應并非完全是由于大氣壓力而產(chǎn)生的，它還可以產(chǎn)生真空中的虹吸現(xiàn)象。讓液體上升的力量是液體之間的分子內(nèi)聚。當虹吸現(xiàn)象發(fā)生時，由于管外液體流量大于管內(nèi)液體流量，兩面的壓強不平衡，因此，液體將繼續(xù)沿著管內(nèi)液體的方向流動。與傳統(tǒng)的重力排水系統(tǒng)不同的是，虹吸排水系統(tǒng)可以及時排除落在建筑物屋頂上的雨水、雪水，避免形成屋頂積水對屋頂造成威脅，或者避免如雨水溢出、屋頂漏水等水患事故。
在設(shè)計降雨強度時，虹吸式排水管的管道呈負壓狀態(tài)，選擇虹吸式排水管時應考慮負壓情況，虹吸式排水管淹沒排水管之前的水位降至一定值，雨水斗開始有空氣滲入，排水管中的真空被破壞，排水系統(tǒng)將從虹吸壓力流的虹吸式排水管轉(zhuǎn)向重力流。
降雨期間，由于連續(xù)的虹吸效應，整個系統(tǒng)可以迅速排出屋頂?shù)挠晁?。虹吸排水系統(tǒng)管道均按滿流有壓狀態(tài)設(shè)計，雨水懸吊管可做到無下垂，在虹吸作用下，水流速度很高，具有較好的自清潔性。虹吸式排水系統(tǒng)采用一種高密度聚乙烯管材，這種管材能夠承受較大的吸水壓力，而且不會因彎曲而破裂折斷，還具有耐高溫性，其抗極端溫度范圍也很大，在-30℃至100℃之間，同時其本身重量輕，施工方便，可使安裝工效大大提高。
傳統(tǒng)雨水斗和虹吸系統(tǒng)雨水斗的主要區(qū)別是雨斗內(nèi)設(shè)置有風擋。風擋為疊式結(jié)構(gòu)，無透氣孔。組合件、防水層和葉片罩的設(shè)計都遵循了傳統(tǒng)的設(shè)計思路。雨水桶、空氣擋板和出水口的直徑組合是在任何水流條件下都能穩(wěn)定發(fā)揮作用的保證，這種組合理論上難以進行優(yōu)化設(shè)計，需要經(jīng)過大量試驗和總結(jié)才能得出結(jié)論。
所有排水管都必須符合國家標準，并且能夠抵抗正、負壓力，可以用在虹吸系統(tǒng)中。例如ABS,Type,PE,PP，銅管，鋼管和Type管在UV系統(tǒng)中有大量成功的應用。各種塑料管材抗負壓的能力各不相同，其材質(zhì)、壁厚及管徑的差異決定了其性能。一般根據(jù)工程實際選擇管道系統(tǒng)，需要綜合考慮適用性、排水量、耐久性、剛度、阻燃、噪音、絕緣、成本和安裝費用等因素。
有關(guān)設(shè)計要點：
為了保證長日照下雨水斗的抗老化性能和防滲漏性能，采用平底式金屬雨水斗。平板式雨水斗施工簡便、性能穩(wěn)定。因為天溝有內(nèi)天溝和外天溝之分，采用專業(yè)的平底式雨水斗，安裝在混凝土屋面上，方便快捷，并可有效防止漏水。
虹吸雨水斗一般為20l/s-40l/s，在選擇雨水斗時，應按虹吸雨水斗流量的70%-80%進行設(shè)計。與重力流系統(tǒng)相比，減少天溝開孔的尺寸和數(shù)量，同時也減少可能的滲漏點，節(jié)省工程施工時間；其主要特點是通過建筑物找坡排水到天溝或匯水點，雨水斗同一管段時，計算系統(tǒng)以同一高度為基礎(chǔ)(施工有誤差，同一管段內(nèi)每個雨水斗的標高必須在50mm以內(nèi)，否則系統(tǒng)計算無效，系統(tǒng)被破壞)；另一方面，系統(tǒng)計算時，還需控制雨水斗的斗前水深，如果無法控制每個水斗的排水量和斗前水深，則造成系統(tǒng)排水不平衡。只要考慮準確的計算，就能保證減小其受力程度，從而提高排水效果。其中一部分采用不同等級的雨水系統(tǒng)接入，實現(xiàn)快速穩(wěn)定排水。當有足夠的雨水時，再通過準確的計算來保證排出水量和快速形成虹吸。
虹吸式排水管網(wǎng)水力計算要點：(1)管道設(shè)計流量不小于1m/s。（2）排水管的總水頭損失應小于或等于雨水斗頂部與臨界點之間的幾何高差，壓力余量△Pr≤100mbar為宜。(3)虹吸式排水管系懸吊管和總立管的負壓值交叉。該地點的負壓值，應根據(jù)不同情況，有不同的限度。在排水系統(tǒng)中，使用的金屬和鋼管應該小于900mbar；而在塑料管道中，管徑為50-160應該小于800mbar，管徑為200-300應該等于450mbar。(4)在虹吸式屋面排水系統(tǒng)中，管系節(jié)點通過不同支路計算得到的壓力差不得超過150mbar。(5)虹吸式排水管系采用內(nèi)壁涂塑軟質(zhì)排水管或鋼管及高密度聚乙烯管，應用相應的計算圖計算排水管的沿程水頭損失。
注：管路應按設(shè)計要求的位置安裝，懸吊管不得設(shè)置斜度和水平安裝。橫管和豎管、立管和排管連接彎管時，彎頭采用兩個90°彎頭或R≥4D的90°彎頭。
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