導(dǎo)語：虹吸排水管系統(tǒng)是區(qū)別于傳統(tǒng)重力排水系統(tǒng)，能及時(shí)排除降落在建筑物屋面的雨水、雪水，避免形成屋頂積水對屋頂造成威脅，或避免造成雨水溢流、屋頂漏水等水患事故。虹吸排水管是怎樣設(shè)計(jì)?虹吸排水管設(shè)計(jì)的神奇之處是什么?這次小兔跟大家一起來探尋虹吸排水管設(shè)計(jì)的原理，一起來嘗試學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)虹吸排水管的實(shí)操步驟。

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(diǎn)：

1、只要滿足計(jì)算要求，單系統(tǒng)所帶雨水斗個(gè)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(diǎn)：

1、單系統(tǒng)所帶雨水斗個(gè)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。

虹吸排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

在設(shè)計(jì)的降雨量達(dá)到時(shí)，真正的虹吸系統(tǒng)中所有管道都呈現(xiàn)為滿管流動(dòng)，管道中的壓力分布與傳統(tǒng)的排水系統(tǒng)也有許多不同。由于屋面雨水斗與地面排水井間的全部高度差距得到充分利用，與重力排水系統(tǒng)比較，因而虹吸排水管道與重力排水管道的直徑相等時(shí)，虹吸管道中的水流量比重力的大得多。

虹吸系統(tǒng)利用建筑高度簡稱為水頭，充分考慮管道中的水力學(xué)損失，盡可能地減小管道直徑，將屋面的雨水排入雨水井。并通過調(diào)節(jié)垂直尾管和水平集水管的結(jié)構(gòu)和長度來實(shí)現(xiàn)水力平衡。

管道中的壓力與大氣壓有很大不同。對于管道內(nèi)的正壓并沒有限制，然而，對于負(fù)壓必須考慮蒸發(fā)壓力問題即氣蝕問題。因而管道內(nèi)的壓力必須保持在系統(tǒng)所在地區(qū)的蒸發(fā)壓力以上。

1、虹吸雨水斗設(shè)計(jì)

重力排水雨水斗與虹吸系統(tǒng)雨水斗主要的區(qū)別在于雨水斗中設(shè)置了空氣擋板。空氣擋板是疊型的，沒有透孔。屋面結(jié)合部件、防水層和樹葉罩的設(shè)計(jì)都遵從常規(guī)思想。雨水斗體、空氣擋板與出水口的直徑組合是在任何水流情況下獲得穩(wěn)定功能的保證，這種組合從理論上很難進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，必須通過大量的試驗(yàn)和總結(jié)才得出的結(jié)論。

2、系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)

必須滿足當(dāng)?shù)貒乙?guī)范并能抵抗正、負(fù)壓力的管道系統(tǒng)均可用于虹吸系統(tǒng)排水管道。比如ABS、PVC、HDPE、PP、 銅管、鋼管和鑄鐵管都大量成功地用于UV系統(tǒng)。不同的塑料管具有不同的抵抗負(fù)壓的能力，材料品質(zhì)、壁厚和管道直徑的區(qū)別決定了這種能力。管道系統(tǒng)一般根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行選擇，需要綜合考慮適用性、排水能力、耐用性、剛性、防火性、噪音、絕緣、造價(jià)和安裝費(fèi)用等等因素。

3、相關(guān)設(shè)計(jì)要點(diǎn)： ?

(1)雨水斗選用

采用平底式金屬雨水斗，確保雨水斗在長時(shí)間日照下的防老化性能及防滲漏性能。平底式雨水斗保證施工簡易安全。由于天溝既有外天溝也有內(nèi)天溝，采用專利設(shè)計(jì)的平底式雨水斗，安裝于混凝土屋面上，簡便快速，且能有效地防止漏水情況出現(xiàn)。

根據(jù)建筑物屋面結(jié)構(gòu)形式，本工程采用的虹吸雨水斗： 虹吸雨水斗排量一般為20 l/s至40 l/s，選擇雨水斗時(shí)，設(shè)計(jì)排量應(yīng)按最大排量的70~80%設(shè)計(jì)。相對重力流系統(tǒng)而言減少天溝開孔尺寸和數(shù)量，也減少了可能的滲漏點(diǎn)，節(jié)省工程施工時(shí)間;虹吸系統(tǒng)多為串聯(lián)系統(tǒng)，屋面通過建筑找坡排水至天溝或匯水點(diǎn)，雨水斗同一屋面分區(qū)時(shí)計(jì)算系統(tǒng)以同一標(biāo)高作依據(jù)(施工存在誤差，同一屋面同一系統(tǒng)中每個(gè)雨水斗的標(biāo)高必須在50mm以內(nèi)，否則系統(tǒng)計(jì)算無效，系統(tǒng)被破壞)，另一方面，系統(tǒng)計(jì)算時(shí)，還要控制好雨水斗的斗前水深，若不能控制好每個(gè)水斗的排水量及斗前水深，則使系統(tǒng)排水不均衡。只有經(jīng)過精密計(jì)算的考慮，才可保證減少屋面的積水深度，排水效果更好。部分系統(tǒng)采用不同標(biāo)高屋面雨水系統(tǒng)高低接入，實(shí)現(xiàn)快速、安全排水。在雨水斗排量充足的前提下，再通過精確計(jì)算而保證排水量及虹吸的快速形成。

(2)管材

選用的管材和接口必須能夠同時(shí)滿足正、負(fù)壓的需要。 選用管材可分為以下幾類：

HDPE管：塑料管材，造價(jià)低，內(nèi)壁光滑，水力條件好，施工簡便，采用熱熔焊接。 涂塑鋼管：鋼塑復(fù)合管，造價(jià)偏高，鋼性好，防火性能好，內(nèi)壁光滑，水力條件好，使用壽命長，采用平板式卡箍或法蘭連接。

鍍鋅鋼管：普通鋼管，造價(jià)高，鋼性好，防火性能好，使用壽命長，采用溝槽式卡箍連接。 不銹鋼管：高檔排水鋼管，造價(jià)最高，鋼性好，防火性能好，使用壽命長，采用亞弧焊或電聯(lián)焊連接。

4、虹吸式屋面排水系統(tǒng)的水力計(jì)算要點(diǎn)：

(1)管道的設(shè)計(jì)流速不小于1 m/s。

(2)排水管的總水頭損失應(yīng)小于或等于雨水斗頂面與臨界點(diǎn)的幾何高差，宜使壓力余量△Pr≤100mbar。

(3) 虹吸式屋面排水系統(tǒng)的是大負(fù)壓值在懸吊管與總立管的交叉點(diǎn)。該點(diǎn)的負(fù)壓值，應(yīng)根據(jù)不同的管材而有不同的限定值。對于使用鑄鐵和鋼管的排水系統(tǒng)應(yīng)小于900mbar;對于塑料管道，管徑De50-De160應(yīng)小于800mbar，管徑De200-De300應(yīng)于于450 mbar。

(4)虹吸式屋面排水系統(tǒng)管系各節(jié)點(diǎn)由不同支路計(jì)算得到的壓力差不大于150 mbar。

(5)虹吸式屋面排水系統(tǒng)使用內(nèi)壁涂塑柔性排水鑄鐵管或鋼管及高密度聚乙烯管，應(yīng)使用相應(yīng)的計(jì)算圖表計(jì)算管道的沿程水頭損失。

虹吸排水管設(shè)計(jì)的實(shí)操步驟

1. 首先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求,確定采用虹吸排水的屋面區(qū)域.

2. 在cad圖紙上計(jì)量所選區(qū)域的面積，即屋面設(shè)計(jì)匯水面積,F。

3. 在暴雨強(qiáng)度及雨水流量計(jì)算軟件中，查出工程所在地，按規(guī)定的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期年限下的，降雨歷時(shí)為5分鐘的暴雨強(qiáng)度值q(l/s?10000m2)

4. 由公式，屋面雨水設(shè)計(jì)流量：Q=k?ΦqFk<1, Φ>1 通過跟當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)院的工作人員溝通確定應(yīng)用哪一個(gè)公式進(jìn)行計(jì)算。一般，我們?nèi)∮霉絈=qF進(jìn)行計(jì)算。為了使單位變?yōu)閘/s，我們把公式變?yōu)镼=qF/10000 這樣得到的屋面雨水設(shè)計(jì)流量Q(單位：l/s)

5. a.根據(jù)屋面雨水設(shè)計(jì)流量和給定的雨水斗的額定流量參數(shù)值，確定雨水斗的數(shù)量。一般雨水斗的計(jì)算分擔(dān)值不要超過20l/s，若超過太多應(yīng)該多加斗。

b.根據(jù)確定的雨水斗的數(shù)量，在cad圖中找到天溝的位置，計(jì)量出天溝的長度，然后計(jì)算出雨水斗之間的距離，一般2個(gè)雨水斗之間的間距不宜大于20m，然后確定雨水斗在圖紙中的具體位置。

6.虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程：

(1) 對匯水面積大于5000 m2的大型屋面，宜設(shè)置不少于2組獨(dú)立的虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)。

(2) 雨水斗頂面至過渡段的高差，在立管管徑不大于DN75時(shí)，宜大于3m;在立管管徑不小于DN90時(shí)，宜大于5m;

(3) 懸吊管設(shè)計(jì)流速不宜小于1.0m/s;立管設(shè)計(jì)流速不宜小于2.2m/s,且不宜大于10m/s;

(4) 虹吸式屋面雨水排水管系過渡下游的流速，不宜大于2.5m/s;當(dāng)流速大于2.5m/s時(shí)，應(yīng)采取消能措施;

(5) 立管管徑應(yīng)經(jīng)計(jì)算確定，可小于上游懸吊管管徑。

(6) 虹吸式雨水斗與屋面應(yīng)設(shè)置在每個(gè)匯水區(qū)域屋面或天溝的最低點(diǎn)，每個(gè)匯水區(qū)域的雨水斗數(shù)量不宜少于2個(gè)。2個(gè)雨水斗之間的間距不宜大于20m。設(shè)置在裙房屋面上的虹吸式雨水斗距離裙房與塔樓交界處的距離不應(yīng)小于1m,且不應(yīng)大于10m。

(7) 虹吸式雨水斗防葉罩隔柵間隙的形狀可采用孔狀或細(xì)槽狀?？谞铋g隙口的直徑不宜小于6mm,且不宜大于15mm。

(8) 虹吸式雨水斗宜對雨水立管做對稱布置。

(9) 當(dāng)連接多個(gè)虹吸式雨水斗時(shí)，虹吸式雨水斗的排水連接管應(yīng)接在懸吊管上，不得直接接在雨水立管的頂部。

(10)天溝的起點(diǎn)深度應(yīng)根據(jù)屋面的匯水面積、坡度和虹吸式雨水斗的斗前水深確定，天溝的坡度不宜小于0.003。

(11)天溝的過水?dāng)嗝鎽?yīng)根據(jù)匯水面積的設(shè)計(jì)流量計(jì)算確定。天溝的寬度應(yīng)保重雨水周邊的均勻進(jìn)水。

(12)管材和管件應(yīng)采用不低于PE80等級(jí)的高密度聚乙烯(HDPE)原材料制造。

(13)管材的縱向回縮率不應(yīng)大于3%;

(14)雨水立管應(yīng)按設(shè)計(jì)要求設(shè)置檢查口，檢查口中心宜距地面1.0m。當(dāng)采用高密度聚乙烯(HDPE)管時(shí)，檢查口的最大設(shè)置間距不宜大于30m.

(15)雨水管道應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定的位置安裝;

(16)連接管與懸吊管的連接宜采用45度三通;

(17)懸吊管與立管、立管與排出管的連接應(yīng)采用2個(gè)45度彎頭或R不小于4D的90度彎頭。

(18)高密度聚乙烯管道穿過墻壁、樓板或有防火要求的部位時(shí)，應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求設(shè)置阻火圈、防火膠帶或防火套管;

(19)雨水管穿過墻壁和樓板時(shí)，應(yīng)設(shè)置金屬或塑料套管。樓板內(nèi)的套管，其頂部應(yīng)高出裝飾地面20mm,底部與樓板底面齊平。墻壁內(nèi)的套管，其兩端應(yīng)與飾面齊平。套管與管道之間的縫隙應(yīng)采用阻燃密實(shí)材料填充;

(20)在安裝過程中，管道和雨水斗的敞開口應(yīng)采取臨時(shí)封堵措施。

從虹吸排水管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理再到其設(shè)計(jì)的實(shí)操步驟，我們從理念層面上了解到虹吸排水管系統(tǒng)是怎么一回事，再從實(shí)操步驟上嘗試模擬虹吸排水管的設(shè)計(jì)。深入了解到虹吸排水管系統(tǒng)是如此巧妙又迅速的排清積水，這讓人們都讓人不得不佩服這個(gè)虹吸排水管系統(tǒng)的神奇和厲害之處。