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虹吸排水原理_什么是虹吸现象与原理?

080给水排水2021-07-19 20:01:42


虹吸式雨水排水系统.jpg

虹吸排水系统原理

虹吸排水收集系统并可作为防水层的柔性保护层,替代传统的混凝土保护层,大大降低工程造价。与传统作法相比,虹吸排水收集系统增加透气观察管,使系 统处于透气状态,无空气阻水现象;虹吸排水收集系统利用虹吸管实现重力排水、 虹吸现象交替排水,加快了水流速度。具有简化结构层次,系统装配式完成,施工速度快,综合成本降低,易维护等优点。


虹吸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。虹吸排水系统的特点是横管不设坡度的情况下,形成满管流,以极快的速度排清屋面的积水。虹吸排水系统主要部件有虹吸排水管道和虹吸雨水斗构成。

虹吸现象

虹吸现象是液态分子间引力与位能差所造成的,即利用水柱压力差,使水上升后再流到低处。
由于管口水面承受不同的大气压力,水会由压力大的一边流向压力小的一边,直到两边的大气压力相等,容器内的水面变成相同的高度,水就会停止流动。利用虹吸现象很快就可将  虹吸现象容器
内的水抽出。

虹吸排水系统.jpg

对比虹吸排水系统与传统重力排水系统的区别

虹吸排水特点:

1、只要满足计算要求,单系统所带雨水斗个数不限;

2、雨水斗流量大,气水分流,排水速度快效果好;

3、悬吊管呈水平状态,无需做任何坡度,施工方便;

4、立管管径小,数量少,便于装修;

5、埋地管少,地面开挖工作量小,有效缩短工期;

传统重力排水.jpg

传统重力排水特点:

1、单系统所带雨水斗个数受限;

2、雨水斗流量小,气水合流,排水效果差;

3、立管管径大,数量多,交叉施工易打架;

4、埋地管多,土建工作量大,地沟易返水

虹吸排水组成部分:

雨水斗用于虹吸式屋面雨水排水系统的雨水斗。它具有气水分离、防涡流等功能。其斗前水深可有效控制,当斗前水位稳定达到设计水深时,系统内形成虹吸满管压力流。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。雨水斗额定流量分12L/s 、25L/s、40L/s、60L/s和72L/s等,常用的为25L/s和40L/s两种额定流量的雨水斗。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减少涡流状态,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较小,同时提高了雨水斗的额定流量。比较好的产品,完全可以做到部分通用。它的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,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,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。

虹吸式屋面雨水排水系统.jpg

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的沙砾厚度不能大于60mm,小粒径必须为15mm。

(4)、如果雨水斗是安装在檐沟内,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 x 270mm至290mm x 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 x 280mm,如果开口大于300mm x300mm,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。系统管道管道作为虹吸式屋面雨水排放系统主要的部分,必须确保系统可靠,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,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。

虹吸排水管的要求

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。

虹吸排水管.jpg

HDPE管材的优良特性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较小。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。HDPE管道比金属管更耐磨损。抗极端温度在 – 40摄氏度 ~100摄氏度。管子重量轻,施工方便,可以事先预制,安装工效大大提高。


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