虹吸雨水系统的优点及应用
（摘要）简单介绍虹吸雨水的工作原理、优点以及在施工过程中应注意的问题。
（关键词）虹吸原理暴雨重现期施工技术问题
一、雨水系统的分类及虹吸雨水的发展历史
雨水排放系统分为两种，重力流雨水系统和虹吸雨水系统（压力流）。目前我国大部分建筑的雨水系统是选用重力流雨水系统。[1]
随着虹吸雨水系统的成熟，虹吸雨水开始普及开来。欧洲一些国家最早发现并应用了虹吸雨水技术，上世纪90年代虹吸雨水这一技术由德国传入我国，这一技术从起步至今已经发展了将近半个世纪，随着科技的发展，这一技术将更为广泛的应用到我们的生活领域。依靠其良好的性能虹吸雨水越来越受到设计者们的关注，随着将近20年的发展，这一技术在我国越来越多的应用到现实生活中来。[2]一些知名品牌如广州捷流、上海吉博特、北京泰宁等已成功将这一排水技术应用到多个国家重点建设项目当中。
二、虹吸雨水系统组成及原理
虹吸雨水系统是由虹吸雨水斗、管材（悬吊管、立管、排出管、连接管）、管件、固定组件、检查井组成。与普通雨水排水系统相比，虹吸雨水斗的作用在此技术运用当中是最为重要的。当然排水管道的要求也是必不可缺的。虹吸雨水的原理就是在设计强度下虹吸雨水斗能够对雨水进行整流，形成水气分离，使系统呈负压状态形成压力排水。降雨过程中相当于屋面有一个稳定的小水池向下泄水，管道中是全充满的压力流状态屋面雨水，经屋内排水管系从排出口排出。
虹吸雨水在排水过程当中，雨水的流动分为三种阶段：重力流、两相流、满管压力流。在刚开始降雨的时候虹吸雨水排水与普通重力流排水相同，雨水汇集量少，排水管道中的雨水受重力影响自然排出，这一阶段为重力流阶段。随着降水量的增加，雨水汇集量也越大，此时在虹吸雨水斗位置水深加大，空气进入也随之减少，管道内形成时断时续的满管流以及掺杂部分空气的满管流。我们管这一阶段叫做两相流阶段。随着降水的进一步发展，雨水量的进一步增加，雨水斗前的积水已经将雨水斗全部覆盖，导致空气已经不能再进入排水管道。此时排水管道中则为满管雨水排放，我们称此阶段为满管压力流阶段。
三、虹吸雨水的优点和不足
与重力流雨水系统相比虹吸雨水系统具有以下优点：
1、虹吸雨水的排水量比同规格重力流排水系统的排水量要大。原因就是在排水过
程当中，重力流排水系统排水管中含有大量的空气，并且流体是重力自然流，而虹吸雨水排水系统排水管道则是满管压力流。相比重力自然流，虹吸雨水没有空气的阻力，并且在满管压力流排水过程中形成负压，从而管道内雨水的流速以及流量相比重力流要大很多。所以说在相同条件下虹吸雨水的泄流量要比重力雨水大很多，从而产生的经济效益是显而易见的。
2、虹吸雨水比重力排水在安装当中所占的建筑空间要小。重力排水依靠的是流体重力自然排水，不可避免的就要求管道需要一定的坡度。而虹吸雨水由于其原理，其排水悬吊管是不需要坡度的。相比较而言就大大的节省了建筑空间，解决了建筑空间狭小管路错综繁杂雨水管道安装困难这一难题。虹吸雨水在设计当中可以根据需要在满足水力计算的前提下，随意的增加雨水斗数量。一般悬吊管可达150米左右，从而减少了立管的数量。同时也减少了室外检查井的数量。[3]
3、由于系统形成虹吸现象后是处于压力流状态，系统雨水流速较大，能够起到对管道的冲刷作用，具有自清洁作用。大大减少了由于脏乱杂物堵塞管道的情况，从而减少了对管道的检修。
4、虹吸雨水在满足水力计算的前提下，虹吸雨水斗的安装更加随意。因此不受现代建筑物艺术外形的局限。虹吸雨水排水量大这一优点相比重力流排水减少了雨水斗的安装，从而简单了施工过程，在使用后期减少了建筑物的使用隐患（屋面漏雨）等情况的发生。
5、虹吸雨水在进入后期满管压力流时，管道内是没有空气的。所以在此排水过程当中管道内不会因为有空气漩涡而形成排水噪音。所以高效的排水、噪音的减小对于现代高品质要求更能满足现代高速发展的社会要求，更加环保、绿色。对于噪音大小有严格要求的房间管道经过时可采取有效的隔音措施满足房间的要求，这一优点是重力排水所不能比拟的。[4]
6、适合大面积、大跨度屋面排水系统采用。
与重力流雨水系统相比虹吸雨水系统具有以上优点，但是不是所有建筑都适合采用虹吸雨水系统。虹吸雨水系统对建筑物的高度还是有要求的：当虹吸雨水立管管径小于等于75mm时，建筑物的高度不能小于3m；当立管管径大于等于90mm时，建筑物的高度不能小于5m。[4]若建筑物的高度不能满足此条件时，排水立管不能够在满管流时形成足够的负压来满足雨水斗的设计流量。因此需扩大管径，那就会和重力流相差无几，这样就在造价上没有优势。由于虹吸雨水设计安装为专业设计安装，所以在是否采用虹吸雨水的同时要考虑造价问题。
四、虹吸雨水在施工中注意的问题
在施工过程中应注意一下几个问题：
1、雨水斗必须有一定长度支管与悬吊管相连接，多斗系统雨水斗要尽量对称布置。
2、同一系统中的雨水斗要在同一水平面上，即标高一致。避免形成虹吸现象较早或较晚。
3、雨水斗前的水池要高度合适。过低会影响虹吸现象的形成和持续，过高会增加屋面的负担。
4、由于虹吸雨水是经过水力计算才得出相应的安装要求，所以现场施工过程中严格按照图纸设计进行安装。如因现场实际情况的限制需要改变，则应进行重新进行设计核算，然后再按照设计要求严格安装。
5、虹吸雨水悬吊管安装时要保持水平状态，严禁出现管道倒坡现象的发生。主立管的安装要保证其垂直度在误差允许范围之内，埋地管道支座要进行加固安装，保证埋地管道不受排水过程中加大水流的冲击。
6、管道的固定系统要牢固、可靠。
7、注意溢流口的安装，从而保证系统发生事故及超设计暴雨重现期雨量的排出，保护建筑物的安全。严禁溢流口与其他系统合并使用。
8、保证系统管道接口的严密。
9、由于系统流量流速大，应对检查井采取保护措施，一般是对连接检查井管段管道增大两级。
五、虹吸雨水未来展望
相信随着技术的不断发展和成熟，这一技术将会更多的被采用。将有更多的建筑物采用虹吸雨水这一技术。此技术的优点更多的被人们所认知，快速的排水、简洁的安装，低噪音的环境更能满足现代社会高速发展的要求。
参考文献：
[1] 王礼《中国高新技术企业》2008年16期
[2] 林利忠《广东建材》2007年12期
[3] 孙瑛《给水排水》2002年1期
[4]《虹吸式屋面雨水排水系统技术规程》
