虹吸式与重力流排水区别
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给水排水工程知识:虹吸式屋面雨水排放系统简介[工程类精品文档]本文内容极具参考价值,如若有用,请打赏支持,谢谢!【学员问题】虹吸式屋面雨水排放系统简介?【解答】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,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铺设。
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,雨水悬吊管的铺设坡度不得小于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。
虹吸排水系统其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。
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㎡屋面排水面积。
以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成,供参考,如有问题请及时沟通、指正。
湖南衡阳中钢项目劲驰虹吸式屋面雨水排放系统与传统重力流屋面雨水排放系统比较一.传统重力流屋面雨水排放系统与劲驰虹吸式屋面雨水排放系统工作原理(详见重力系统及虹吸系统排水原理和应用演示文稿)(1)传统的重力流屋面雨水排放方式传统的重力流屋面雨水排放原理:利用屋面结构上的坡度,水自然流入屋面上的雨水斗,然后水以气水混合的状态依靠重力作用顺着立管而下,排放到雨水检修窨井中。
(2)虹吸式屋面雨水排放系统劲驰虹吸式屋面雨水排放系统原理:在特殊的虹吸雨水斗作用下,使管道内充满水,充分利用屋面雨水与地面的落差势能,在管道内产生局部真空,从而引起虹吸现象,并利用这种虹吸现象进行屋面雨水排放。
该系统由雨水斗,管道配件,以及专门设计的固定装置和专业服务组成。
这套系统可以在横吊管或埋地管不需要任何坡度的情况下彻底排清屋面积水。
(见虹吸实验录像资料)二.传统重力流屋面雨水排放系统与劲驰虹吸式屋面雨水排放系统特点(详见劲驰虹吸系统技术原理、设计概念和SO-SOON虹吸排水优势及应用演示文稿)基于传统重力流排水屋面雨水排放系统与劲驰虹吸式屋面雨水排放系统工作原理,其各自特点如下:由于传统重力流屋面雨水排放系统是气水劲驰虹吸式屋面雨水排放系统是满管流,混合流,雨水管管径不能充分利用,并且雨水在管道里流速快,流速可达4米/秒雨水在管道内流速慢,所以有以下特点:以上,所以有以下特点:⏹排同样量的雨水,所需管道管径大。
■雨水管管径小、主管少,所需材料少,立管数量多,所需管道及配件材料多,材料成本低。
材料成本高。
■虹吸系统,上部悬吊管在虹吸状态下⏹在重力条件下排水,悬吊管与埋地管需排水,呈现负压状态;下部呈正压有要坡度,造成设计施工工作量大,浪费压流状态,所以悬吊管与埋地管无需空间,特别是由于埋地排水管管径比虹坡度,设计施工简单,节省空间,地吸管径大,又需一定坡度,地面开挖工面开挖工程量少,土建成本低。
作量大,土建成本高。
■雨水在管道里流速快,管道有自洁能⏹雨水在管道内流速慢,管道易堵塞,需要力,管道不易堵塞,不需要设大量检设大量检修雨水窨井。
*创作编号:GB8878185555334563BT9125XW*创作者:凤呜大王*虹吸排水与重力排水对比时间:2009-07-08 来源:编辑:浏览:不是因为虹吸系统的雨水管内产生负压才减少落水管的数量的,而是虹吸式雨水管只是需要很少的斗前水位就可以形成虹吸,而虹吸的形成的力量是很大的,所以不需要象重力式雨水管那样需要一定的坡度,可以在同一个水平面上形成多斗串联,这样就可以减少落水管的数量和截面了。
虹吸式排水和重力式排水的主要区别:重力:1. 大量的雨水立管。
2. 较多数量的雨水斗。
3. 水平悬吊管安装要有一定的坡度。
4. 较大的管径。
5. 大范围的地面开挖工作。
6. 较多的雨水检查井。
7. 较多的雨水出户管。
8. 需要设置检查口或清扫口。
9. 雨水斗附近有较高的斗前水深。
10. 在机电安装空间内不便于机电综合协调。
11. 同一立管的雨水斗数量有限制。
12. 不同标高层面的雨水斗不宜接入同一系统。
虹吸:1. 少量的雨水立管。
2. 较少数量的雨水斗。
3. 水平集水管安装不需要坡度。
4. 较小的管径。
5. 最少的地面开挖工作。
6. 最少的雨水检查井。
7. 较少的雨水出户管。
8. 不需要设置检查口或清扫口(因为虹吸雨水斗的设计可隔截垃圾及大颗粒状物质进入系统以及系统具有自洁功能)。
9. 雨水斗附近的斗前水深较低(也可通过系统调节控制屋面集水厚度)。
10. 在机电安装空间内始终只保持一个安装高度,便于机电综合协调。
11. 同一立管的雨水斗数量没有限制。
12. 不同标高层面的雨水斗可接入同一系统。
虹吸雨水排放系统时间:2008-03-25 来源:编辑:浏览:671虹吸雨水排放系统采用独特设计的雨水斗,使雨水在很浅的天沟水深下,即可在管道中形成满管流状态。
利用建筑屋的高度和落水具有的势能,在管道中产生局部真空,使雨水斗及水平管内的水流获得附加的压力,形成虹吸现象。
利用虹吸的作用,极大地加快水在排水管内的流速,快速排放屋面雨水。
虹吸式与重力式排水系统的技术优势性比较论文关键词:虹吸式排水;重力式排水;广州焙乐道虹吸式排水系统目前在国际上已经具有30多年的应用历史,但在我国还是一种全新的建筑排水新技术,其应用主要分布在华东、华南及北京地区等部分较发达地区的大型工业厂房、会展中心、体育场馆、商业中心及高层裙房等跨度大、结构复杂的屋面。
有了这些非常成功的工程案例,从此改变了人们对传统的屋顶雨水排水仅限于那些悬挂在房屋外深褐色的铸铁管,而对建筑技术的迅猛发展给传统的重力式排水技术越来越难以解决的复杂结构或大面积屋面的排水难题,找到了一个更行之有效更先进的工艺系统——虹吸式排水系统。
以下根据在广州焙乐道项目大面积轻钢结构工业厂房屋面虹吸式排水设计中的体会,浅析虹吸式排水系统的适用性和先进性,认为其具有广阔的推广前景。
虹吸式屋面雨水排水系统的最大改进和技术进步是具有良好整流功能的“虹吸式雨水斗”。
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,相当于从屋面上的一个稳定水面的水池中泄水,排水管道处于全充满的压力流状态,充满度达到1.0,大大提高了流量;虹吸式屋面排水系统的管道在设计降雨强度下呈负压,形成虹吸排水过程,达到最大限度提高流速的目的。
虹吸式屋面雨水排水系统管道内设计状态下的压力分布与一般的重力式屋面雨水排水系统有明显的区别。
虹吸式屋面雨水排水系统自雨水斗连接管以下,管道内呈负压,在悬吊管与立管的交叉点处负压最大,其后立管上的负压减小,至临界点负压消失,管道内的压力为零,水流状态转为重力流。
因此,雨水斗的进水水面至临界点总高度是有效作用高度,在设计计算中应充分利用;另一方面对雨水斗至悬吊管的末端的总水头损失应有所限制,以控制悬吊管末端的最大负压值。
虹吸式屋面雨水系统的设计工况是用足系统的排水能力,所以设计排水能力大。
其组成部分设有溢流口、天沟、雨水斗、连接管、悬吊管、立管、过渡段及排出管。
重力排水与虹吸排水比较方案重力流排水系统: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。
否则, 超流量的雨水进人系统, 流态会超越重力无压流, 剧烈的压力波动会对系统造成破坏, 发生诸如立管损坏、室内检查井冒水等安全事故(详见附件文档:我国屋面重力流雨水系统安全缺陷分析)。
虹吸式雨水排放系统: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。
这样,虹吸排水系统可用比重力流排水系统小得多的管线能排出几十年一遇的暴雨雨水。
再有,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。
比如,计算表明排水量为40L/s 时,用直径300mm 的重力流雨水管,其斗前水深100mm,而直径100mm 的虹吸雨水管,其斗前水深仅需85mm,这对屋面的建筑和结构设计都非常有利。
虹吸系统所用管径不仅比重力流小,而且可比重力流“少”。
图一所示系统,即一个横管,一个立管,可以上接十余个雨水斗,而重力流系统则要多根立管。
此外,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。
虹吸排水与重力排水对比时间:2009-07-08 来源:编辑:浏览:不是因为虹吸系统的雨水管内产生负压才减少落水管的数量的,而是虹吸式雨水管只是需要很少的斗前水位就可以形成虹吸,而虹吸的形成的力量是很大的,所以不需要象重力式雨水管那样需要一定的坡度,可以在同一个水平面上形成多斗串联,这样就可以减少落水管的数量和截面了。
虹吸式排水和重力式排水的主要区别:重力:1. 大量的雨水立管。
2. 较多数量的雨水斗。
3. 水平悬吊管安装要有一定的坡度。
4. 较大的管径。
5. 大范围的地面开挖工作。
6. 较多的雨水检查井。
7. 较多的雨水出户管。
8. 需要设置检查口或清扫口。
9. 雨水斗附近有较高的斗前水深。
10. 在机电安装空间内不便于机电综合协调。
11. 同一立管的雨水斗数量有限制。
12. 不同标高层面的雨水斗不宜接入同一系统。
虹吸:1. 少量的雨水立管。
2. 较少数量的雨水斗。
3. 水平集水管安装不需要坡度。
4. 较小的管径。
5. 最少的地面开挖工作。
6. 最少的雨水检查井。
7. 较少的雨水出户管。
8. 不需要设置检查口或清扫口(因为虹吸雨水斗的设计可隔截垃圾及大颗粒状物质进入系统以及系统具有自洁功能)。
9. 雨水斗附近的斗前水深较低(也可通过系统调节控制屋面集水厚度)。
10. 在机电安装空间内始终只保持一个安装高度,便于机电综合协调。
11. 同一立管的雨水斗数量没有限制。
12. 不同标高层面的雨水斗可接入同一系统。
虹吸雨水排放系统时间:2008-03-25 来源:编辑:浏览:671虹吸雨水排放系统采用独特设计的雨水斗,使雨水在很浅的天沟水深下,即可在管道中形成满管流状态。
利用建筑屋的高度和落水具有的势能,在管道中产生局部真空,使雨水斗及水平管内的水流获得附加的压力,形成虹吸现象。
利用虹吸的作用,极大地加快水在排水管内的流速,快速排放屋面雨水。
虹吸雨水排放系统时间:2008-03-25 来源:编辑:浏览:671虹吸雨水排放系统采用独特设计的雨水斗,使雨水在很浅的天沟水深下,即可在管道中形成满管流状态。
屋面虹吸排水与普通重力排水的区别大型屋面常用的排水系统有虹吸排水和普通重力排水2种方式,这2种方式的特点是什么?是不是虹吸排水效果优于普通重力排水效果?在一般情况下该如何选择?以下将简要叙述。
工作原理区分屋面虹吸雨水排放系统,指利用伯努利方程进行排水管道内压力计算,通过管道、管配件的管径变化从而改变排水管道内的压力变化,形成满管流,在压力的作用下快速排水的系统,即利用水柱压力差的原理,花卉市场的吸水石也是这个原理。
屋面普通重力排水,则是利用雨水自身重力排除雨水的方式。
两者优缺点比较1.重力式屋面排水系统(1)重力式屋面排水系统是靠雨水自身重力在雨水斗中自由下落,加之雨水斗中混有空气,因此雨水斗的设计流量偏小;一般直径100mm的雨水立管能承载的屋面汇水面积是150~200thinsp;平方米。
(2)重力式屋面排水系统要求管径较大,同时还需有较大的坡降,故限定连接雨水斗一般不多于4个,从而导致雨水立管的根数增加。
2.虹吸式屋面排水系统(1)虹吸式屋面排水系统是有压力流雨水斗,在符合水力计算的条件下,接入悬吊管的雨水斗的数量不受限制,排水能力增加,因此排水立管和埋地管的数量减少。
(2)虹吸式屋面排水系统根据自身工作原理,悬吊管不需要坡度,按压力流计算,因此可减小选用管道的直径,建筑物内可不做管道井或减少管道井设置,无需埋设管道,比较适用于建筑物内地下管道多的情况。
选用注意事项(1)如果屋面面积不大(5000thinsp;平方米以内),且雨水立管有较合适的空间可以设置,选用重力式排水系统比较实用、经济;一般的民用住宅、小型工业厂房采用该种体系较多。
(2)如果屋面面积很大(10000thinsp;平方米或以上),且要求雨水立管数量尽可能少,项目所在地雨季降水量较集中,雨量较大且要求雨水能及时排出,这种情况下,采用虹吸式屋面排水系统比较适宜,一些大型商场、机场、大型工业类厂房等项目通常采用这种体系。
(3)在降雨的初期或末期雨水量较少,无法形成虹吸作用,虹吸式排水的管道达不到满流有压状态,这时的排水效果与普通重力式排水效果相同。
虹吸式雨水系统与传统重力雨水系统比较
一.传统重力流排水系统与虹吸式屋面雨水排放系统工作原理
(1)传统的屋面重力流排水方式
传统的屋面重力流排水原理:利用屋面结构上的坡度,水自然流入屋面上的雨水斗,然后水以气水混合的状态依靠重力作用顺着立管而下。
(2)虹吸式屋面雨水排放系统
虹吸式屋面雨水排放系统原理:利用重力作用在管道内产生局部真空,从而引起虹
吸现象。
该系统由雨水斗,管道配件,以及专门设计的固定装置和专业服务组成。
利用虹吸作用,这套系统可以在不需要任何坡度的情况下彻底排清屋面积水。
二.传统重力流排水系统与畅流-虹吸式屋面雨水排放系统特点
基于传统重力流排水系统与畅流-虹吸式屋面雨水排放系统工作原理,其各自特点如下:
传统重力流排水系统: 畅流-虹吸式屋面雨水排放系统:
⏹悬吊管要求一定的坡度■管道无需坡度
⏹大量的雨水立管■雨水立管少
⏹大范围的地面开挖工作■最小的地面开挖工作
⏹现场施工量大■现场施工量大大减小
⏹管道及配件的使用量大■管道及配件的使用量少
⏹管道管径大■降低管道管径
⏹浪费空间■节省空间
⏹管道易堵塞,需要设大量室内窨井■管道具有自洁能力
⏹施工速度慢■施工简单快捷
⏹装修费用较高■装修费用降低
1。
浅析虹吸式屋面雨水排水系统摘要:目前常见的屋面雨水排水系统分为重力雨水系统和虹吸雨水系统两种。
本文重点对虹吸雨水系统的特点进行分析,探讨虹吸雨水系统的设计和施工要点并将虹吸雨水系统与重力雨水系统各自的优缺点进行比对。
关键词:虹吸雨水系统重力雨水系统引言随着人们对建筑环境要求的不断提高,屋面上的各种设备越来越多、屋面造型设计越来越复杂。
单纯采用传统的重力雨水系统已经不能满足工业厂房、体育馆、火车站等大跨度、大建筑面积屋面的雨水排放需求。
而虹吸雨水系统的出现,成功解决了上述问题。
一、虹吸雨水系统概述虹吸式屋面雨水排水系统是利用虹吸原理,采用特殊设计的雨水斗,使雨水能够在很浅的天沟水深下在管道中形成满流状态。
利用建筑物的高度和落水具有的势能在管道中形成局部真空,雨水斗及水平管内的水流获得附加的压力,形成虹吸现象,极大地加快水流在排水管道内的流速,快速排放屋面雨水。
虹吸现象的产生共需经过如下五个状态:波浪流(a)→脉冲流(b)→活塞流(c)→泡沫流(d)→虹吸满管压力流(e)图1二、虹吸雨水系统对比重力雨水系统的优缺点1、虹吸雨水系统的优点1)区别于传统重力雨水系统气水混流的形式,虹吸雨水系统管道内为满流状态,排水量大、排水效率高。
2)由于虹吸雨水系统按满管流设计,横管敷设不需要坡度且管道管径较小,降低了各专业施工过程中配合的难度,有效提高了建筑物净标高,为各专业管线综合排布提供了便利。
3)在系统满足水力计算的情况下,悬吊管上接入的雨水斗数量可不受限制,因此悬吊管的长度可达150m左右,从而减少了立管的数量更适合大跨度、大建筑面积的屋面排水。
4)虹吸雨水斗在屋面上布点灵活,能够适应复杂的屋面造型。
5)虹吸雨水系统悬吊管设计流速均大于等于1m/s,附着在管壁上的固体颗粒在此流速下可被水流冲走,因此系统具有良好的自清洁作用,不需要定期清理管道,节约运营成本。
6)虹吸雨水斗排水能力远高于同规格的重力雨水斗,因此在汇水面积相同的情况下,应用虹吸雨水系统可减少雨水斗的设置数量,从而减少屋面预留孔洞工作及建筑专业防水难度,降低屋面漏水几率。
虹吸式雨水排水系统安装摘要:本文主要介绍虹吸式雨水排放系统的与传统式中立于水的对比,虹吸式雨水排放系统的市场优越性。
关键字:虹吸雨水斗;紧固系统;管卡;HDPE管虹吸式雨水排水作为一门国内新型的屋面雨水排放技术,集中了众多雨水排放形式的优点,并逐渐在大型公用建筑、厂房、大型体育场等建筑上越来越广泛。
虽然虹吸雨水系统具有其无与伦比的优越性,但如果在施工过程中没有采取相应的技术措施,那么虹吸式雨水排放系统就可能出现堵塞、无法形成虹吸等缺陷,以致虹吸雨水排放系统无法发挥其应有的优越性。
一、虹吸式与重力式排水对比1、重力流雨水排放系统综述传统的屋面重力流排水方式的原理是基于利用屋面结构上的坡度,水自然流入屋面上的雨水斗,然后氺以汽水混合物的状态依靠重力作用顺着立管而下。
同时由于屋顶排水本身要求具有一定的坡度,受屋顶结构的限制,如有效的排水,需增加雨水斗及相应的排水立管,这些大量的立管需经过最后汇集,排入城市雨水管网。
传统重力式雨水系统的特点是:(1)管径大,需1~3%坡度;(2)需要大量的雨水斗及立管;(3)大范围的地面开挖工作,埋地管很长;(4)建筑适应性和灵活性较差。
2、虹吸式雨水排放系统综述虹吸式屋面雨水排放系统是按虹吸满管压力流原理设计、管道内雨水流速、压力等可有效控制和平衡的屋面雨水排放系统,一般由虹吸雨水斗、管材(连接管、悬吊管、立管、排水管)、管件、固定系统等组成。
虹吸式雨水排放系统管道内的压力和水的流动状态是不断变化的过程。
该排水系统的主要原理是:在最初的一段时间里,该系统与重力式雨水排放系统差不多,都是利用重力进行排水。
随着降雨持续和雨量的增加,当屋面上的水位达到一定高度时,雨水斗会自动隔断空气进入斗内,从而产生虹吸效果,并在管道内呈最大负压,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。
当到达降雨末期雨水量减小,雨水斗斗前水位降低,逐渐有空气掺入雨水斗,排水管内的虹吸作用被破坏掉,排水系统逐渐从虹吸式状态转变为重力流状态。
虹吸式与重力流排水区别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。
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。
虹吸排水系统其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的沙砾厚度不能大于60mm,最小粒径必须为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管材的优势承压性能良好,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。
HDPE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的条件下,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,甚至呈90o的时候,很有可能因为管内流速的突然下降而引起虹吸作用被破坏。
因此,当水流有90o的方向改变时,此处弯头的连接方式,必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。