虹吸式雨水斗原理

虹吸式雨水斗原理

【篇一：虹吸排雨水系统设计原理】

虹吸排雨水系统设计原理

近几年来，屋面虹吸排雨水系统在国内众多大、中、小型建筑应用像雨后春笋般展现，为不少建筑设计师解除了诸多建筑造型的限制，现代建筑的复杂性，以及建筑界与工程界提出的严格要求，常常使得落后于现代先进建筑科技的传统屋面排水方案不具有可行性，如排水量大，重力排水系统影响建筑造型；室内排雨悬吊管放坡影响室内使用空间，排水管与建筑不协调。同时把屋面排雨水设计带到新的领域。自从uv排水系统在1968年发明以来，第一个uv系统（1968年发明）提供了屋面排水技术的突破，它在雨水斗周围的水深达到一定高度时，可以避免空气通过雨水斗进入排水管内。世界各国越来越多对虹吸排雨水系统的研究。，一些科学家和工程师，如bernouilli， prandtl， darcy， weisbach， colebroke等建立起来的设计理论便可以用来进行精确的满管流排水系统的设计，这项技术对于建筑界的贡献立即表现出来。

一、虹吸系统基本原理介绍

原理简介

基本上，屋面雨水排放系统可分为重力流系统与满管流或虹吸系统。

重力流系统

在重力流系统中，水沿着立管的管壁流下。一般情况下，管材断面约1/5-1/3为水， 剩余为空气。水平管的流量系数则可能达到1。因此，重力流系统的流量得视其管子所装置的坡度而定。

虹吸系统

在虹吸系统中，所有的管子在指定的降水强度下将达到1的流量系数。管子内的压力也有别于大气压强。通过利用建筑物（雨水斗与排放点的高度差距）所产生的压头，管径设计可达到满管流。因此，概念上，利用较小于传统管径的管道便可更快速地排出相同的水量。

虹吸系统电脑软件利用建筑物所产生的压头 (h1-h2)来平衡管子内的磨擦系数损失以及计算出以最小的管径来排放所设计的水量。捷流系统电脑软件通过分析水平管与立管的剖面以及管子的长度来平衡系统的压力。

正如以上所提及的，管子里的压力有别于大力气强。基本上，系统可接受管子里的压力超出于大气压强。 无论如何，管子内的压力若相当于水的蒸发压力，可能会导致气化作用的产生。为避免气化作用的发生， 管子里的压力必需维持在水的蒸发压力以上。也就是说， 如果大力气强被制定为0，管内负压力则需高于－8.0m。

重力流系统与系统的比较

重力流雨水系统

特点：气液二相流

1． 雨水斗数量多

2． 管径大

3． 立管数量多

4． 水平集水管需要坡度

5． 雨水检查井数量多

6． 大屋面工程，地面需布置排水沟

7． 影响建筑美观

虹吸雨水系统

特点：满管流

1． 雨水斗布置灵活

2． 管径缩小

3． 管道走向可以根据需要灵活设置

4． 水平集水管不要坡度

5． 雨水斗检查井数量少

6． 大屋面工程，无需设置室内检查井

7． 有利于建筑美观

二、虹吸雨水排水系统特点介绍

虹吸系统在世界上的应用有30多年的历史，虹吸雨水排水系统经过精确的计算能以最小的管径达到最大的流量。世界上已有超过1亿m2的屋面采用这种排水系统。

? 雨水斗高效、低阻

虹吸系统的雨水斗效率高、水阻低，能有效的控制管内的压力，同时具有高度灵活性，在施工调整时能够根据现场实际情况灵活处理。

? 管道节约空间，美观大方

在屋面下有限的空间内，虹吸系统以最小的管径和没有坡度的水平横管尽量占有最小的空间，同时我们将利用每个雨水斗的高效率排水，组成最少的管道系统。

? 选用灵活 在管材的选用上，虹吸系统可选用不锈钢管、铸铁管、hdpe管、涂塑钢管等多种满足虹吸技术要求的管道。

? 天沟尺寸精确，安全

虹吸系统能够准确的计算出在某一暴雨强度下的天沟水深，因而能够保证在天沟不溢水的情况下，有效的减小天沟的尺寸。

三、设计原理

在设计的降雨量达到时，真正的虹吸系统中所有管道都呈现为满管流动，管道中的压力分布与传统的排水系统也有许多不同。由于屋面雨水斗与地面排水井间的全部高度差距得到充分利用，与重力排水系统比较，因而虹吸排水管道与重力排水管道的直径相等时，虹吸管道中的水流量比重力的大得多。

虹吸系统利用建筑高度简称为水头，充分考虑管道中的水力学损失，尽可能地减小管道直径，将屋面的雨水排入雨水井。并通过调节垂直尾管和水平集水管的结构和长度来实现水力平衡。

管道中的压力与大气压有很大不同。对于管道内的正压并没有限制，然而，对于负压必须考虑蒸发压力问题即气蚀问题。因而管道内的压力必须保持在系统所在地区的蒸发压力以上。

1、虹吸雨水斗设计

重力排水雨水斗与虹吸系统雨水斗主要的区别在于雨水斗中设置了空气挡板。空气挡板是叠型的，没有透孔。屋面结合部件、防水层和树叶罩的设计都遵从常规思想。雨水斗体、空气挡板与出水口的直径组合是在任何水流情况下获得稳定功能的保证，这种组合从理论上很难进行优化设计，必须通过大量的试验和总结才得出的结论。

必须满足当地国家规范并能抵抗正、负压力的管道系统均可用于虹吸系统排水管道。比如abs、pvc、hdpe、pp、 、和都大量成功地用于uv系统。不同的塑料管具有不同的抵抗负压的能力，材料品质、壁厚和管道直径的区别决定了这种能力。管道系统一般根据工程实际情况进行选择，需要综合考虑适用性、排水能力、耐用性、刚性、防火性、噪音、绝缘、造价和安装费用等等因素。

3、相关设计要点：

? 雨水斗选用

采用平底式金属雨水斗，确保雨水斗在长时间日照下的防老化性能及防渗漏性能。平底式雨水斗保证施工简易安全。由于天沟既有外天沟也有内天沟，采用专利设计的平底式雨水斗，安装于混凝土屋面上，简便快速，且能有效地防止漏水情况出现。 根据建筑物屋面结构形式，本工程采用的虹吸雨水斗： 虹吸雨水斗排量一般为20 l/s至40 l/s，选择雨水斗时，设计排量应按最大排量的70~80%设计。相对重力流系统而言减少天沟开孔尺寸和数量，也减少了可能的渗漏点，节省工程施工时间；虹吸系统多为串联系统，屋面通过建筑找坡排水至天沟或汇水点，雨水斗同一屋面分区时计算系统以同一标高作依据（施工存在误差，同一屋面同一系统中每个雨水斗的标高必须在50mm以内，否则系统计算无效，系统被破坏），另一方面，系统计算时，还要控制好雨水斗的斗前水深，若不能控制好每个水斗的排水量及斗前水深，则使系统排水不均衡。只有经过精密计算的考虑，才可保证减少屋面的积水深度，排水效果更好。部分系统采用不同标高屋面雨水系统高低接入，实现快速、安全排水。在雨水斗排量充足的前提下，再通过精确计算而保证排水量及虹吸的快速形成。

? 管材

选用的管材和接口必须能够同时满足正、负压的需要。

选用管材可分为以下几类：

hdpe管：塑料，造价低，内壁光滑，水力条件好，施工简便，采用热熔焊接。

涂塑钢管：钢塑复合管，造价偏高，钢性好，防火性能好，内壁光滑，水力条件好，使用寿命长，采用平板式卡箍或法兰连接。

镀锌钢管：普通钢管，造价高，钢性好，防火性能好，使用寿命长，采用沟槽式卡箍连接。 不锈钢管：高档排水钢管，造价最高，钢性好，防火性能好，使用寿命长，采用亚弧焊或电联焊连接。

4、虹吸式屋面排水系统的水力计算要点：

（1）管道的设计流速不小于1 m/s。

（2）排水管的总水头损失应小于或等于雨水斗顶面与临界点的几何高差，宜使压力余量△pr≤100mbar。

（3） 虹吸式屋面排水系统的是大负压值在悬吊管与总立管的交叉点。该点的负压值，应根据不同的管材而有不同的限定值。对于使用铸铁和钢管的排水系统应小于900mbar；对于塑

【篇二：虹吸排水原理】

什么是虹吸排水系统？他的工作原理是？

（1）什么是虹吸排水系统？他的工作原理是？

在一个水缸里装有水,用一根管子一端放在水中,另一端在缸沿自然垂下,用嘴在这端端口吸气一会,然后松嘴,那么缸中的水就会从管子中流下来.因为管子呈一段弧形,像彩虹,又能直到吸水的作用,故称为虹吸现象.

虹吸式排水系统就是利用这个原理工作的.

虹吸屋面雨水排放工作原理

虹吸式屋面雨水排水系统和重力式屋面雨水排水系统均由雨水斗、雨水悬吊管、雨水立管、雨水埋地管组成，但因为系统的工作原理完全不同，在二种不同水力条件下工作，因此系统中各部件的功能要求是不一样的，系统也有其相应的一套计算方法。虹吸式屋面雨水排水系统的最大改进和技术进步是开发了一种具有良好整流功能的雨水斗。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，在降雨过程中相当于从屋面上的一个稳定水面的水池中泄水，经屋面内排水管系，从排出管排出，管道全充满的压力流状态，面雨水的排水过程是一个虹吸排水过程。所以，把具有虹吸排水能力的屋面雨水内排水系统称之为虹吸式屋面雨水内排水系统。虹吸式屋面排水系统的管道在设计降雨强度呈负压，管材的选用应考虑承受负压的能力，雨水斗淹没泄流的斗前水位降低到其一定的值，雨水斗开始有空气渗入，排水管道内的真空被破坏，排水系统会从虹吸压力流的工况转向重力流。

（2）虹吸基础知识

建筑雨水排水系统建筑雨水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。 建筑雨水排水系统的分类根据不同的分类标准，雨水系统有不同的类别： 1）屋面雨水系统按照管道的设置位置不同可分为：外排水系统和内排水系统。外排水是指屋面不设雨水斗，建筑物内部没有雨水管道的雨水排放方式。

2）按照屋面有无天沟可以分为檐沟外排水和天沟外排水 3）根据系统是否与大气相通分为密闭系统和敞开系统 4）按雨水管中水流的设计流态可分为重力半有压流雨水系统、重力无压流雨水系统和压力流雨水系统（虹吸式雨水系统） 5）根据立管连接雨水斗的个数分为单斗、多斗雨水排水系统 虹吸系统的原理及其特点降雨时屋面上积水达到一定高度，通过气水分离的雨水斗，利用建筑物屋面的高度差所产生的势能，使流态由附膜壁流转化为气水混合流，最后达到水一相流状态，排水管道内逐渐产生真空进行排水。系统能充分利用水的动能，在密闭的管道中产生连续不断的虹吸作用，实现快速、高效的排除屋面雨水。它是解决大屋面雨水排放的先进排水技术。由于虹吸排水系统是经过精确的水力计算而设计的排水系统，其管道内按满流状态设计，经过高精度计算，能充分利用水的动能使系统产生虹吸作用。水流流速快、流量大、管道有较好的自洁能力、相同管径排水量大等优点。和传统重力排水系统相比有以下特点：广泛适用于各种不同类型、用途的建筑物；悬吊管无需坡度敷设；降低管材的管径；现场施工量减少；使用更少的材料；节省安装空间；管道具有自洁能力，不易堵塞；从设计到施工简单快捷。随着建筑技术的不断发展,大空间、大容量、大面积的公共建筑，工业厂房、库房需求量越来越大；对屋面雨水排放技术的要求将越严格，同时也推动新的排水技术的发展。屋面面积的增大，排水管道也必须增大管道数量增多，这必将会影响建筑物美观和实用的要求。传统的排水方式已不能完全满足现代建筑的需求，而虹吸排水系统的应用是解决现代建筑大面积屋面排水问题的有效解决方式。虹吸排水技术具有很高的推广价值和广阔的发展前景。自从上个世纪九十年代初期国内建筑业便开始采用虹吸排水系统。特别是在一批大型项目，如厂房、机场、体育馆、展览馆等建筑中的实践应用均取得良好的排水效果，而且至今系统运行良好。 虹吸系统组成和材质虹吸系统由虹吸试