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1、虹吸式屋面雨水排放系统一、 系统原理虹吸式屋面雨水排放系统采用特出设计的雨水斗，使雨水在很浅的天沟水深下，即可在管道中形成满流状态。利用建筑物面的高度和落水具有的势能，在管道中形成局部真空，使雨水斗及水平管内的水获得附加的压力，造成虹吸现象。利用虹吸作用，极大加快水在排水管内的流速，快速排放屋面雨水。二、 虹吸形成的过程虹吸形成过程是指管道中从非满管流向满管流的过渡过程1） 重力排水状态：雨量小时，管道内处于非满管流状态，即重力排水2） 雨水斗的淹没雨水斗喉部的充满：随着雨量加大，首先出现的时淹没雨水斗盖板，靠天沟水深在雨水斗喉部所能产生的流速足以使雨水斗喉部处于充满状态3） 尾管的充满和流速
2、的加快，形成虹吸起始流量：喉部充满部分向下延伸，使有效水头增大，而不再限于天沟水深。当整个尾管全部充满时，形成虹吸起始流量4） 水平管的充满或不充满，不起重要作用：起始流量流过水平管时，由于一般水平管没有坡度，所以大多会形成满管流动。其阻力会使起始流量有所下降。希望阻力尽可能小，所以一般水平管都比较粗5） 立管顶端开始充满，起始流量和立管顶部直径的协调：起始流量能否将立管顶部充满，是形成虹吸过程正常发展的关键。被水平管降低的起始流量必须足以把立管顶端充满，或者说立管直径绝对不能大到起始流量无法充满的程度6） 立管充满高度向下延伸，直至全部充满：立管顶部一旦被充满部分就会向下延伸，同时由于立管充
3、满部分的高度起到增大水头的作用，从而使流量同时加大。当立管全部充满时，系统达到最大排量7） 过渡管的充满：过渡段以办事水平段，排除需要压力，所以立管下端的压力会高于大气压力三、 重力流排水系统和虹吸屋面雨水排放系统工作原理1） 传统重力流排水系统 悬吊管需要一定的坡度 大量的雨水立管 大范围的地面开挖工作 现场施工量大 管道及配件的使用量大 管道管径大 浪费空间 管道易堵塞，需要设大量室内 施工速度慢2） 虹吸屋面雨水排放系统 管道无需坡度 雨水立管少 雨水斗布置灵活 管道走向灵活，可根据建筑需要设置 现场施工量大大减小 最小的地面开挖工作雨水井少 管径小便于建筑处理 节约空间 管道具有自洁能
4、力 施工简单快捷四、 虹吸生成过程带来的影响1） 落雨量上升段，天沟内会有相当的雨水积累，累积速度和雨量变化速度正相关2） 短时超过设计排水量的落雨量也积累在天沟内3） 雨量减少时，积累的雨水会迅速排出4） 天沟容积必须考虑这种排水滞后现象五、 影响虹吸过程的主要因素1） 大气压力降低对虹吸系统的影响2） 降低了系统的最大排水能力3） 总水头，过小的立管高度使采用虹吸技术没有价值4） 过大的立管高度需要对管径分段5） 通过调整管径限制最大流速，通过调整有效管长，限制立管顶部压力6） 上校下大，限制C点压力（长立管）7） 适当的雨水斗规格六、 压力分布对虹吸过程的作用1) 系统内的压力分布是保证
5、虹吸过程正常运行的保证。2) 雨水斗喉部的负压实水流能够在雨水斗盖板下加速（靠雨水）3) 都喉部的负压，使水流从雨水斗边缘向中心产生加速，可以到6m/s以上。4) 水平管两端的压力差税水流在水平管内能快速流动。5) 立管内的动力来自立管水头高度。6) 扣除管道阻力和过渡段阻力，立管剩余水头形成顶部负压过渡段水流靠部分立管水头推动。七、 结论1) 充分利用了屋面雨水的总水头高度，形成管道内的压力流。2) 管道内基本呈负压状态，对管道刚性，密封性有要求。八、设计工程师提供屋面排水设计的灵活和空间，从单一的解决某个排水问题转变为屋面排水的综合设计方案，将水力学，机构原理以及建筑的审美要求融入整体设计
6、方案，更加改进建筑和屋面排水的可建性。虹吸排水系统技术规定及设计步骤简 介：技术规定：压力(虹吸)流屋面雨水排水系统必须选用压力流雨水斗；一个计算汇水面积内，宜放置不少于两个压力流雨水斗，屋面汇水最低处至少应放置一个压力流雨水斗；压力流雨水斗的间距不宜大于20m；无天沟的平屋面宜采用DN50型压力流雨水斗，同一悬吊管上接入的雨水斗应采用同一规格，其进水口应在同一水平面上；压力(虹吸)流雨水系统的悬吊管设计流速不宜小于1m/s，立管设计流速不宜小于2.2m/s，不宜大于10m/s；悬吊管计算负压值不大于80Kpa；同一系统不同支路的节点压差不应大于10Kpa；排水管道总水头损失与流出水头之和不得
7、大于雨水系统进、出口的几何高差；压力(虹吸)流雨水排水系统接入市政重力流系统之前应放大管径，其流速不宜大于1.8m/s，否则无需设置消能井；凡设计压力(虹吸)流雨水排水工程的建筑屋面均应设置溢流口(外檐沟除外)，溢流堰，溢流管系等溢流设施。溢流排水设施不得危害建筑设施，行人在雨季前后，应及时清理屋面及压力流雨水斗导流罩上的杂物。设计步骤：设计院提供建筑平、剖面图，屋面天沟布置图；选择雨水斗，确定雨水斗数量、间距；确定立管位置、出户管的埋深，绘制雨水系统的平面图、管系图；进行水力计算；验证计算结果；满足技术规定，为合格。否则，调整管径重新计算；将设计最终结果绘制平面图、管系图，提供计算书及相应材
8、料清单。九、系统的组成虹吸雨水排放系统由先进的设计软件，虹吸雨水斗，管道系统，以及固定系统的组成十、雨水斗工作原理1) 大直径空气挡板形成足够的进口面积，保证低进口流速下获得大排量，限制斗前水深。2) 空气挡板下水流从边缘向中心的加速，充分利用从边缘到中心的压力差。3) 保证了水流在喉部能加速到预期值，实现大排量。4) 尾管的作用：形成上升段喉部的负压，获得上升段流量。5) 挡板的封闭作用，保持喉部负压。6) 挡板结构有助于防堵塞。7) 由于挡板的存在，出现影响满管流的漩涡已经不存在。十一、虹吸雨水斗的特点：1) 斗体采用全金属工艺，使用手面50年，经久耐用：2) 空气挡板，挡叶罩一体设计，设
9、计先进的双层进水槽，防堵效果佳：经防腐处理，使用可靠。3) 空气挡板没有防漩涡肋，有效阻止产生漩涡，严密杜绝空气进入。4) 底盘水流曲线合理，水阻小，排水效果更好，与不锈钢等金属天沟连接可靠。5) 屋面或天沟开孔要求小，安装不影响建筑屋面结构，减少渗漏隐患施工简便。十二、虹吸雨水斗材料介绍：1）考虑到防止雨水斗的进水口被其他杂物或者各种污物堵塞，导致雨水不能顺流，公司经严密计算及实验后，在气水分离效果测试优良下，推出了先进的双层进水槽的特别设计的TY90/TY110两种型号的雨水斗，很好的解决了堵塞的问题。虹吸雨水斗空气挡板采用铝合金压铸，并经喷漆防腐处理，表面呈亮灰色，色泽均匀，平滑无明显凹
10、凸，外观更美观，使用寿命更长，空气挡板还没有设有防漩涡肋，有效防止生产漩涡，严密杜绝空进入，底盘水流曲线合理，水阻少，排水效果更好，斗前水低。2）屋面或天沟开孔要求小，安装不影响建筑屋面结构，减少渗漏隐患，施工简便。十三、HDPE排水管的优越性能1) 长久的使用寿命，在额定温度，压力状况下，PE管打破可安全使用五十年2) 卓越的耐腐蚀性能，除少数强氧化剂外，可耐多种化学介质的侵蚀，无电化学腐蚀3) 优异的抗磨性能，在输送矿砂泥浆时，PE管的耐磨性色钢管的4倍以上，膨胀系数1%，耐负压0.8%4) 良好的卫生性能，PE管加工时不添加重金属盐稳定剂，材质无毒性，无结构层，不滋生细菌，较好地解决了城
11、市饮用水地二次污染5) 较好的耐冲击性能，PE管韧性好，耐冲击强度高，重物直接压过管道，不会导致管道破裂6) 可靠的连接性能，PE管热熔或电熔接口的强度高于管材本体，接缝不会由于土壤移动或载荷的作用而断开7) 良好的施工性能，管道质轻，焊接工艺简单，施工方便，工程综合造价低。十四、HDPE管配件：原材料由优质进口聚乙烯塑料粒子生产、保证了整套系统的使用寿命50年以上，生产机具精度高，产品一次注塑成型，承压能力可达到10至26公斤。管道系统按照Q/320124HTG03-2006标准组织生产，该标准等效国际标准，产品质量稳定，性能可靠，依据国际规范生产，公司管理体系通过ISO9001：2000认
12、证。综合评价：PE管道集环保、节能、卫生、密封、防腐、抗震、优质、低价、施工简单等优越性于一体。在排水、燃气、大口径排水管道等领域具有良好的经济效益和社会效益，应用前景广泛。 SUPIPES“速排水”虹吸系统的计算理念及公式计算基本理念是基于：管道摩阻、流量、流速、管径水力计算图。计算公式如下： PR =HT-(R*LA) PK =HK-(R*LA)式中： PR 压力余量，m水柱； PK 该点虹吸值，m水柱； HT 雨水斗顶面至系统出口的高度差，m； R 管道摩阻，m水柱； LA 管道实际管长，m； HK 雨水斗至系统临界点之间的高度差，m； （注:10水柱=1bar=100kPa） 计算最后的校核标准： 铸铁管允许的最大虹吸值为-9m水柱，HDPE管道为-8m水柱 铸铁管压力余量小于1.5m水柱，HDPE管道压力余量小于1m水柱。 流速至少是0.7m/s。 管段总压力降必须小于水斗顶面至系统出口的总高度HT。 计算过程： 计算屋面面积； 查出相应的暴雨强度及径流系数； 计算出总的降雨量； 布置屋顶上的雨水斗位置； 连接雨水斗成一管网； 完成水力计算草图； 标上高度、序号； 标上管段长度及每个雨水斗的流量；