虹吸式屋面雨水排放系统技术有哪些？
虹吸式屋面雨水排放系统技术介绍
1) 前言：虹吸式屋面雨水排放系统是一种新型的雨水排放方案，与传统的重力式雨水排放系统是完全不同的。整套系统由于规模比较大，各个部件象水分子一样紧密相连。该系统需要保证水力上的平衡才能使其正常工作，而且其施工安装也必须精确地按照系统的水力计算与应用规定才能实施。 与传统重力式雨水排放系统相比其区别之处主要在于：重力式雨水排放系统假设雨水立即从屋面排出。而虹吸式雨水排放系统则不同，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，然而由于空气会同时进入雨水斗内，导致雨水斗的排水能力有限。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，系统也转变成为高效的排放系统，排水量大大增加。 但是水位的高低取决于屋面的雨水量，而雨水量则势必给屋面造成一定的重量负荷。这种负荷必须受到控制，而且必须保持水力条件的平衡。如果负荷太大，会破坏屋面结构。根据欧洲长期的实际经验以及欧洲标准，水位高度必须限制在55毫米内。因此虹吸式屋面雨水排放系统是一种高科技的排水系统。系统的计算，采用的产品，雨水斗的设计布局，以及系统的安装技术，必须要有很高的质量保证。对于虹吸式屋面雨水排放系统来说，必须防范渗漏的问题，因为如果出现这种问题，可能会对造价昂贵的建筑带来严重的破坏，甚至危及人生安全。因此选择虹吸式屋面雨水排放系统的供应商必须考虑到这家公司的背景情况。该公司应该是一家在该行业中拥有相当长的实际经验，财务状况良好，具有产品意外保险的企业。该企业应对其产品与服务承担相关的责任。 2) 虹吸式屋面雨水排放系统的技术条件： 2.1) 水力计算：根据布局设计和管径大小进行的水力计算公式应考虑如下几个因素： - 与普通水流相比，管道内的气液两相流的水力特性是完全不同的（一般的公式只考虑层流或紊流的状态，而没有考虑混合流。），因此在计算时必须考虑到压力的损失。 - 必须考虑到管道内部的阻力因素，阻力也是造成系统压力损失的另一个因素 。不同的材料（如铸铁管，钢管或高密度聚乙烯管）有着不同的阻力系数。系统内采用的管材及配件必须灵活，因为供应商提供的一些特殊管径的管道，与一般使用的产品的材料不同。 - 物理参数条件下的水力状况必须平衡：参数一：流速，不得低于0.7 m/s. 因此保证水流的持续流动是非常关键的，比如：当发生水流有90o的方向改变时，不能采用以下的弯头连接方式： 而必须采用较大的半径，可根据管道的空间与环境情况选择。水力状况最好的选择是如下方案： - 计算时必须注意，在管道内没有气团存在。 因为气团会影响系统的排水能力。 这些条件就要求从雨水斗到管道系统的整套排放系统必须是一体的，紧密相连的。如果雨水斗有一个敞开的入口，空气就会从入口出进入系统，这时就不再是虹吸式排放系统了，重力式排放系统为了达到比较好的排放效果，在安装管道时要求的最小坡度为2%。 另一个要求是系统的密封性，要保证无渗漏。因此要求在配件的连接时不能采用橡胶密封圈，以承插的方式进行，这样做因为气密性无法得到保证很容易导致水的渗漏。采用橡胶密封圈承插连接的系统，必须为传统的重力式排放系统，管径的计算必须根据GB的有关标准以传统重力式的雨水排放公式进行计算。水平管必须以重力式排放系统的坡度要求进行安装。 - 还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，系统内的气泡会使整个系统剧烈地振动而导致系统的崩溃。 2.2 雨水斗的技术 - 反渦旋功能的罩盖：对于虹吸式屋面雨水排放系统来说，最主要的要求就是要避免空气进入管道系统。如果空气直接进入管道系统，那么它会在管道内形成气团，气团会大大阻碍排水效果，结果就会和传统的重力式排放系统一样。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旋功能的罩盖，以达到最低水位最佳排水效果的目的。 - 屋面的水位虹吸式屋面雨水排放系统需要安装反涡旋功能的罩盖，以保证在达到一定水位时，空气不再进入系统内部。在整个大雨的雨水排放过程中，水位一直持续，直到屋面的雨水量小于虹吸式排放系统的排水能力为止。但是水位必须严格控制及限定在某一高度，否则屋面上累积过重的雨水会导致屋面结构的破坏。根据欧洲标准，屋面雨水的水位高度必须限制在55毫米内。每平方米的雨水重量我们可以根据以下公式换算： 55 mm: 55kg/m2 ==>欧洲标准 100 mm: 100kg/ m2 200 mm: 200kg/ m2 会导致天沟变形，需要安装特殊的屋面保护装置 300 mm: 300kg/ m2 500 mm: 500kg/ m2 显而易见，当水位大于55毫米时，会对屋面结构产生相当大的重量负荷。当在屋面或天沟设计时，必须考虑到这方面的情况。尤其对于天沟来说，水位绝对不可以超过55毫米，否则天沟将被破坏。 2.2) 安装固定系统安装固定系统的主要功能是安装与固定管道，以下几个因素是不容忽视的： - 管道振动的吸收。排水过程中，某一时间时在管道内部会发生振动的情况。安装固定系统的主要功能之一是吸收这些振动，而避免振动对建筑结构产生影响。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。 - 吸收热涨冷缩导致的管道位移。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，起到保护的作用。 - 避免管道因为悬挂受力而变形。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。 - 安装固定系统应该包括管卡配件，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。 2.4 管道材质管材的选择必须根据系统计算中阻力因素的方面进行考虑。如果选择错误，计算结果就会错误，导致排水出现问题。 - 无论是在化学稳定性，可加工性，抗氧化性，还是在50年的使用寿命，吸收振动特性等一系列的项目上，高密度聚乙烯（HDPE）与其它材质相比，具有比较大的优势。 - 铸铁管与钢管虽然是不可燃的材料，而高密度聚乙烯是可燃的材料，但是从热传导的效果来看，铸铁管与钢管的传热速度是HDPE的100倍左右，因此如果发生火灾，铸铁管和钢管由于传热速度快更容易使火灾蔓延，必将波及周围的其它材料。而HDPE燃烧则可以避免火势的蔓延，阻火圈安装在防火分区的墙上与楼板上，这样就防止了火势从一区蔓延到另一区。 - HDPE管材的应用简单、快捷。可以采用预先特制的方式，而铸铁管和钢管则采用焊接方式，既不方便，又有用火的危险。 - 铸铁管和钢管采用的承插方式的连接又不满足系统对于密封性的要求。 - 硬性聚氯乙烯（U-PVC）管材不可用于虹吸式屋面雨水排放系统，因为其壁厚不可承受系统中的负压。只有特殊的压力管，类似于PVC给水管才可以使用在系统中。然而，使用胶水粘结会给系统的气密性带来很大的风险。由于这些原因，PVC管道基本上在虹吸式屋面雨水排放系统中很少使用。 - 一个非常重要的因素是在系统中管道与管件应由同一种管材制作。因为如果采用不同材质的材料进行焊接，其质量很难得到保证。 - 高密度聚乙烯（HDPE）是目前最适用在虹吸式屋面雨水排放系统中的，但是其管道与管件的生产制作必须在降低热胀冷缩的条件下进行，以保证其收缩率最小。为了避免系统中出现的很大的张力，这种张力会破坏整个管道系统，因此根据欧洲标准的规定，收缩率仅能为正常的HDPE压力管的1/3。 - 证书: 虹吸式屋面雨水排放系统应当被视为一整套系统。雨水斗、管道与配件的计算应当互相匹配，从而作为一套系统而受到认可。对雨水斗单独的认可是不够的，因为系统的其它部件很可能会导致系统的破坏。世界上有一家最专业从事排水系统研究的机构，称为BBA（British Board of Agreement）。通过这家机构认证的任何的排水系统供应商，其雨水斗、管材及配件均为优质产品，可用于虹吸式屋面雨水排放系统中