日本排水技术和特殊单立管排水系统
[提要]日本国的AD细长接头和AD底部接头已在我国工程应用，配件亦己在我国生产，由于它独特的优点，在可以预见的将来，由AD细长接头， AD底部接头和螺旋管组成的特殊单立管排水系统在我国将会有更进一步的应用。本文按照排水、排水设备和性能要求、行水弯水封破坏原因、排水立管内工况、应对措施和特殊单立管排水系统顺序，按日本的认知作一介绍。
[关键词]排水 存水弯 水封 水封破坏 特殊单立管排水系统 AD细长接头 AD底部接头
一、什么是排水
在日本，排水的定义是“排除在建筑物及其用地内产生的污水、杂排水、雨水、特殊排水等所有所废弃的水”。污水是指来自大便器和小便器等的排水，除污水、雨水及特殊排水以外的其他排水统称为杂排水。
二、排水设备和性能要求
用于排水的设备为排水设备。排水设备的基本性能要求为:不堵塞，不散发臭气，使用后的水可顺利排出。
从卫生器具排水口至排水管系的排水管道也是排水管系内臭气向卫生器具排水口外逸的管道。这种臭气由硫化氢、吲哚等组成，会严重污染室内空气。为此，需要一个既能排水又能阻断空气的双重功能的装置，这就是水封式存水弯。存水弯的种类和各部分的名称见图1和图2。
水封式存水弯阻断空气的功能原理是水封水。卫生器具排水时，一部分水停留在存水弯，待下次排水时再被置换，因此存水弯一直保持有水封水。但由于种种原因水封水会有损失，当水封水的水面低于弯管内顶部时，空气可自由流通，这就是水封破坏。
三、存水弯水封破坏的原因
日本认为存水弯水封破坏的原因有五个:
1.抽吸作用
2.溅出作用
这是由于排水管内的压力变动而产生的现象，抽吸作用和溅出作用与排水系统整体结构有关，所以在工程设计时应比其他破坏水封的现象更应引起重视。
3.自虹吸作用
采用S形存水弯或p形存水弯的洗脸盆等卫生器具，在满水时放水，由于存水弯的排水管在满流情况下，所以会引起自虹吸现象，导致存水弯内水封破坏。
4.蒸发作用
水封在流入侧和流出侧有两个和大气接触的水面，有水面就有蒸发。和排水管连接的流出侧较为潮湿，其蒸发量小于流入侧。流入侧的蒸发量和气温、湿度、气流等空气条件以及排水管长度等有关，据实验，流入侧的蒸发损失在空调房间约为O.7mm/d;在无空调房间约为O.2mm~O.6mm/d。
5.毛细管现象
在存水弯溢水口位置跨挂线头时，会因毛细管现象而造成水封破坏。水封损失情况和存水弯形状、管径、水封形式、线头的种类、根数和附着状态有关。据日本有关实验，管径为25mm的存水弯附有丙烯晴线头时，1个线头约14小时，3个线头约6小时后，存水弯的水封就会破坏。水封破坏原因示例见图3--图6。
存水弯破坏的5种原因中，抽吸作用和溅出作用是主要的，需要充分展开叙。
四、排水立管内工况
通常排水立管的上部和，空气压力为负压，底部为正压。
在排水立管的总高度内，有几个管段需要引起注意:
1.排水横支管接入排水立管的区段。来自排水横支管的水进入排水立管时会遮断立管断面，形成水舌。阻断上升气流通道，并使立管水流在一定区段内呈紊流状态。
2.排水横支管接入排水立管的下方区段。排水横支管水流进入排水立管并流经一定长度后，排水立管内的水流可以看成是固定不变的，这相仿于我于我国终限长度和终限流速的概念。
3.排水立管底部。排水立管的水流在底部流入横干管，出于水流方向的改变，水流速度的减小，水流在弯头处形成水跃和整水现象，管道内里正压趋势。
五、应对措施
在日本，防止水封破坏的对策，主要有两种方法:
1.采用对管内压力变化有良好性能的存水弯；
2.减少排水管系内的压力变化。
第一种方法的具体措施是增大水封深度或增大断面面积比值(流出面断面面积:流入面断面面积)。水封深度日本规定不得小于50mm.不得大于lOOmm。断面面积比值应大于1，该值对加强水封效果有较大影响，但目前在日本还缺乏更具体的规定。当断面面积比值小于l时，存水弯有必要加大水封深度。
第二种方法减少排水管系内的压力变化有三种措施:
1.采用完善的通气系统；
2.加大排水管管径；
3.采用特殊管件。
采用完善的通气系统指在排水管道的主要部位连接通气管，使管内空气流通，以减少管内压力的偏压现象。
代表性的通气方式有:
伸顶通气方式。排水立管顶端伸出屋顶设置伸顶通气管的通气方式，这种方式对防止自虹吸无作用，在缓和管内压力万面效果也不甚理想。
环形通气方式。从排水横管接出环形通气管的通气万式，排水横支管较长，连接卫生器具数量较多时采用。
器具通气方式。从卫生器具排水管接出器具通气管的通气方式，可防止自虹吸作用引起的水封破坏。环形通气和器具通气这两种通气方式对解决抽吸作用的水封破坏，很具效果。
增大排水管管径。增大管内空气流通的断面积，是防止管内压力过大的方法之一，但这种方法不利于节省空间。
采用特殊接头。即采用特殊形状，具有特殊功能的专用排水接头。接头可控制排水和空气的流向，以防止管内压力过大，这就是特殊单立管排水系统。
六、特殊单立管排水系统
特殊单立管排水系统是只保留伸顶通气管，而省略了其他通气管，但系统仍拥有与双立管排水系统相同功能的排水系统。
由于省略了通气立管，所以排水立管兼有排水功能和通气功能，因此确保排水立管的通气断面非常重要，而可能阻塞排水立管通气断面的主要部位在排水横支管的合流部位和排水立管底部。
为解决排水立管与排水横支管的连接处通气断面的保证，日本采用AD细长接头。为解决排水立管与排水横干管连接处通气断面的保证，日本采用AD底部接头。
AD细长接头有足够的空间，有多向连接横支管的接头，接头内壁呈漏斗状，接头下部有回转叶片，因此来自横支管排水可以顺畅地流入，并在接头漏斗状的内壁导引下，立管水流和横支管水流顺利合流，接着依仗接头的理转叶片的回旋力，水流进入下游立管段。
AD底部接头弯曲部份断面为蛋形，蛋形断面竖向高度尺寸大于横向尺寸，当排水时，蛋形断面使排水能顺利通过，同时能够形成足够的空气层，有效防止水跃现象和窒水现象。
排水立管AD细长接头间和AD细长接头与AD底部接头间的管道为螺旋管，排水依靠管内壁的螺旋，产生回旋力，边旋转边流动至下层的接头。
AD细长接头有80、100、和125三种规格，100mm口径的细长接头排水量?可达7.51/5，为普通单立管排水系统排水立管通水能力的1.67倍。
这种特殊单立管排水系统不同于我国特制配件单立管排水系统，也不同于螺旋管单立管排水系统。特制配件单立管排水系统管件特殊而管材是普通的，螺旋管单立管排水系统管材特殊，而管件会使螺旋水流中断，而日本国的特殊单立管排水系统管材和管件都特殊，而且配套，螺旋水流一旋到底，排水工况是合理的。
七、管道连接
为使排水系统排水畅通，除了在管材和管件上采取措施外，管道连接也十分重要。对于横干管，向本规定直径比排水立管大一级，含大便器和洗衣机排水的排水横管管径应在125mm及以上，排水楼层在10层以上时，管径需放大至150mm及以上。
对于横干管偏置管，要采取设置旁通通气管，或加大横干管管径，或在偏置管横管段设连通大气的伸顶通气管等措施。
八、实验塔
日本的排水技术与我国的排水技术有一个很大的不同点在于实验，在日本有四个建筑高度为50m及以上的实验塔，塔的每层设置有大便器、浴盆、洗脸盆等卫生器具，立管从上至下敷设，管材有铸铁、塑料、有机玻璃等多种材质，管道接口采用卡箍连接，便于管道为不同测试内容的更换，测试仪表先进，流量和压力用传感器直接反映在底层的观测室。排水立管道水能力、管系内压力工况变化、水封保护高度要求、新型管件性能、卫生器具排水性能、洗涤剂排水实验等无一不经过测试得到验证，不似我们有的数据来自围外规范，有的只有定性概念而缺乏定量数值，不同规范之间出现的种种矛盾，究其根源在于缺少必要的实验，
我国现行规范的“排水”章，其内容落后于“给水”和“热水供应”，其原因也在于此，因此对照、日本国的排水技术，我们有必要再次呼吁，我国的排水技术要从基础课题的实验着手，扎扎实实地打好基础，才能根本改观建筑排水的现状。