一、虹吸雨水排水系统原理介绍

虹吸排水系统在降雨初期，天沟内积水深度尚未达到斗前水深时，整个排水系统工作状况与重力排水系统近乎类似。随着降雨强度的增加，当天沟内积水深度达到雨水斗斗前水深时，由于采用了科学设计的气水分离式雨水斗，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管流状态，这时利用建筑物屋面的高度和雨水所具有的势能，在雨水连续流经过悬吊管末端转入雨水立管跌落时形成负压，从而产生物理学上的虹吸现象，天沟积水在管道内负压的抽吸作用下以较高的流速迅速排至室外。

1.2 虹吸排水系统与传统重力排水系统的区别

虹吸排水特点：

1、只要满足计算要求，单系统所带雨水斗个数不限；

2、雨水斗流量大，气水分流，排水速度快效果好；

3、悬吊管呈水平状态，无需做任何坡度，施工方便；

4、立管管径小，数量少，便于装修；

5、埋地管少，地面开挖工作量小，有效缩短工期；

传统重力排水特点：

1、单系统所带雨水斗个数受限；

2、雨水斗流量小，气水合流，排水效果差；

3、立管管径大，数量多，交叉施工易打架；

4、埋地管多，土建工作量大，地沟易返水

2．系统构造及工作状况

2.1 综述

虹吸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的有压流雨水斗。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度差所形成的势能产生虹吸，经排水系统，引至户外落水井。在这一过程中，排水管道中是满管流的压力流状态，因此，把这样的系统称为虹吸雨水排水系统。

虹吸雨水排水系统管内压力和水的流动状态是不断变化的。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气水混合流，直至出现水的单向流状态。

降雨末期，雨水量减少，雨水斗斗前水深降低到某一特定值（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，它是由雨水斗斗体，整流器，导流罩组成。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。常用雨水斗的材质一般为HDPE、铸铁或不锈钢。其各部分有不同的结构功能。雨水斗置于屋面天沟中，降雨过程中，雨水通过导流罩四周进入雨水斗，当屋面汇水达到一定高度时，雨水斗内的整流装置将阻挡空气从外界进入同时消除涡流状态，使雨水平稳地进入排水管。虹吸雨水斗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。

目前比较的产品，*可以做到部分通用。它的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，一种雨水斗通过与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*阻隔空气进入。

雨水斗的设计安装也有一定严格的要求:

（1）雨水斗之间距离一般不能大于20米。

（2）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。

（3）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 x 270mm至290mm x 290mm。

（4）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。

（5）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 x 280mm，如果开口大于300mm x300mm，屋顶则需加固。

（6）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。

（7）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*的密封性，并且做到尽可能降低噪声，吸收震动，抗击冲击外力，满足抗温度变化引起的形变。

管道的*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。当突然出现暴雨的时候，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。

HDPE管材的优势

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，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 固定系统

PE虹吸排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固定管卡(水平管按十倍管径计算，立管按十五倍管径计算)，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。气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，转移管道应力的作用，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。.