虹吸雨水排水系统的原理、优点及施工工艺

一、虹吸雨水排水系统原理

形成原理：利用屋面与地面高差产生的能量，在屋面积水达到一定高度时，使得管道内不进入空气，以满管流状态（即虹吸状态）排水时产生负压，管道内形成抽吸作用将雨水迅速排掉。

实现：1、基于形成原理，利用“伯努利”方程，经过周密计算，有效控制和平衡管道内雨水的流速、压力，使得雨水管道在短时间内达到满管流状态（即虹吸状态），快速将雨水排出室外。

2、虹吸屋面雨水排放系统采用特殊设计的雨水斗，使雨水在很浅的天沟水深下，即可在管道中形成满流状态。利用建筑物的高度和落水具有的势能，在管道中造成局部真空，使雨水斗及水平管内的水流获得附加的压力而形成虹吸现象。利用虹吸作用，极大地加快水在排水管内的流速，快速排放屋面雨水。

1）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。

2）随着降雨量的增加，管内逐渐呈现脉动流，拔拉流。

3）降雨量再增大，系统出现间歇式虹吸现象,出现满管气泡流和满管汽水混合流,并逐步趋于稳定。

4）降雨量进一步增大，系统达到设计状态，出现水的单向流状态,稳定且全面的系统虹吸形成。

二、虹吸雨水排水系统组成

虹吸式屋面雨水排水系统由防漩涡雨水斗、雨水悬吊管、雨水立管、埋地管、雨水出户管、45度弯头、偏心异径短束节、Y型顺水三通以及一些辅料组成（管道设计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、 铜管、钢管和铸铁管都大量成功地用于UV）。

三、重力式和虹吸式雨水系统比较

1、重力式原理是利用屋面结构的坡度，使水自然流入屋面上的雨水斗，然后以汽水混合的状态依靠重力作用顺立管而下。

传统重力雨水系统缺点：

1）低效排水；

2） 管径大，且需要1%-3%的坡度，高层建筑雨水管要求承压能力强的材料制成；

3）材料用量大，安装复杂，室外高空作业工程量大。

2、虹吸式是在将于初期，利用重力原理进行排水，当降雨量加大，屋面上的水位达到了一定高度时，雨水斗自动隔断空气，从而产生虹吸，系统也转变为高效的排水系统，抽吸雨水向下排放。

     虹吸雨水系统克服了重力雨水的缺点，唯一缺点可能就是造价高些管径小，无需坡度，美观且节省空间，多个雨水斗可合用一根雨水管，更少的材料，更少的地面开挖工作。

3、雨水斗比较： 重力系统采用普通铸铁87型雨水斗，虹吸雨水系统选用TY56和TY90型的不锈钢、硅铝合金雨水斗，该雨水斗带有专门的“防水圈材不锈钢夹环”，在屋面的防水性能方面远远优于普通87型雨水斗，并且使用寿命长，经久耐用；空气挡板、挡叶罩一体设计，设计先进的双层进水槽，防堵效果佳；经防腐处理，使用可靠；空气挡板设有防漩涡肋，有效防止产生漩涡，严密杜绝空气进入；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；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。

4、固定系统比较：重力系统采用U-PVC材质的固定管卡，而虹吸系统采用成套的冷轧钢镀锌固定系统，无论从固定管卡的可靠程度和使用寿命上都远远超过U-PVC材质的固定管卡。

5、规范要求比较： 由于建筑常规屋面为内天沟汇水，所以雨水排放系统必须通过横向吊管排水，根据给排水设计规范要求：

6、经济型比较

四、施工工艺解析

1、测量定位、预留预埋

   认真审查图纸，在管道穿过楼板和剪力墙处预留孔洞。在屋面结构施工时，配合土建预留符合雨水斗安装孔洞，或直接将雨水斗座连同保护螺丝预埋在屋面混凝土中，预埋时应留出屋面找平层厚度(预留位置应参照土建施工图，根据轴线、标高以及水施图准确定出预留洞口的位置)。

2、支架制作安装：

1）对应管材按照规范、设计要求进行支架制作安装，应注意：

  (1)管道安装时应设置固定件，固定件必须能够承受满流管道的重量以及高速水流所产生的冲击力。对于HDPE管道系统，固定件还应吸收管道热胀冷缩时产生的轴向应力。

  (2)固定件应根据各种管材要求设置，位置准确，埋设平整，与管道接触紧密，但不得损伤管道表面。

  (3)固定件宜采用与虹吸式屋面雨水排放系统配套的专用管道固定系统。

  (4)管道支吊架应固定在承重结构上，位置正确，埋设牢固。

  (5)管道的支、吊架间距及设置要求要满足规范要求。  

  (6)HDPE悬吊管采用方形钢导管进行固定。方形钢导管的尺寸如下表的规定。方形导管沿HDPE悬吊管悬挂在建筑物结构上，HDPE悬吊管则采用导向管卡和锚固管卡连接在方形钢导管上。

方形钢导管尺寸    

  (7)HDPE  管悬吊管的固定支架一般设置在横管的始端、末端和三通的两端及支管处；当 HDPE悬吊管管径大于DN250时，每个固定点应采用两个锚固管卡。

  (8)HDPE管立管的锚固管卡间距最大为5m，导向管卡间距最大为15倍管外径。当虹吸式雨水斗的下端与悬吊管的距离大于等于750mm时，在方形钢导管上或悬吊管上，增加两个侧向管卡。

3、雨水斗安装：

1）基本要求：

（1）虹吸式雨水斗应设置在屋面或天沟的最低点，每个汇水区域的雨水斗数量不少于2个。两个雨水斗之问的间距不超过20m。雨水斗距屋面边缘的距离不小于1m，并不大于lOm。

（2）虹吸式雨水斗与屋面或天沟和管路系统应可靠连接。

（3）系统接多个虹吸式雨水斗时，雨水斗排水连接管应接在悬吊管上，不得直接接在雨水立管的顶部。

（4）接入同一悬吊管的虹吸式雨水斗宜在同一屋面标高。

（5）天沟起点深度应根据屋面的汇水面积、坡度及虹吸式雨水斗的斗前水深确定。天沟坡度不宜小于0.003。

（6）要注意雨水斗内不得遗留杂物、充填物或包装材料等，清除流入短管内的密封膏，再安装其他部件，以免堵塞。

2）现浇钢筋混凝土屋面雨水斗安装

   雨水斗安装在屋面防水施工完成，安装时旋掉保护螺丝，将表面清洗干净，安装上雨水斗配套的螺杆，装上密封胶圈。雨水斗的进水口高度，要保证天沟内雨水能通过雨水斗排净且雨水斗要水平安装。屋面铺设柔性防水卷材时，将卷材在螺杆位置处钻孔。用螺帽将卷材压环，空气挡板、雨水整流栅固定在雨水斗座上。根据要求，调节好空气挡板上部的调节螺杆，并固定螺杆。

3）钢板或不锈钢板天沟(檐沟)内雨水斗安装

   安装在钢板或不锈钢板天沟(檐沟)内的雨水斗，可采用等离子切割机在天沟(檐沟)开口。雨水斗与天沟采用法兰螺栓连接。连接处加垫与密封进行密封防漏。

4、管道安装：

1）雨水管道应按设计规定的位置安装，悬吊管不设坡度、要水平安装。

2）雨水立管上应按设计要求设置检查口，检查口中心距地面1.0m。当采用高密度聚乙烯(HDPE)管时，检查口的最大设置间距不大于30m。

3）雨水横管与立管、立管与排出管的连接弯头采用两个45°弯头或R≥4D的90°弯头。

4）雨水管穿过墙壁和楼板按要求设置套管。

5）安装过程中，管道及雨水斗的敞开口应采取封堵措施。

 6）悬吊系统应避免穿越建筑沉降缝伸缩缝。当因现场情况无法避免时，应根据系统管材的特点，考虑不同管材的挠度，采取相应措施。

 7）HDPE管连接方法：

   （1）HDPE管采用热熔对焊连接或电熔套管连接。HDPE管采用管子切割机切割，切口垂直于管中心。在悬吊的HDPE水平管上使用电熔管箍，与固定件配合安装。

 （2） HDPE管热熔对接连接：将需安装连接的两根PE管材同时放在热熔器夹具上(夹具可根据所要安装的管径大小更换夹瓦)，每根管材另一端用管支架托起至同一水平面。用电动旋刀分别将管材端面切平整，确保两管材接触面能充分吻合。将电加热板升温至210°C，放置两管材端面中间，操作电动液压装置使两端面同时完全与电热板接触加热。加热达到要求后，抽掉加热板，再次操作液压装置，使已熔融的两管材端面充分对接并锁定液压装置(防止反弹)。加热时管材卷边厚度、对接时间均要满足材料工艺要求，一般可参照厂家提供的技术参数及规范要求。

（3）电熔连接：将PE管材完全插入电熔管件内，将专用电熔机两根导线分别接通电熔管件正负两极，接通电源，将预埋在电熔管件内的电热丝加热，使电熔管件与管材接触处材料在加热后熔接成一体。

5、埋地管安装：

 1） 由于系统压力较大，排出管宜采用能承压管，并在出户口管道管径加大二级，以便泄压，从而不会冲坏与其连接的雨水井。

2）埋地雨水管的埋没深度应考虑管线上部的荷载。

3）HDPE管铺设在—般土质的管沟内铺一层厚度不小于100ram的砂垫层，在穿入检查井与井壁接触的管端部位涂刷两道粘结剂，并滚上粗砂，然后用水泥砂浆砌入，防止漏水，雨水立管的底部弯管处，应设混凝土支墩或采取牢固的固定措施。

6、灌水、通水试验：

1）埋地部分管道隐蔽前必须做灌水试验，试验合格后方可隐蔽。

2）雨水斗安装后，必须对屋顶或天沟做灌水试验。试验时堵住所有雨水斗，向屋顶或天沟灌水。水位应淹没雨水斗，持续lh，雨水斗周围屋面或天沟应不渗漏，为合格。

3）雨水管道安装后应做灌水试验，灌水高度必须到每个系统上部的雨水斗。灌满水15min，水面下降后，再灌满观察5min，液面不降，接口无渗漏为合格。

4）雨水主立管、水平管及干管均应作通水试验，排水应畅通，无堵塞，管道及接口应无渗漏为合格。