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【篇一:虹吸排水原理】
一、虹吸排水系统原理
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。
二、虹吸排水系统演示
,雨量一般较小,悬吊管内是一有自由液面的波浪流
,管内逐渐呈现脉动流,拔拉流
,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
,系统到达设计状态,出现水的单向流状态,稳定且全面的系统虹吸形成
四、虹吸排水系统的优势
传统重力排水系统:
横管需要一定坡度
立管较多,影响美观
管道和配件使用量大
使用寿命较短
大范围的地面开挖工作
现场施工量大
后期装修费用较高
虹吸雨水排放系统:
横管不需要坡度
管径较小,便于建筑处理
减少立管和雨水斗数量
系统寿命长
最小的地面开挖工作,雨水井少
施工简单快捷
可节省大量装修费用
五、虹吸排水系统组成
主要的组成部件包括雨水斗、hdpe管道、45度弯头、偏心异径短束节、y型顺水三通以及一些辅料。
【篇二:虹吸式雨水原理2023】
原理
虹吸式雨水排放系统管内压力和水的流动状态是不断变化的过程。
虹吸式排水系统在降雨初期,屋面雨水高度未超过雨水斗高度时,整个排水系统工作状况与重力排水系统相同。在重力流系统中,水沿着立管的管壁流下。一般情况下,管材断面约1/5-1/3为水,剩余为空气。
随着降雨的持续,当屋面雨水高度超过雨水斗高度时由于采用了科学设计的防漩涡雨水斗,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流状态,利用建筑物屋面的高度和雨水所具有的势能,在雨水连续流经过雨水悬吊管转入雨水立管跌落时形成虹吸作用,并在该处管道内呈最大负压。屋面雨水在管道内负压的抽吸作用下以较高的流速被排至室外。通过利用建筑物〔雨水斗与排放点的高度差距〕所产生的压头,管径设计可到达满管流。管子里的压力有别于大力气强。根本上,系统可接受管子里的压力超出于大气压强。管子内的压力假设相当于水的蒸发压力,可能会导致气化作用的产生。为防止气化作用的发生,管子里的压力必需维持在水的蒸发压力以上。也就是说,如果大力气强被制定为0,管内负压力那么需高于-。过大的负压会导致管内水流流速过快,发生气蚀现象。当负压在-,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。为保证系统的正常运行,管道振动的危害是一个不容无视的问题。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,从而防止振动对建筑结构产生影响。
虹吸式雨水与重力排水区别:
虹吸式屋面雨水排水系统的最大改良和技术进步是开发了一种具有良好整流功能的雨水斗。雨水斗在其额定设计流量时处于淹没泄流排水状态,不渗气;设计排水量大;雨水斗淹没泄流的斗前水深小。采用了虹吸式雨水斗的屋面雨水排水系统,在降雨过程中相当于从屋面上的一个稳定水面的水池中泄水,经屋面内排水管系,从排出管排出,管道全充满的压力流状态,此雨水的排水过程是一个虹吸排水过程。所以,把具有虹吸排水能力的屋面雨水内排水系统称之为虹吸式屋面雨水内排水系统。虹吸式屋面排水系统的管道在设计降雨强度呈负压,管材的选用应考虑承受负压的能力,雨水斗淹没泄流的斗前水位降低到其一定的值,雨水斗开始有空气渗入,排水管道内的真空被破坏,排水系统会从虹吸压力流的工况转向重力流。
缺点:虹吸雨水瞬间大流量,与其连接的市政管网无接纳能力,导致雨水从井内外溢。
原理概括:
由于压强差在起作用。当弯管两侧中同一液面的压强不同时,管中的水〔或其它液体〕就向着压强较小的一侧流动。
利用虹吸原理必须满足三个条件:
1、管内先装满液体
2、管的最高点距上容器的水面高度不得高于大气压支持的水柱高度。
3、出水口比上容器的水面必须低。这样使得出水口液片受到向下的的压强〔大气压加水的压强〕大于向上的大气压。保证水的流出。
重力流雨水系统
特点:气液二相流
,地面需布置排水沟
虹吸雨水系统
特点:满管流
2.
3.
4.
,无需设置室内检查井
虹吸系统能够准确的计算出在某一暴雨强度下的天沟水深,因而能够保证在天沟不溢水的情况下,有效的减小天沟的尺寸。
虹吸系统的雨水斗效率高、水阻低,能有效的控制管内的压力,同时具有高度灵活性,在施工调整时能够根据现场实际情况灵活处理。
在屋面下有限的空间内,虹吸系统以最小的管径和没有坡度的水平横管尽量占有最小的空间,同时我们将利用每个雨水斗的高效率排水,组成最少的管道系统。
选用管材可分为以下几类:
hdpe管:塑料管材,造价低,内壁光滑,水力条件好,施工简便,采用热熔焊接。涂塑钢管:钢塑复合管,造价偏高,钢性好,防火性能好,内壁光滑,水力条件好,使用寿命长,采用平板式卡箍或法兰连接。
镀锌钢管:普通钢管,造价高,钢性好,防火性能好,使用寿命长,采用沟槽式卡箍连接。不锈钢管:高档排水钢管,造价最高,钢性好,防火性能好,使用寿命长,采用亚弧焊或电联焊连接。
4、虹吸式屋面排水系统的水力计算要点:
〔1〕管道的设计流速不小于1m/s。
〔2〕排水管的总水头损失应小于或等于雨水斗顶面与临界点的几何高差,宜使压力余量△pr≤100mbar。
〔3〕虹吸式屋面排水系统的是大负压值在悬吊管与总立管的交叉点。该点的负压值,应根据不同的管材而有不同的限定值。对于使用铸铁和钢管的排水系统应小于900mbar;对于塑料管道,管径de50-de160应小于800mbar,管径de200-de300应小于450mbar。
〔4〕虹吸式屋面排水系统管系各节点由不同支路计算得到的压力差不大于150mbar。
〔5〕虹吸式屋面排水系统使用内壁涂塑柔性排水铸铁管或钢管及高密度聚乙烯管,应使用相应的计算图表计算管道的沿程水头损失。
〔6〕虹吸式屋面排水系统管道的局部水头损失的系数按表3采用。
局部阻力系数表
四、设计理念
1、在设计虹吸系统时,秉承为建筑、结构效劳的原那么,最大限度地减少业主在建筑、结构方面的投资,同时保障建筑的美观、可靠。
2、根据屋面标高及形状,以有利于自然汇水、天沟布置的原那么划分,同时尽可能不跨越防火分区和伸缩缝。塑料管在跨越防火分区的位置,必须加设阻火圈作保偿措施。
3、屋面排水考虑设汇水天沟的做法,这有利于建筑屋面排水集中性,更好发挥系统的成效,同时兼顾虹吸排雨水系统斗前水深的需要。
4、排水横管尽可能不穿越敏感区域,以有利于日后更改用途及维护保养。
5、管材选用要巩固耐用,同时有利于建筑美观需要。
在本工程系统设计中,虹吸系统对管材的耐负压能力要求严格,为满足技术及系统平安的要求,系统采用符合虹吸压力等级的管材,防腐性能好,巩固耐用,确保系统产生负压下运行工作的平安性。
6、系统经济性
虹吸系统使用国产优质管道,为工程提供本钱最经济的方案。每个虹吸系统都精心设计,并用系统计算软件精确计算来确定管道直径。精确设计能最大限度的节省材料,直接为业主节约本钱。在本次工程设计方案中,系统管道走向严格依据招标图纸设计走向的要求。虹吸系统能将系统管道作有效控制,以节约工程造价。在重要建筑工程中,使用不锈钢管造价是非
常昂贵的,如在暗装的管段使用较经济的管材〔如hdpe或普通钢管〕可将工程造价大幅度降低,同时排水能力不变,获得同样的效
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,它是由雨水斗底座〔pe材料〕,碟片〔asa〕,格栅顶盖(pe)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。
压力流(虹吸式)雨水斗材质为hdpe、铸铁或不锈钢。其各局部有不同的结构功能。雨水斗置于屋面层中,上部盖有进水格栅。降雨过程中,雨水通过格栅盖侧面进入雨水斗,当屋面汇水到达一定高度时,雨水斗内的反涡流装置将阻挡空气从外界进入同时消除涡流状态,使雨水平稳地淹没泄流进入排水管。虹吸式雨水斗最大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。
目前比拟领先的产品,完全可以做到局部通用。它的最大优点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,一种雨水斗通过于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局部。对于整个虹吸式屋面雨水排放系统而言,最主要的就是要防止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,形成水封完全阻隔空气进入。
雨水斗的设计安装也有一定严格的要求:
〔1〕雨水斗离墙至少1米。
〔2〕雨水斗之间距离一般不能大于20米。
〔3〕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。
〔5〕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。
〔7〕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。
〔8〕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。
系统管道
管道作为虹吸式屋面雨水排放系统最主要的局部,必须确保系统平安
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,其管道必须保证完全的密封性和完备的防火措施,并且做到尽可能降低噪声,吸收震动,抗击冲击外力,最大程度满足抗温度变化引起的形变。
管道的完全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。
当突然出现暴雨的降雨强度,那么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。
当然,微小的不密封并不一定会造成渗漏,但是足以造成漏气,一旦排水管道内出现气团,虹吸式排水的效率马上大大降低,严重的甚至会破坏虹吸作用。
由于虹吸系统是利用负压排水的,因此管道的管壁必须具备相当的承压能力。但是也不是完全的刚性体。因为虹吸系统的负压一般不大于-。过大的负压会导致管内水流流速过快,发生气蚀现象,对于金属管道或者是金属质地的连接处产生极大的伤害〔-〕。同时负压过高也会给系统带来极大的震动,减少系统的使用寿命。管道和配件都必须具备阻燃的条件,当建筑物一处发生火灾时系统能够防止火灾被迅速传递到建筑物的其他局部。所以,材料本身的阻燃性并不是最重要的,整个管道系统的防火扩散性才是将灾害损失降至最低的关键。
hdpe管材的优势: