虹吸排水系统的实际应用（机电工程中那些你不知道的小系统）

一、虹吸排水系统的特点：

虹吸排水系统主要是相对于对传统的重力排水系统更有优势的排水系统。

虹吸排水系统的优势如下：

1、雨水斗在屋面上布点灵活，更能适应现代建筑的艺术造型，很容易满足不规则屋面的雨水排放；

2、单斗大排量，屋面开孔少，减少屋面漏水几率，减轻屋面防水压力 ；

3、由于虹吸排水加快了排水速度，使得落水管的数量少和直径小，满足了现代建筑的美观要求以及大型标志性建筑，各种大跨度屋面及高层建筑群楼的雨水排放；

4、系统安全性高，管道走向可以根据需要设置，在不影响建筑功能及使用空间的同时满足现代大型购物广场，超市，厂房，仓库及各种网架结构金属屋面的雨水排放；

5、在设计流量下，系统中满管流无空气旋涡，排水高效且噪音小，更能完美配合现代影院，剧场，会展中心，图书馆，学校医院的声学要求；

6、管路设计同时满足正负压要求，能保证通过高层，超高层建筑全程管路满水实验检验验收，且能避免负压失控确保系统正常运行；

7、由于管路直径小，总长度少和系统安装简便所带来的管道成本和安装费用减少，管道安装无特殊要求。

二、虹吸排水系统的作用和工作原理：

虹吸排水系统是建筑物给排水系统的重要组成部分，它的任务是及时排除降落在建筑物屋面的雨水、雪水，避免形成屋顶积水对屋顶造成威胁，或造成雨水溢流、屋顶漏水等水患事故，以保证人们正常生活和生产活动。虹吸排水系统的特点是横管不设坡度的情况下，形成满管流，以极快的速度排清屋面的积水。虹吸排水系统主要部件有虹吸排水管道和雨水斗构成。如下图所示：

三、虹吸雨水系统的组成：

1、雨水斗

用于虹吸式屋面雨水排水系统的雨水斗。它具有气水分离、防涡流等功能。其斗前水深可有效控制，当斗前水位稳定达到设计水深时，系统内形成虹吸满管压力流。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。

雨水斗额定流量分12L/s 、25L/s、40L/s、60L/s和72L/s等，最常用的为25L/s和40L/s两种额定流量的雨水斗。

2、压力流(虹吸式)雨水斗材质为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，当屋面汇水达到一定高度时，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。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。

（4）如果雨水斗是安装在檐沟内，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。

（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。

（6）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。

（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，雨水斗的底座必须延伸至能与管径56mm的连接管相连的恰当长度。

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，高效持续地运行。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，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。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-0.08Mpa。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（-0.09Mpa已经接近气蚀的临界值）。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。