虹吸排水原理和优势(神奇的虹吸排水-你知道多少)

虹吸排水系统是什么?原理是什么?组成是什么?优势又有哪些?

什么是虹吸排水系统?

虹吸排水,全称为屋面虹吸雨水排放系统,是利用伯努利方程进行排水管道内压力计算,通过管道、管配件的管径变化从而改变排水管道内的压力变化,形成满管流,在压力的作用下快速排水的系统。

虹吸(siphon)是一种流体力学现象,可以不借助泵而抽吸液体。处于较高位置的液体充满一根倒U形的管状结构(称为虹吸管)之后,开口于更低的位置。虹吸管两端液体的重量差距造成液体压力差距,液体压力差能够推动液体越过最高点,向低端排放。

一、原理

在降雨初期,利用重力原理进行排水。当降雨量加大,屋面上的水位达到一定高度时,雨水斗会自动隔空气,从而产生虹吸,系统也转变为高效的排放系统,抽吸雨水向下排放。

虹吸排水原理和优势(神奇的虹吸排水-你知道多少)(1)

即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。

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。

二、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系统。

虹吸排水原理和优势(神奇的虹吸排水-你知道多少)(2)

1.降雨初期,系统仍处于重力流状态。水平管内水流速度较慢,水位逐渐上升;

2.随着降雨量的增加,屋面水位不断增高,管道内逐渐形成稳定的虹吸流状态,并趋于稳定;

3.当屋面水位达到计算斗前水深要求时,系统虹吸排水自然产生,否则,系统将处于重力流状态;

虹吸排水原理和优势(神奇的虹吸排水-你知道多少)(3)

三、优势

传统重力式雨水排放系统是利用雨水本身重力作用,由屋面雨水斗需经过排水系统自流排放。水流夹带空气进入整个雨水排放系统,空气约占管道30-70%空间,且排水悬吊管必须具备一定坡度。

虹吸式雨水排放系统通过特制雨水斗能有效阻隔空气进入,通过全系统压力平衡计算,大大减少了雨水进入排水系统时夹带的空气量,最终达到气与水分离的效果,在管内形成满管流。利用建筑物高度与地面落差势能形成虹吸作用,屋面雨水快速排干。

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;

虹吸系统所用管径不仅比重力流小,而且可比重力流“少”。即一个横管,一个立管,可以上接十余个雨水斗,而重力流系统则要多根立管。

虹吸系统的立管因数量少,可利用楼梯间、立柱旁等处敷设,不占用更多的使用空间,横管也可以敷设在非敏感的公共走廊等处。

由于虹吸式排水系统能快速把屋面雨水排放,安装简便,适应现代建筑造型等优点,在国内的工程中有国家体育场(鸟巢),首都机场T3航站,中央电视台新址......还有上海科技馆、广州白云机场航站楼等大面积屋面排水已经采用虹吸排水系统,在未来,将有更多的建筑物采用虹吸排水系统。

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