虹吸式屋面排水系统介绍

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发布时间：2021-08-25

资料介绍

士汽轮机厂。

虹吸式屋面排水的理论可追溯到流体力学的一

个基本公式—— 以1 8世纪瑞士数学家和物理学家丹

尼尔·伯努利名字命名的伯努利能量方程。伯努利能

量守恒原理认为：液体有3种基本能量形式——重力

势能(静能)、动能和压力势能(位能)，即使系统能态

从一种状态转换到另一种状态，这3种能量之和不变

且为一个常数。这个等式假设流体是不可压缩的，系

统不做功且绝热(无热量的s~TJiJ和损失)，伯努利能量

方程可以用来判定排水系统任意两点间的水流变化。

虹吸理论自身也经过了一些修改，如考虑水管的摩擦

损失等。

在目前的设计中，虹吸式屋面排水管和传统的重

力屋面排水管看起来很相似，它们有一些相同的特

征，如排水管的主体、圆顶过滤器和膜夹紧装置。但

精心设计的空气挡板是虹吸式屋面排水系统独特的

部件。空气挡板被安装到标准排水管的集水坑，用来

阻止涡流。换言之，空气挡板阻止了科里奥利效应

(即水流沿着排水管旋转，将空气引入到中间并使其

进入管道)。通过阻止空气进入排水管和水平收集管

道，产生了负水头压力，能将水从屋面上吸出去。排

水管上的大气压是排水系统的驱动力。集水坑中挡

板的安装位置对于排水系统十分关键，挡板的安装位

置变低，则可发生虹吸效应的水量减小。

一旦雨水穿过排水管进入尾管，水就流向了水平

管，位置正好在屋面下方。在排水系统的该部分，水

压继续下降，要增加管道系统的尺寸以防止空穴和排

水管壁在负压下内爆。当雨水到达立管时，它仍处于

虹吸满管流中，当水下降到零位(如虹吸破坏)时水压

继续减小。当到地下时，排水管转到一个垂直的落水

管，通过增大管道直径变成了传统的重力排水管。

排水系统的液压头是从屋面到排放口之间的整

个高度，这与传统排水系统是不同的，传统排水系统

只有屋面水作为水头压力。正因为这个优势，排水管

道尺寸相同时，虹吸式屋面排水系统的流量和速度比

传统的排水系统要高。高流速也意味着虹吸式屋面

排水系统具有自净能力，从而省去了清洁口的安装。

采用虹吸式屋面排水系统的原因

虹吸式屋面排水系统有诸多优点：

1)管道系统的安装无需坡度，与其他建筑系统的

安装不冲突，配合难度低。

2)排水管的水平安装可以为建筑留出天花板的

空问，降低建造费用。

3)虹吸满管流无需借助管道坡度即可实现。

4)水平管的安装需要较少的垂直堆叠，因为水平

管道系统可以运行更长的距离，从而可以节约成本；

垂直堆叠的布置十分灵活。

5)小的管道直径有利于降低成本，同时对空间和

建筑的整体设计产生更少干扰。

6)预备场地和开挖造价费用降低，因为可以将落

水管安放到离下水道更近的位置，下边板的安装需求

可以最少化。

7)由于管道系统的水流大，具有自净功能，这意

味着可以省去系统的清洗工作。

8)低的挡板位置使得较少量的屋面积水就可以

产生虹吸作用。

9)排放点可以安置在建筑的某一个区域或角落。

10)虹吸式屋面排水系统对业主来说还有诸多其

他优点，包括节水，降低能耗、资源损耗和建造成本。

而且，雨水回收利用较易实现，回收的雨水可用于灌

溉、冲洗小便池和厕所、自动喷水灭火系统和地面消

防龙头等。通过利用收集的雨水，可以降低成本。

理想的应用条件

虹吸式屋面排水系统与全工程管道系统联合使

用时可以提供虹吸满管流，虹吸满管流是通过自然液

压作用实现的。这个系统设计是为了充分利用管道

的全容积，当管道全部充满水时虹吸作用就产生了。

虹吸式屋面排水系统只需要较少的下水

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