虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)的工作原理及組成

1.1虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)的原理 虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)采用特殊的雨水斗，并利用復雜的計算來控制各段雨水管的管徑，平衡各雨水斗的壓力和流量，避免管道中的摻氣，從而使雨水管道中很容易形成液態(tài)單相流狀態(tài)，單相流迅速流動產(chǎn)生負壓，于是形成虹吸效應，屋面雨水被迅速抽吸。（2）驅(qū)動水泵的電動機是干式全封閉潛水三相異步電動機，可以長期浸入水中運行。 1.2虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)的組成 虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)主要由虹吸雨水斗、雨水管道組成，但通常為多斗系統(tǒng)（即多個雨水斗接入一根橫管和立管）

1.2.1虹吸雨水斗

與傳統(tǒng)的雨水斗相比，虹吸雨水斗特別設計了整流器，因而在淹沒水深較淺的情況下也能防止旋渦的生成，避免空氣被抽吸摻入。有關(guān)實驗表明，淹沒水深為4cm時，虹吸雨水斗就能實現(xiàn)管內(nèi)不摻氣的完全滿流狀態(tài)，而普通雨水斗的淹沒水深須達到40m。馬桶的排水方式主要有沖落式、虹吸沖落式和虹吸離心旋渦式等，其中沖落式及虹吸沖落式的注水量為9升上下，排污能力較強，但是沖水時候的噪音比較大。雨水斗按材質(zhì)分類有鑄鐵雨水斗、鑄鋁雨水斗和不銹鋼雨水斗，排出管的管徑主要有DN50、DN75和DN100三種規(guī)格，其對應的試驗排水能力分別為6L/s、12L/s、24L/s，根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，其實際排水能力可以達到試驗排水能力的兩倍左右。而DN100普通雨水斗的排水能力為15.5L/s，且是相對固定的。下圖為國家標準圖集（01S302）中的虹吸雨水斗構(gòu)造詳圖。

1.2.2懸吊管

懸吊管在虹吸雨水系統(tǒng)中是必不可少的，虹吸現(xiàn)象就在懸吊管與立管的連接處產(chǎn)生，而且懸吊管把多個雨水斗連在一起，節(jié)省了立管。因系統(tǒng)中雨水的流動是由負壓推動，屬于有壓流，所以懸吊管不需要設坡度，而且根據(jù)計算懸吊管多為DN50和DN75的小管，可以大大節(jié)省屋面下的空間。在過濾過程中，濾層空隙沿水流方向逐漸變小，比較符合理想濾料由上大下小的孔隙率分布，從而形成了濾速快，截污容量大，過濾效果好，可再生反復使用，不必全部更換，省時省力等優(yōu)點。重力流系統(tǒng)的懸吊管多為DN100～DN150，坡度為2%～1%，與其他管道的設置經(jīng)常產(chǎn)生矛盾。

1.2.3立管

虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)的立管比重力流系統(tǒng)大大減少，因為雨水斗數(shù)量少，并且用懸吊管匯集到立管，不過虹吸雨水系統(tǒng)的立管管徑較大，須隱藏在管井內(nèi)。重力流系統(tǒng)多為單斗系統(tǒng)，造成建筑內(nèi)立管林立，對裝修影響很大。

1.2.4管材

壓力流雨水排放系統(tǒng)的懸吊管及立管內(nèi)呈負壓和正壓交替狀態(tài)，管內(nèi)水的流速高，因而對管材的承壓能力、接頭嚴密性能要求較高， 一般采用的管材及連接方式如下：

a. 鑄鐵管 -- 卡箍連接

b. HDPE管 -- 熱熔對接

c. 涂塑鋼管 -- 螺紋連接

d. 不銹鋼管 -- 焊接

重力流系統(tǒng)常用的UPVC管（膠水粘接）無法在壓力流雨水排放系統(tǒng)中使用。在塑料管中推薦使用HDPE管，這種管材有良好的物理和化學性能，摻有碳黑的管材顯著地提高了防紫外線的能力；管材可熱熔連接，方便牢固；異形管件可臨時焊制。無論是系統(tǒng)震動帶來的外力，還是熱脹冷縮引起的內(nèi)力，甚至是懸掛管道承受的重力，都由連接件傳至方形導軌，避免引起系統(tǒng)的變化，減少對于建筑結(jié)構(gòu)的影響。由于壓力流雨水排放系統(tǒng)中既有正壓也有負壓，對管材有一個限制負壓下滲氣量的問題，HDPE管負壓下的抗?jié)B氣性優(yōu)于其它塑料管材。

江西林基塑膠有限公司是一家以塑料管材、管件研發(fā)、制造、銷售技術(shù)服務于一體的新型塑料管道高新技術(shù)民營企業(yè)，主要生產(chǎn)經(jīng)營聚乙烯（PE）管材、管件，PP-R管材，PE同層虹吸排水、 PE滴灌管材管件，HDPE增強纏繞管（克拉管）、HDPE雙壁波紋管、PE檢查井、玻璃鋼化糞池、玻璃鋼穿線管等系列管道產(chǎn)品，并配套了機械/智能水表、閘閥、熱熔機等管道相關(guān)配件

虹吸原理及其應用

就是連通器的原理，加在密閉容器里液體上的壓強，處處都相等。而虹吸管里灌滿水，沒有氣，來水端水位高，出水口用手掌或其他物體封閉住。此時管內(nèi)壓強處處相等。

一切安置好后，打開出水口，雖然兩邊的大氣壓相等，但是來水端的水位高，壓強大，推動來水不斷流出出水口。

中國人很早就懂得應用虹吸原理。

應用虹吸原理制造的虹吸管，在中國古代稱“注子”、“偏提”、“渴烏”或“過山龍”。

東漢末年出現(xiàn)了灌溉用的渴烏。西南地區(qū)的少數(shù)民族用一根去節(jié)彎曲的長竹管飲酒，也是應用了虹吸的物理現(xiàn)象。

宋朝曾公亮《武經(jīng)總要》中，有用竹筒制作虹吸管把峻嶺阻隔的泉水引下山的記載。中國古代還應用虹吸原理制作了唧筒。唧筒是戰(zhàn)爭中一種守城必備的滅火器。

宋代蘇軾《東坡志林》卷四中，記載了四川鹽井中用唧筒把鹽水吸到地面。其書載：以竹為筒，“無底而竅其上，懸熟皮數(shù)寸，出入水中，氣自呼吸而啟閉之，一筒致水數(shù)斗。（4）單級泵軸采用獨立的軸承支承，保證電機長期安全地運行，泵軸承采用油脂潤滑，軸承壓蓋設有加油油杯。“明代的《種樹書》中也講到用唧筒激水來澆灌樹苗的方法，對于虹吸原理，中國古代也有論述。

南北朝時期成書的《關(guān)尹子·九藥篇》說：“瓶存二竅，以水實之，倒瀉；閉一則水不下，蓋（氣）不升則（水）不降。井雖千仞，汲之水上；蓋（氣）不降則（水）不升。”有兩個小孔的瓶子能倒出水，如果閉住一個小孔，另一個小孔外面的空氣壓力會比瓶里水的壓力大，水就流不出來。唐代王冰《素問》注中，有關(guān)大氣壓力的物理現(xiàn)象記述得較清楚，王冰曰：“虛管溉滿，捻上懸之，水固不匯，為無升氣而不能降也；空瓶小口，頓溉不入，為氣不出而不能入也?！敝赋鲆粋€小口的空瓶灌不進水是因為瓶里氣體出不來。（3）單級泵轉(zhuǎn)子部件軸向尺寸短因而剛性好，而且泵與電機架、電機架與電機、單級泵聯(lián)軸器之間的聯(lián)接均為止口聯(lián)接，組件同心度高。宋代俞琰在《席上腐談》中補充了前人的發(fā)現(xiàn)，說；“予幼時有道人見教，則劇燒片紙納空瓶，急覆于銀盆水中，水皆涌入瓶而銀瓶鏗然有聲，蓋火氣使之然也；又依法放于壯夫腹上，挈之不墜?！痹诳掌坷餆垼捎诨鸢哑坷锏囊徊糠挚諝廒s出瓶外，火熄滅后瓶里就形成負壓，造成一定的真空，瓶外的空氣壓力就把瓶緊緊地壓在人腹上。如果把瓶放在水里，水就立即涌入瓶里。明代莊元臣在《叔苴子·內(nèi)篇》中也指出把葫蘆勺倒壓入水中，水并沒有進入葫蘆里，這是因為葫蘆里有空氣。

虹吸原理在排水上的應用

虹吸排水系統(tǒng)

降雨初期，其利用重力排水原理進行排水，重點在于，當降雨量增大時，屋面上的水位達到一定高度后，虹吸雨水斗可以自動隔絕空氣，從而整個虹吸系統(tǒng)變?yōu)榕潘暮缥潘到y(tǒng)，管道內(nèi)雨水被高速抽吸到雨水收集系統(tǒng)。

虹吸式排水系統(tǒng)到底有哪些優(yōu)勢呢?

虹吸排水系統(tǒng)是非常先進的產(chǎn)品，它的適應性是非常強的，在各種結(jié)構(gòu)和材質(zhì)屋頂都適用。比如，混凝土屋頂，金屬屋頂，木屋頂，考慮人行走或綠化的屋頂，屋面不平呈梯形結(jié)構(gòu)的屋頂?shù)取?

虹吸式系統(tǒng)最核心的部件是雨水斗，雨水斗在整個系統(tǒng)中發(fā)揮了重要的作用，在整個系統(tǒng)中，最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是要避免空氣通過雨水斗進入到整個系統(tǒng)。一旦有雨水進入，那么管道內(nèi)就會形成氣團，這樣是會降低系統(tǒng)的排水效率的，影響系統(tǒng)的整體性能。