淺議屋面雨水排水系統(tǒng) - 建筑工程

淺議屋面雨水排水系統(tǒng)-建筑工程導(dǎo)讀：在大型屋面雨水排水設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)的重力式雨水系統(tǒng)越來越不能滿足需求，取而代之的虹吸式雨水系統(tǒng)。虹吸雨水系統(tǒng)的組成與傳統(tǒng)的重力式雨水系統(tǒng)類似，包括虹吸雨水斗、懸吊管、立管和排出管等。因此，虹吸雨水系統(tǒng)除外檐溝外，均須設(shè)置平安溢水口，以排出超過重現(xiàn)期的雨水。關(guān)鍵詞：虹吸式雨水系統(tǒng)，重力式雨水系統(tǒng)虹吸雨水斗，平安溢水口，懸吊管

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的開展，大型廠房及大型公共建筑日益增多。這些建筑屋面面積超大，屋面雨水如何平安、順暢的排放，已經(jīng)成為給排水設(shè)計(jì)師面前的一道難題。加之在建筑設(shè)計(jì)中，建筑師更多地考慮建筑物表面的美觀，投資方要求盡量降低管線安裝占用的層高、減少管井面積，如何解決這道難題就顯得更加迫切。在大型屋面雨水排水設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)的重力式雨水系統(tǒng)越來越不能滿足需求，取而代之的虹吸式雨水系統(tǒng)。

虹吸式雨水系統(tǒng)是當(dāng)今國(guó)際上較為先進(jìn)的屋面雨水排放系統(tǒng)。該系統(tǒng)誕生至今已有50多年的歷史，它被廣泛應(yīng)用于大型廠房、展覽館、機(jī)場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、高層裙房等跨度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的屋面排水。虹吸雨水系統(tǒng)的組成與傳統(tǒng)的重力式雨水系統(tǒng)類似，包括虹吸雨水斗、懸吊管、立管和排出管等。

虹吸式雨水系統(tǒng)的工作原理是，利用能夠隔絕空氣的虹吸式雨水斗和經(jīng)過精密的水力平衡計(jì)算的管道系統(tǒng)，依靠建筑物的勢(shì)能，雨水在密閉的管道系統(tǒng)內(nèi)形成滿管流，在立管處跌落產(chǎn)生虹吸作用，將屋面的雨水迅速排放的新型雨水排放系統(tǒng)。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)如下：

第一，雨水斗、雨水管數(shù)量少、口徑小。虹吸雨水斗構(gòu)造特殊，其水力條件好，排水量是同等口徑的重力流雨水斗的3~4倍。虹吸式雨水系統(tǒng)管道內(nèi)的水流是滿管流，重力式雨水系統(tǒng)管道內(nèi)的水流是水氣二相流，前者流速是后者的3~4倍。在同等條件下，虹吸式雨水系統(tǒng)雨水斗和立管數(shù)量大約是重力式雨水系統(tǒng)的三分之一，且管徑更小。相對(duì)應(yīng)的雨水出戶管水量和室外雨水檢查井?dāng)?shù)量也較少。

第二，虹吸式雨水系統(tǒng)懸吊管安裝不需要坡度，只要水安全裝不出現(xiàn)倒坡即可。這是因?yàn)樵诤缥接晁到y(tǒng)中，一旦形成虹吸，雨水斗、懸吊管和立管上部形成負(fù)壓區(qū)。懸吊管即使沒有坡度，水流在負(fù)壓的抽吸作用下，仍能高速流動(dòng)。重力式雨水系統(tǒng)懸吊管內(nèi)，水的流動(dòng)是靠重力作用推動(dòng)的。

基于以上的優(yōu)點(diǎn)，虹吸雨水系統(tǒng)能承當(dāng)更大面積的屋面排水，而且節(jié)省管材和方便施工，滿足現(xiàn)代大型屋面排水的需求。在建筑平面布局上，管井?dāng)?shù)量少，占用建筑面積小，等于增加了建筑物的使用面積。頂層懸吊管水平敷設(shè)，節(jié)省了懸吊管坡度占用的層高，從而節(jié)省基建投資。虹吸雨水系統(tǒng)應(yīng)該在大型屋面排水設(shè)計(jì)中大力推廣。

虹吸雨水系統(tǒng)的核心技術(shù)是虹吸雨水斗和管道系統(tǒng)水力計(jì)算。虹吸雨水斗是專業(yè)廠家生產(chǎn)的定型產(chǎn)品，管道系統(tǒng)水力計(jì)算是由專業(yè)計(jì)算軟件完成的，廠家出于技術(shù)保密，不愿意將虹吸雨水斗的水力特性參數(shù)和計(jì)算軟件提供應(yīng)其他人。所以，虹吸雨水系統(tǒng)只能由各生產(chǎn)廠商自己設(shè)計(jì)，給排水項(xiàng)目師只能做好前期的預(yù)埋預(yù)留工作，同時(shí)提出下列設(shè)計(jì)要求。虹吸雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵守下列原那么：

■虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)中不應(yīng)接入其他非虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)的管道。

■懸吊管宜無坡度敷設(shè)，不得倒坡。

■每根立管宜獨(dú)自排放。

■不同屋面結(jié)構(gòu)形式的雨水宜采用獨(dú)立的系統(tǒng)獨(dú)自排出。

■雨水排出管的消能可在立管后擴(kuò)大管徑或在排出口末端做消能井。

■管道不宜敷設(shè)在建筑物承重結(jié)構(gòu)內(nèi)。因條件限制管道必須敷設(shè)在建筑物承重結(jié)構(gòu)內(nèi)時(shí)，應(yīng)確保不會(huì)對(duì)建筑物承重結(jié)構(gòu)產(chǎn)生任何影響。

任何事物都有兩面性，有利就有弊。虹吸雨水系統(tǒng)也是一樣的，其排水能力沒有平安余量，系統(tǒng)本身不能負(fù)擔(dān)超過設(shè)計(jì)值的雨水量。虹吸雨水斗和管道的設(shè)計(jì)排水量取值根本已經(jīng)到達(dá)了實(shí)際的最大值，當(dāng)屋面雨水量超過設(shè)計(jì)排水量時(shí)，屋面容易積水。因此，虹吸雨水系統(tǒng)除外檐溝外，均須設(shè)置平安溢水口，以排出超過重現(xiàn)期的雨水。平安溢水口是在屋面女兒墻上開的一個(gè)矩形洞，超量的雨水通過洞口順建筑外墻排放。大全?，F(xiàn)代建筑外墻一般都干掛石材或外掛玻璃幕墻，建筑主體外墻與外掛裝飾材料之間留有縫隙，溢水口穿過此縫隙，防水不好做。此外，雨水通過溢水口沿建筑外立面流下，會(huì)在外立面上留下沖刷的痕跡，破壞建筑外觀。

重力式雨水系統(tǒng)那么有很大的平安余量，能夠排除超過設(shè)計(jì)流量的雨水量。在設(shè)計(jì)流量下，重力式雨水系統(tǒng)管道中水流流態(tài)為水-氣二相流。屋面雨水量增大，超過設(shè)計(jì)流量時(shí)，雨水在屋面匯集。雨水斗前水深逐

漸增加，到達(dá)一定深度后，雨水斗不再進(jìn)氣，管道內(nèi)形成滿管流，流態(tài)由重力流變成壓力流，系統(tǒng)排水量大增。所以，從排水平安角度來說，傳統(tǒng)的重力式雨水系統(tǒng)要優(yōu)于虹吸雨水系統(tǒng)。虹吸雨水系統(tǒng)對(duì)管材的抗環(huán)變形性能要求較高。虹吸形成后，排水立管上部及懸吊管內(nèi)形成負(fù)壓區(qū)，排水立管下部及排出管內(nèi)為正壓區(qū)，管道既承受內(nèi)壓，也承受外壓。所以對(duì)管材的抗環(huán)變形性能要求較高。

在歐美、日本等一些，虹吸雨水系統(tǒng)使用歷史久、使用較廣泛的國(guó)家，給排水項(xiàng)目師們已經(jīng)進(jìn)行了反思。他們認(rèn)為虹吸雨水系統(tǒng)不能無條件的大范圍推廣。屋面排水應(yīng)首推重力流雨水系統(tǒng)，只有在屋面面積很大，重力流系統(tǒng)無法滿足需求時(shí)，方可采用虹吸雨水系統(tǒng)。高層建筑屋面面積小，采用重力流排水，排水立管數(shù)量多，可能成倍增加排水重現(xiàn)期，增加雨水管系的宣泄能力，倡議采用重力流排水系統(tǒng)。

在設(shè)計(jì)屋面雨水系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)充沛了解建筑功能，分析系統(tǒng)所處的環(huán)境，合理選用管材，確保排水平安。結(jié)合本人設(shè)計(jì)的多項(xiàng)項(xiàng)目實(shí)例，總結(jié)出下列幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。

第一，與建筑專業(yè)充沛溝通，合理布置屋面天溝。天溝及雨水立管盡量沿建筑外墻布置，縮短懸吊管和排出管長(zhǎng)度，減少水平管安裝對(duì)室內(nèi)層高的影響。通過多計(jì)劃比擬，盡可能采用重力流雨水系統(tǒng)。

第二，防結(jié)露保溫。大全。在北方地區(qū)，冬季降雪后，屋面堆積大量積雪。天氣晴朗時(shí)，在陽(yáng)光照射下積雪遲緩融化，雪水進(jìn)入雨水管道系統(tǒng)。雪水溫度并不高，剛才在冰點(diǎn)以上而已，雨水管道會(huì)被雪水冷卻。北方冬季室內(nèi)采暖，室內(nèi)溫度往往在18℃以上。當(dāng)室內(nèi)雨水管道的溫度降低至露點(diǎn)溫度時(shí)，空氣中的水蒸氣會(huì)在管道外表形成凝結(jié)水。懸吊管上的凝結(jié)水會(huì)滴在吊頂上，打濕吊頂形成色斑，影響室內(nèi)環(huán)境。所以，在北方降雪地區(qū)，冬季室內(nèi)采暖的建筑物內(nèi)，室內(nèi)安裝的雨水管道要做防結(jié)露保溫。另外，在游泳館和洗浴中心等室內(nèi)空氣濕度大的場(chǎng)所，露點(diǎn)溫度比擬高，很容易發(fā)生結(jié)露現(xiàn)象，應(yīng)對(duì)室內(nèi)管道做防結(jié)露保溫。

第三，管材宜采用金屬管。生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)虹吸雨水系統(tǒng)，一般采用高密度塑料管，并且不設(shè)伸縮節(jié)。塑料管的線膨脹系數(shù)比擬大，當(dāng)直線管段長(zhǎng)度長(zhǎng)，環(huán)境溫度急劇變化時(shí)，管道伸縮量大，且在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生，將會(huì)拉壞支架、損壞管道。比方，在夏季炎熱的天氣下，一場(chǎng)暴雨過后，管道溫度從三十多攝氏度降低到不到二十?dāng)z氏度，溫差到達(dá)二十?dāng)z氏度。大全。金屬管道線膨脹系數(shù)小，伸縮量小，抗外力擊打能力強(qiáng)，所以安裝在室內(nèi)的雨水管道宜采用金屬管道。設(shè)計(jì)師根據(jù)建筑檔次的上下，可選擇焊接鋼管、鍍鋅鋼管和不銹鋼管等金屬管材。對(duì)于生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)虹吸雨水系統(tǒng)，設(shè)計(jì)師應(yīng)對(duì)其提出明確的設(shè)計(jì)要求。

結(jié)語(yǔ)：大型屋面，通過分析比擬確定重力流雨水系統(tǒng)無法滿足排水要求的情況下，可采用虹吸雨水系統(tǒng)；小型屋面倡議采用重力流雨水系統(tǒng)。室內(nèi)安裝的雨