浅谈室内外真空排水系统的规范化设计

摘要：文章阐述了真空排水系统的重要性，分析了室内与室外真空排水系统的特点，并对真空排水系统的输送机理进行了介绍。从真空排水系统的设计计算，管材的选型与安装等方面，对室内外真空排水系统的规范化设计进行了探讨。

关键词：真空排水系统；室内室外；输送机理；设计计算

随着城市的发展，各种市政管线的埋设也越来越多了，如煤气管、水管、电话线、电缆线等。从城市到乡村，从街道路面的下面到各N建筑物的内部，都充满了各种各样的地下埋设物。由此带来了较为常见的排水难问题，对排水管道系统的合理设计提出了更高的要求。如何降低污水输送系统的，减少污水对环境的污染，成为摆在人们面前的重要课题。真空排水系统有着不同的作用范围，包括了室内真空排水系统和室外真空排水系统两大类。

一、室内与室外真空排水系统的特点

（一）室内真空排水系统特点

室内真空排水系统，是采用真空泵将真空罐及管网内的空气抽取出来，从而形成一个相对真空的区域。到达用户终端的真空是通过真空管网传输的，真空管道内由于产生了负压，而具有了抽吸污物的能力。使用的管线口径和所需的空间相对较小，便于安装、灵活布置、以及拆卸与修理。密闭系统有着较好的密封效果，且具有自我冲洗能力，不需要经常性的维护。远距离连接能力强，节水效果明显，且自控系统能够发现任何细小的泄漏。

（二）室外真空排水系统特点

室外真空排水系统，包括了真空排水管、污水真空收集阀井、以及真空站几个部分。也是采用真空负压产生的压差，达到强制性输送污水的目的。居民生活污水由真空收集阀井收集，经过真空排水管后被输送至真空站，有着较好的环保效益与经济效益。小口径的管线有效杜绝了污水泄漏的发生，尺寸灵活、可以与其他管线一起铺设，与地面防冻层非常接近。长距离的铺设不需要借助于二次加压泵站，能够轻松绕过障碍物，更无需定期维护。

二、输送机理

真空排水管道系统，属于相对复杂的气液两相流体系统。在真空排水系统中，由于管网中进入了大量的空气，使得管道内的生活污水同时具备了两种不同的流变特征，即牛顿流体和非牛顿流体特征。存在于管道内的三相物质，以空气为传输的介质，彼此之间相互作用，进行着极为复杂的运动和能量转换，属于典型的真空不满流。其中，气团流是真空排水流体的主要表现形式，就其形成的机理而言，是流体能量自动调整的结果。管径大小的差异，所对应的输送能力范围也有所不同，包括了水平输送能力、竖向提升能力、气流产生携带的最低流速、以及收集半径等主要指标参数。

三、真空排水系统的设计计算

真空排水系统的设计计算，涉及到管道流量、污水流速、以及真空站的参数设计。其中，室内真空排水管道的流量计算，其主要依据是排水的管径大小、压力损失的变化、以及真空站内设备的相关参数。通过排水量标准、室内污水设计流量等参数，将真空排水系统的输送能力客观的反映了出来。室外真空排水管道的流量计算，包含了总变化系数、比流量、服务面积，主要针对居住区的生活污水，通常不涉及到工业企业污水、以及雨水的居民区。

真空管道的污水流速，包括了污水最大流速与污水平均流速。在真空界面阀开启的瞬间，受到管内压力差与惯性的影响，真空排水管内的污水流速，会迅速增加至最大值，可采用伯努利方程进行计算。污水平均流速的计算，则需要考虑到管道局部阻力影响，在阻力的作用下，污水的流速会逐渐减小。真空站的计算，适用于室内和室外两种情况，涉及到真空泵抽气量、排污泵排量、污水收集罐的容积、以及真空储能罐等嘲。

四、管材的选型与安装

（一）管材选型

《建筑给水排水设计规范》与《室外排水设计规范》，是目前室内外真空排水系统设计的主要规范。对最大设计流速的取值进行了规定，从而确定在真空排水管道的选材中，非金属管材是主要材料。真空排水管道内污水流动属于高速流动，非金属材料抗磨损性能往往有着更佳的效果，且抗氧化和冲击的效能好，承受水流冲刷的能力也较强，更有着明显的经济优势。以塑料管为例，不仅质轻耐用、流体阻力小、密封效果好、强度高，且价格低廉、施工方便、耐腐蚀性能优良，更能够实现多次重复回收利用。在工程中得到了广泛的应用，以硬聚氯乙烯管（u.PvC）、高密度聚乙烯管（HD―PE）两种材质最为常见。

（二）管材安装

真空排水管道的安装，在无需拆卸的部位，通常选择焊接、熔接与承插连接。而在需拆卸的部位，则选择法兰连接与螺纹连接。管道的安装应考虑运输与存储，按图纸设计的要求执行，在布置时赢便于安装和检修，对正常的观察和运行维护不产生影响。待胶水稳定，方可进行压力试验，试压合格后再与设备整系统进行调试。在不允许发生位移的地方，必须安装固定支架；垂直位移较小的部位，则采用活动支架或刚性吊架；发生水平位移的地方，选择安装导向支架。在进行阀门安装前，需要进行耐压强度试验，抽查率不得低于10%或1个。必要时还应做强度和严密性试验，或增加抽查比例。

五、结语

相比于传统的排水处理系统而言，真空排水系统有着诸多优点，有效弥补了重力排水系统的不足。不仅性能稳定、适用性强，且不会造成二次污染，有着极佳的经济效益与社会效益。随着真空排水系统应用的逐步推广，对于室内外真空排水系统设计的规范性提出了越来越高的要求，以避免产生不必要的误差及失误。