浅析虹吸式屋面雨水排水系统

摘要：目前常见的屋面雨水排水系统分为重力雨水系统和虹吸雨水系统两种。本文重点对虹吸雨水系统的特点进行分析，探讨虹吸雨水系统的设计和施工要点并将虹吸雨水系统与重力雨水系统各自的优缺点进行比对。

关键词：虹吸雨水系统重力雨水系统

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引言

随着人们对建筑环境要求的不断提高，屋面上的各种设备越来越多、屋面造型设计越来越复杂。单纯采用传统的重力雨水系统已经不能满足工业厂房、体育馆、火车站等大跨度、大建筑面积屋面的雨水排放需求。而虹吸雨水系统的出现，成功解决了上述问题。

一、虹吸雨水系统概述

虹吸式屋面雨水排水系统是利用虹吸原理，采用特殊设计的雨水斗，使雨水能够在很浅的天沟水深下在管道中形成满流状态。利用建筑物的高度和落水具有的势能在管道中形成局部真空，雨水斗及水平管内的水流获得附加的压力，形成虹吸现象，极大地加快水流在排水管道内的流速，快速排放屋面雨水。

虹吸现象的产生共需经过如下五个状态：波浪流（a）脉冲流（b）活塞流（c）泡沫流（d）虹吸满管压力流(e)

图1

二、虹吸雨水系统对比重力雨水系统的优缺点

1、虹吸雨水系统的优点

1）区别于传统重力雨水系统气水混流的形式，虹吸雨水系统管道内为满流状态，排水量大、排水效率高。

2）由于虹吸雨水系统按满管流设计，横管敷设不需要坡度且管道管径较小，降低了各专业施工过程中配合的难度，有效提高了建筑物净标高，为各专业管线综合排布提供了便利。

3）在系统满足水力计算的情况下，悬吊管上接入的雨水斗数量可不受限制，因此悬吊管的长度可达150m左右，从而减少了立管的数量更适合大跨度、大建筑面积的屋面排水。

4）虹吸雨水斗在屋面上布点灵活，能够适应复杂的屋面造型。

5）虹吸雨水系统悬吊管设计流速均大于等于1m/s，附着在管壁上的固体颗粒在此流速下可被水流冲走，因此系统具有良好的自清洁作用，不需要定期清理管道，节约运营成本。

6）虹吸雨水斗排水能力远高于同规格的重力雨水斗，因此在汇水面积相同的情况下，应用虹吸雨水系统可减少雨水斗的设置数量，从而减少屋面预留孔洞工作及建筑专业防水难度，降低屋面漏水几率。

7）汇水面积相同的情况下，相比于重力雨水系统，虹吸雨水系统立管和出户管的数量均大幅减少，同时由于出户管道的减少，室外雨水检查井数量也相应变少，降低了工程的总体造价。

2、虹吸雨水系统的缺点

相比于重力雨水系统，虹吸雨水系统应用于普通屋面效果差，对溢流的依赖性极高，屋面易泛水溢水。同时应用与普通屋面时，复杂的水力计算增加了系统的造价，失去了成本优势。

三、虹吸雨水系统设计过程中需要注意的事项

1、为了控制噪音，系统设计时不宜采用过高流速，同时管道应避免穿越对安静有较高要求的房间。

2、虽然虹吸雨水系统设计排水能力大，但应用于实际集水时间小于5min的屋面时会产生短时间屋面积水，因此需要充分考虑溢流。

3、在悬吊管连接多个虹吸雨水斗时，雨水斗排水连接管宜对称布置，且不能直接接在雨水立管的顶部。接入在同一悬吊管的虹吸式雨水斗宜在同一屋面标高。

4、虹吸式雨水系统管道震动强，因此在设计时需重点考虑系统消音减震装置和措施。

5、管道不宜穿越建筑的沉降缝或伸缩缝。

6、当管道表面可能产生结露时，在设计过程中需要考虑防结露措施。管道采用HDPE等塑料材质时，应考虑防火措施。

7、由于虹吸雨水系统为负压运行，管材设计应采用能够承受0.09MPa以上负压。

四、虹吸雨水系统在施工过程中需要注意的问题

因为虹吸雨水系统是经过精确计算而设计的，任何改动都需要经计算确认，因此在施工前要经过图纸会审，将设计阶段产生的问题全部解决完毕，在施工过程中尽量避免改动。

在施工过程中要充分理解设计意图，严格执行规范、标准，每一个步骤都做到有据可依。

1、雨水斗安装过程中需要注意的问题

1）在屋面施工过程中，建筑专业处于主导地位，其它各个专业为配合专业，因此在进行屋面虹吸雨水斗安装过程中，雨水斗的布置位置一定要与建筑专业进行核对，防止因建筑专业图纸与虹吸雨水专业图纸雨水斗位置、数量和屋面找坡方向不符，出现返工现象。

2）及时与建筑专业就雨水斗节点做法进行协商，特别需要注意与屋面防水的搭接问题，避免出现雨水斗位置楼板渗水的问题。

3）设置在屋面上的虹吸雨水斗其接触片材质需要和屋面防水材料材质相对应。

4）施工完毕后及时进行必要的成品保护，避免造成人为破坏。

2、管道支架安装过程中需要注意的问题

1）虹吸雨水系统管道内水流速高，产生的震动也相对较大，因此管道安装过程中宜采用专用成套支架，并在安装时设置固定件，固定件要能承受满流管道的重量及高速水流所产生的冲击力。对与采用HDPE管道的系统，固定件同时要考虑管道热胀冷缩时产生的轴向应力。

2）采用金属固定件时里层外层均应做防腐处理，并符合国家现行有关标准的规定。

3）固定支架需要固定在建筑物承重结构上，敷设牢固。

4）管道支吊架的安装位置和间距要严格遵循设计图纸和相关规范规定。

3、管道安装过程中需要注意的问题

1）现代化的建筑物内各专业管线众多，在施工前需要进行各专业管道综合排布，经各专业确认无误后方可按照综合排布图纸位置进行安装。

2）管道安装的关键是定位准确，特别是弯头、变径、三通一定要严格的按照图纸要求进行定位，避免因系统随意的改动而破坏虹吸形成的条件。同时在进行管道施工过程中要注意水流方向，确保管道内不进入空气。

3）出户埋地管道的标高和位置需考虑冻土层深度和外部荷载影响。埋地管道在穿入检查井时，与井壁接触的管端部位应涂刷两道粘结剂，并滚上粗砂，然后用水泥砂浆砌入，防止漏水。

结束语

虹吸雨水系统作为近些年来逐渐兴起的新工艺，它的出现最大限度的解决了工业厂房、体育馆、火车站等大跨度、大建筑面积屋面的雨水排放难题，节约了建筑空间，使得建筑物的设计变得更加灵活。相信随着建筑业的蓬勃发展，虹吸雨水系统一定会得到更加广阔的运用，为我们的工作和生活带来更多的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]任旭.关于屋面虹吸雨水系统技术与施工要点的探讨[J].福建建材,2013,01:42-44.

[2]胡利国.浅谈虹吸雨水排水系统运用与推广[J].现代物业(上旬刊),2013,03:62-63.