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虹吸式屋顶雨水排放系统 虹吸雨水原理( 二 )


虹吸雨水排水系统中的压力和水的流动状态是不断变化的 。
降雨初期，雨量一般较小，悬管内存在带自由液面的波流 。根据降雨量的不同，在某些情况下，初期不能形成虹吸，是以重力流为主的流态 。随着降雨量的增加，管内逐渐出现脉动流和拉流，然后出现满管泡状流和满管汽水混合流，直至出现水的单向流动 。
降雨结束时，雨水量减少，雨水斗淹排前水位下降到一定值(根据不同雨水斗产品的设计不同) 。雨水斗逐渐开始混入空气体，排水管内的虹吸作用被破坏，排水系统由虹吸流动状态变为重力流动状态 。
在整个降雨过程中，随着降雨量的增减，悬管内的压力和水流状态会反复变化 。
与悬吊管类似，立管内的水流状态会由附壁流逐渐变为泡状流、气水浮流，最后形成虹吸时，会出现接近单向流动的状态 。
2.2雨水斗
总的来说，雨水斗的设计是整个虹吸系统按设计要求工作的关键之一 。其流动稳定性越好，产生虹吸所需的屋顶集水高度就越低，其整体性能就越好 。
标准雨水斗，由雨水斗底座(PE材料)、圆盘(ASA)和格栅顶盖(PE)组成 。此外，还可根据需要提供通用绝缘底座、固定件、法兰盘、焊接板、防火帽、微型加热线圈等附件 。
压力流(虹吸)雨水斗由HDPE、铸铁或不锈钢制成 。每个部分都有不同的结构功能 。雨水斗放置在屋顶层，上部覆盖有进水格栅 。降雨过程中，雨水通过格栅罩侧面进入雨水斗 。当屋面集水达到一定高度时，雨水斗内的防涡装置会阻挡空空气从外部进入，同时消除涡流状态，使雨水顺利淹没，排入排水管 。虹吸式雨水斗最小化了天沟积水深度，最小化了屋面承受的雨水荷载，增加了雨水斗的额定流量 。
目前主导产品可以部分通用 。它的最大优点在于对不同功能和材料的屋顶系统的广泛适用性 。换句话说，雨水斗可以通过组合相应的配件来适用于不同的屋顶，如混凝土屋顶、金属屋顶、木质屋顶、考虑到人行走或绿化的屋顶、梯形不平屋顶等 。雨水斗是整个虹吸系统的关键部分 。对于整个虹吸式屋面雨水排水系统，最重要的是防止空气体通过雨水斗进入整个系统 。如果空气体直接进入雨水斗，会在管道内形成气团，大大降低系统的排水效率，最后会和传统的重力排水系统一样 。
因此，虹吸式屋面雨水排水系统中使用的雨水斗必须有一个优化设计的具有防涡功能的盖子，以防止空气体通过雨水斗入口处的水流带入整个系统，并有助于在斗前水位上升到一定程度时形成水封，完全阻挡空气体进入 。

雨水斗的设计和安装也有一定的严格要求:(1)雨水斗距离墙壁至少1米 。
(2)雨水斗之间的距离一般不大于20m 。
(3)如果平屋顶上有砾石层，雨水斗格栅顶盖周围的砾石厚度不能大于60mm，最小粒径必须为15mm 。
(4)雨水斗安装在天沟内，采用焊接件的，天沟宽度至少为350mm，天沟内雨水斗安装口为70mm 270mm至290 mm 290 mm 。
(5)雨水管安装在混凝土屋面面层时，屋面厚度至少为160mm 。
(6)连续梯形截面的屋面雨水斗开口尺寸必须为280mm 280mm才能安装紧固件 。如果开口大于300mm 300mm，则需要加固屋顶 。
(7)屋面为混凝土时，雨水斗下方连接的雨水管直径至少应为35mm(采用电焊管箍接头连接)，对应的屋面厚度应为180mm至190mm 。
(8)有保温层的屋面保温层厚度至少为40mm 。如果隔离层厚度超过180毫米，雨水斗的底部必须延伸到合适的长度，以便与直径为56毫米的连接管连接
2.3系统管道
作为管道虹吸屋面雨水排水系统最重要的组成部分，必须保证系统安全、可靠、高效、连续运行 。虹吸系统作为一种特殊的排水系统，其管道必须保证完全的密封和完备的防火措施，并尽可能地降低噪音，吸收振动，抵抗外部冲击力，最大限度地满足温度变化引起的变形 。
管道完全防漏并不意味着系统的密封性得到满足 。总的来说，防渗漏的要求是允许小范围的渗漏，只要有补救措施 。但是虹吸系统一旦泄漏，就不容易发现了 。当暴雨的降雨强度突然出现时，整个系统可能立即崩溃 。再者，屋顶雨水不能及时排出，超过了屋顶的可承受强度，导致屋顶坍塌 。
当然，轻微的启封不一定会造成泄漏，但足以造成漏气 。一旦排水管中出现气团，虹吸排水的效率马上会大大降低，严重的甚至会破坏虹吸效果 。
因为虹吸系统利用负压排水，所以管道的管壁必须有相当的承载力 。但它不是一个完全刚性的物体 。因为虹吸系统的负压一般不大于-0.08Mpa .负压过大会造成管内水流过快，产生气蚀，对金属管道或金属接头的危害很大(-0.09Mpa接近气蚀临界值) 。同时，过高的负压会给系统带来很大的振动，降低系统的使用寿命 。


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