虹吸排水系统

一、虹吸排水系统原理

虹吸屋面雨水排放系统采用特殊设计的雨水斗，使雨水在很浅的天沟水深下，即可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，在管道中造成局部真空，使雨水斗及水平管内的水流获得附加的压力而形成虹吸现象。利用虹吸作用，极大地加快水在排水管内的流速，快速排放屋面雨水。

二、虹吸排水系统演示

1.降雨初期，雨量一般较小，悬吊管内是一有自由液面的波浪流

2.随着降雨量的增加，管内逐渐呈现脉动流，拔拉流

3.降雨量再增大，系统出现间歇式虹吸现象,出现满管气泡流和满管汽水混合流,并逐步趋于稳定

4.降雨量进一步增大，系统达到设计状态，出现水的单向流状态,稳定且全面的系统虹吸形成

三、虹吸排水系统组成

主要的组成部件包括雨水斗、HDPE管道、45度弯头、偏心异径短束节、Y型顺水三通以及一些辅料。

四、虹吸与重力排水的比较

传统重力式雨水排放系统

其原理是利用屋面结构的坡度，使水自然流入屋面上的雨水斗，然后以汽水混合的状态依靠重力作用顺立管而下。

缺点：

①低效排水

②管径大，且需要1%-3%的坡度

③材料多，安装复杂

虹吸式雨水排放系统

在将于初期，利用重力原理进行排水，当降雨量加大，屋面上的水位达到了一定高度时，雨水斗自动隔断空气，从而产生虹吸，系统也转变为高效的排水系统，抽吸雨水向下排放。

优点：

①高效排水

②管径小，无需坡度，美观且节省空间

③更少的材料，更少的地面开挖工作

一、系统的设备材料选用上：

a、雨水管选用上，普通重力雨水系统选用U-PVC排水管，虹吸雨水系统选用HDPE管，HDPE与U-PVC两种管材的性能比较详见附表：

项目

PE管

PVC管

（1）耐水压

采用标准管径(SDR)的管子均可具有30公斤/平方厘米的耐水压力。

普通的PVC管材耐压性能远远低于HDPE，特别是耐负压方面。只有采用特制的B级管才具有30公斤/平方厘米的耐水压力，但特制的管材价格远远高于HDPE管材

（2）原料成份及成品外观

HDPE管是由百分之百单一纯原料塑胶粒(即使再加入碳黑及抗氧化剂时，也是由原料聚合而成)经挤压加工制成，不加入任何填充剂、可塑剂、亦绝未渗入任何再制料，故管体表面光滑洁净、切口光洁均匀，日久能保证决不发生龟裂。

PVC管由PVC粉参入填充剂(如石粉)可塑剂及安定剂等经挤压加工而制成，石粉的可塑性及安定剂的加入量对管子的性质、品质都会发生影响。

（3）密度

HDPE管密度为0.29克/立方厘米至0.96克/立方厘米较轻，仅为PVC管重的四分之三。

PVC管密度为1.4克/立方厘米，较重。

（4）耐冲击强度

HDPE管的耐冲击强度为PVC管的八倍，经重物直接压过管材时，管子也不会破裂。

PVC管耐冲击性甚差，如遭受重物直接冲击时管子会立即破裂。

（5）常用温度极限

HDPE管的软化点为°C，脆化点为－°C。其常用温度限制在+60°C至－60°C之间，因在低温下不易脆裂，故最适合高冷地区的配管。

PVC管的软化点为73°C、脆化点为－18°C。其常用温度限制在+60°C至+5°C之间，冬天温度在摄氏5°C以下时就会有脆裂的危险。

（6）毒性

HDPE塑胶为堕性的无极性物料，且在加工制管时不增加任何如含铅类的重金属与安定剂，故决不含任何毒性，且对一般的酸碱均不发生作用，实为输送饮水的最佳材料。

PVC管在加工时须加入金属与安定剂，如长期的使用，会有铅及砷等元素渗出而具有毒性，又据美、日等国报道PVC组织中含有(氯元素)长期使用会导致肝部疾病及产生畸形儿，故已限制使用，管体也因为环保问题已有多国提出禁用的要求。

（7）接触性

HDPE管的连接，既有机械式接管法、电焊接法，也有热熔接管法等数种，其中并以机械式接管法最为快捷准确且成本低廉。

PVC管可使用粘合剂接管法、机械接管法及热熔接管法等，但通常采用粘合剂法，如粘合剂性质不佳时则有接触不良的隐患。

（8）耐侯性

HDPE管由单纯原材料制成，且加入可过滤太阳光紫外线的碳黑粒，故耐侯性极佳。

PVC管内含有石粉及具有挥发性的可塑剂，故常久暴晒后，会发生裂解硬脆老化。

（9）施工简易

HDPE管韧性好，为半柔软的物料，能预制安装，减少在现场的安装时间快速方便。

PVC管韧性差，无法捲绕成圈，加工时须逐根管子连接，耗费时间，无法预制安装。

HDPE管配件：原材料有优质的聚乙烯塑料粒子生产保证了整套系统的使用寿命50年以上；

生产机具精度高，生产一次注塑成型；

HDPE管道系统按照CJ/T-标准组织生产，该标准等效国际标准，产品质量稳定，性能可靠；

依据国际规范生产，公司管理体系已通过ISO:认证，ISO环境管理体系认证。

b、雨水斗：重力系统采用普通铸铁87型雨水斗，虹吸雨水系统选用TY56和TY90型的不锈钢，硅铝合金雨水斗，该雨水斗带有专门的“防水圈材不锈钢夹环”，在屋面的防水性能方面远远优于普通87型雨水斗，并且使用寿命长，经久耐用；空气挡板、挡叶罩一体设计，设计先进的双层进水槽，防堵效果佳；经防腐处理，使用可靠；空气挡板设有防漩涡肋，有效防止产生漩涡，严密杜绝空气进入；底盘水流曲线合理，水阻小，排水效果更好；与不锈钢等金属天沟连接可靠；屋面或天沟开孔要求小，安装不影响建筑屋面结构、减少渗漏隐患，施工简便。

c、固定系统：重力系统采用U-PVC材质的固定管卡，而虹吸系统采用成套的冷轧钢镀锌固定系统，无论从固定管卡的可靠程度和使用寿命上都远远超过U-PVC材质的固定管卡。

d、由于该建筑屋面为内天沟汇水，所以雨水排放系统必须通过横向吊管排水，根据中国给排水规范要求：

重力雨水系统设计吊管要2%的坡度，并且由于重力系统横吊管排水能力弱，同样的水量横管比立管管径要加大。所以占用空间大，

虹吸系统横管为满管流，排水能力大，横吊管水平，且管径小。

重力系统横吊管排水坡度2%,根据原重力方案的横吊管长度，高度落差大，占用了大量的空间。而且在横吊管走管时，与其他管线冲突大,如遇到其他管线,其他管线必须避让,否则占用高度更大,费用更高.

虹吸系统设计规范中规定虹吸系统横吊管可以水平，不须安坡度，与其他管线冲突少，如遇其他管线冲突，方案更改设计灵活，容易解决

设计规范中要求：

重力系统雨水斗横向串接不允许超过四套，所以立管数量多，该工程立管管径多为mm和mm，仅装饰隐蔽立管一项，就要花费大量人力财力。费用大，占用空间大，建筑不美观。

设计规范中要求：

虹吸系统雨水斗可以多斗连接，最多可以连接20套雨水斗，所以立管数量少，立管管径大部分为mm和90mm，且立管多在隐蔽部位。所以装饰费用少,占用空间少,建筑美观。

重力系统横吊管排水能力弱,排水速度慢,屋面灰尘冲入易沉淀在横管中,管道易堵塞,需要定时从室内设置检查口清整,维护费用高,并且室内易遭受雨水侵犯。

虹吸系统流速快,管道有自净功能,室内管道不需检修口,维护费用少,无漏水隐患。

二种方案经济比较

按现有重力系统00平方米计算，U-PVC直接造价为10万左右，柔性铸铁管造价更高。

虹吸系统根据暴雨重现期不同，直接造价约为为15～25元/平方左右

U-PVC使用年限为10-15年,而一般建筑使用年限至少30年以上,所以需要二次投入

虹吸系统使用HDPE管道,使用年限50年以上，高于或等于建筑寿命，不需要二次投入。

间接费用,重力系统每米综合装饰单价至少比虹吸系统多元/米以上（隐藏、占用空间、影响美观等等）。所以重力系统要比虹吸系统更多的投入.

间接费用,单立管装饰费用上虹吸系统少很多立管。

综上所述：采用虹吸雨水排放系统与重力雨水排放系统相比：从技术上看，虹吸系统排水量大，使用寿命长，漏水隐患少，免维修，特别是节约建筑高度空间达0.58米和装饰空间,提高建筑的美观，直接提高建筑使用价值。

从经济上看,单对雨水系统而言,该建筑采用虹吸雨水系统直接投入费用少于重力系统费用,如加上日后的维护费用,重力系统费用会远远高于虹吸系统。