虹吸雨水消能井

【篇一：虹吸雨水收集系统的原理及优势】

虹吸雨水收集系统进入我国也只有10来年的时间，但现在，它在平顶屋面排水系统中已有了龙头位置。那么它是如何来进行工作的，

又是怎样的优势才确立了它的龙头地位呢？

为了使雨水管能够最终达到满流的状态通常采用独特设计的雨水斗

以实现气水分离，当管中的水量是压力流状态时就会产生虹吸作用。对于大型的屋面排水可以采取“分区排水”的方式，由数个子系统组

成整个屋面的排水系统，每个系统一个天沟从而避开了伸缩缝。当

天沟的雨水达到一定深度的时候，系统中的尾管就会充满水而达到

虹吸的条件从而使得整个系统产生虹吸而快速排放屋顶的雨水。

关于虹吸的工作原理我们在日常生活中经常可以看到。我们把一根

灌满水的塑料管用手指堵住两端分别放入鱼缸和水杯中，同时放开

手指，由于两个液面存在高差h1，此高差部分水在重力作用下流向

水杯，从而使上部塑料管内产生负压，鱼缸内水就会被吸入塑料管，水就会不断的从鱼缸流向水杯，这就是虹吸现象。当鱼缸与水杯液

面高差越大时，塑料管内水流速度越大，排水越迅速。

虹吸式雨水排放系统正是利用这一原理，利用建筑物屋面高度所形

成的水头来实现虹吸排水。降雨来临时，屋面逐渐形成积水，由于

采用了科学设计的防漩涡雨水斗，当屋面积水达到一定高度，通过

控制进入雨水斗的雨水流量和调整流态减少漩涡，从而极大地减少

了雨水进入排水系统时所夹带的空气量，使得系统中排水管道呈满

流状态，当雨水通过管道变径时，在此处产生负压，加速雨水的排

放速度。对大型屋面可“分区排水”，整个屋面排水系统可由数个子

系统组成，

每个子系统设一个天沟，这样天沟可避开伸缩缝。系统的设计是当

天沟内雨水深度达到一定深度时，首先是尾管充满水达到虹吸条件，继而使整个系统产生虹吸，即可使天沟雨水快速排放。因虹吸排水

流速很大，要通过消能井再排入市政雨水排水系统。而当雨量较小时，该虹吸系统也只有做为重力流系统使用。这样，虹吸排水系统

可用比重力流排水系统小得多的管线能排出几十年一遇的暴雨雨水。总之，虹吸排水系统能给建筑设计一个非常有利的条件。将来的各

种平顶屋面排水系统的使用也会越来越广泛。

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【篇二：虹吸雨水系统与传统排水系统的对比】

虹吸雨水系统与传统排水系统的对比

传统重力排水系统：

横管需要一定坡度

立管较多，影响美观

管道和配件使用量大

使用寿命较短

大范围的地面开挖工作

现场施工量大

后期装修费用较高虹吸雨水排放系统：横管不需要坡度管径较小，便于建筑处理减少立管和雨水斗数量系统寿命长最小的地面开挖

工作，雨水井少施工简单快捷可节省大量装修费用

虹吸演示

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

虹吸系统的技术参数

虹吸系统的技术参数: 雨水斗的技术参数:

虹吸排水与同层排水应用分析

摘要:对虹吸排水和同层排水进行介绍和分析后,提出利用虹吸排水

系统和同层排水系统的方法解决大面积屋面雨水排水和本层排水管

检修影响上下层的问题,以提高人们对这两种排水方式的认识,可供设

计人员参考借鉴。

1 虹吸排水系统

随着时代的前进,建筑业的发展,工业厂房和公共建筑均朝着大面积的

方向发展,在建筑屋面的排水系统中,传统的设计和施工是按“重力式”

考虑的,因此屋面的坡度、雨水管道的多少及管径的大小是决定雨水

排泄畅通的首要条件。在新型建筑中,屋面面积的增大,必然导致雨水

管道增多,管径增大,从而影响建筑的美观和实用。因此,传统的屋面排

水系统已显得越来越不适应了,而大面积屋面排水系统的设计,变成了

现代建筑的一个新课题。为此,认为采用屋面雨水虹吸排水,是解决大

面积屋面排水设计的有效途径。

1. 1 虹吸排水系统简介

屋面雨水的虹吸排水系统是利用屋顶专用雨水漏斗实现气水分离。起初由于重力作用使雨水管道内产生真空,当管中的水呈压力流状态时,形成虹吸现象,不断进行排水,最终雨水管内达到满流状态。在降雨过程中,由于连续不断的虹吸作用,整个系统得以快速排放屋面上的雨水。虹吸排水系统管道均按有压状态设计,雨水悬吊横管可做到无坡度敷设,当产生虹吸作用时,水流流速很高,有较好的自清作用。

1. 2 虹吸排水系统的特点

虹吸排水系统管道均按有压状态设计,雨水悬吊横管可做到无坡度敷设,当产生虹吸作用时,水流流速很高,有较好的自清作用。水系统采用hdpe 高密度聚乙烯管,此种管材能承受较大的冲击力,且不会因弯曲而破裂、折断,还具有耐腐蚀性、抗紫外线功能。其抗极端温度范围大,在- 30 ℃～100 ℃,同时管子较轻施工方便,安装效率大大提高。因此与传统的屋面重力流排水系统相比,虹吸排水系统具有十大优点:1) 比重力系统管径小1/ 2～2/ 3 ;2) 排水管道无需坡度敷设,屋面雨水斗布点灵活;3) 排泄流量大,所需立管少,可减少、减小屋面预留洞口要求;4) 管道走向灵活,可根据设计要求设置;5) 现场施工量小;6) 管道及配件的使用量减少;7) 排水管管径小;8) 节约建筑空间;9) 水流速度快具有自洁管道功能;10) 从设计到施工简单快捷。在这十大优点中,最为可贵的是建筑物屋面即使是平屋顶无坡度也适用,且现场施工量大大减少。

降低的趋势,虹吸排水系统还是可以节约造价的。同时,由于虹吸排水系统立管少,安装工作量小,可节约大量人工。

另外,从其功能来看,重力排水系统横管需要有坡度,这样其他管道和设备标高要降低,安装空间减小,而虹吸排水系统节约了建筑空间。再则,重力排水系统管道需要定期清通,否则容易堵塞,而虹吸排水系统具有自清功能不容易堵塞。综上所述,大屋面雨水虹吸排水系统具有很大的实用价值。如今,随着科学技术和新型材料的不断发展和应用,人们对建筑的实用性和美观性的要求也越来越高,因此,屋面雨水虹吸排水系统具有广阔的发展前景和空间,特别是在厂房、机场、体育馆、展览馆、停车场等建筑中其实用性将日益体现。

1. 3 虹吸排水系统设计技术要求

1) 悬吊管与雨水斗出水口的高差宜大于1 m。2) 雨水悬吊管不需要做坡度。3) 悬吊管不宜穿越建筑物的伸缩缝、沉降缝、抗震缝,如必须穿越,应采取必要的措施(设置柔性管、伸缩

器) 。不宜穿越建筑物的防火墙,如必须穿越需加防火套管或阻燃套管。

4) 悬吊管的设置应首先选择以立管为中心,两侧对称布置方式;如不可能,可选择单侧布置方式。5) 虹吸式系统各节点上游不同支管的计算

水头损失之差,在管径不大于dn75 时不应大于10 kpa ;在管径不大

于dn100 时,不应大于0. 5 kpa ;超出时应变更管径、增加支管长度

和局部阻力损失或改动系统组合等方法,调整后进行复算。6) 悬吊管

水头损失不得大于80 kpa。7) 管道内负压控制在80 kpa 以内。8)

不同高度的屋面,彼此之间又有较大的高差时,宜分别设置立管和出户管。9) 立管距地面1 m 处,设置检查口;如有需要,悬吊管可相应设置

清扫口,但应确保其气密性。10) 悬吊管的设计流速不宜小于1 m/ s ,

立管的最小流速不宜小于2 m/ s ,最大流速不宜大于6 m/ s ,不得大

于10 m/ s。立管底部接至室外检查井的排出管管径应适当放大, 管

内流速不大于1. 8 m/ s ,否则应设置消能井。11) 埋地管的敷设应符

合相关规定。12) 对于无溢流系统的大屋面(5 000 m2 ) 须至少设置

两套以上彼此独立的系统。虹吸排水系统见图1 。 2 同层排水系统

2. 1 同层排水系统简介

同层排水是针对传统卫生间排水方式而提出的。它的排水管道不穿

过本层楼板,满足了现代人对私人空间的要求。下沉排水管道或抬高

卫生器具的安装高度,让所有的卫生器具排水管在同一层敷设,然后接

入排水立管。因而对管材,特别是配件有特殊的要求,即利用虹吸排水

得到同层排水要求。下面介绍两种方法:

1) 排水管道下沉。采用普通排水管材、管件,则需要建筑、结构专业

设计配合来达到同层排水的要求。现介绍在广州、深圳已通用的一

种排水方式:住宅建筑的厨房、阳台同层排水用普通管材、配件很容

易解决。而卫生间排水量大、点多、要求严格,欲用普通排水管材、

管件解决同层排水问题就需要建筑、结构专业设计配合。要求在本

层卫生间内设置排水管道沉箱;将排水管道设置在同层卫生间沉箱内。沉箱长、宽同卫生间进深、开间,深为400 mm。沉箱底及四周墙壁

均需做防水处理,不得渗漏水,排水管道填砂或炉渣、陶粒。填满后用

砂浆找平,再铺设地砖。地砖顶面与本层其他房间楼(地) 面相协调。

当排水管道出现问题时,打开本层卫生间地板砖,挖出填砂予以维修。

这样就达到了同层排水的要求。工程造价略有增加,在沉箱内安装完后,要保证牢固且不渗漏水,沉箱底部设二次排水管,利用虹吸技术接入

排水立管。沉箱内填砂或炉渣、陶粒。填满后用砂浆找平,再铺设地砖。地砖顶面与本层其他房间楼(地) 面相协调。当排水管道出现问题

时,打开本层卫生间地板砖,挖出填砂予以维修。这样就达到了同层排

水的要求。工程造价略有增加,但实用、方便、效果很好(见图2) 。

2) 抬高卫生器具安装高度或加高卫生间地面(沉箱上翻) 。

这种方法没有前一种方法好,可根据实际情况试验总结。

2. 2 同层排水系统的优点

1) 房屋产权的清晰化,所有物均在同一层内,容易划分产权。

2) 检修方便,同楼层即可检修,不干扰楼上下住户。

3) 空间布局的灵活性,楼板无预留洞口,布局不受限制。

4) 不破坏墙体结构,延长建筑物使用寿命。

5) 建筑整体功能的灵活性,既满足卫生要求,又可实现房屋功能设计

的灵活性,卫生间位置不一定非要上下一致。

6) 噪音小,有高密度聚乙烯管,结合隐藏式安装,大大降低了冲水时的

噪音。

7) 如采用挂壁式洁具,无卫生死角,清洁方便。

8) 采用虹吸特殊配件后,可大量节约立管数量,相对扩展了建筑空间。

9) 安全、可靠、无渗漏水隐患。

10) 节约用水。

3 结语

【篇三：消能井】

消能井：减少水流的动能的装置。

背景：在落差大的排水、给水或者泄洪等水流管线阶段中，要考虑

在自身结构中消除水流挟带的能量。水流落差大的管线容易发生空

蚀和空蚀破坏，水流的失稳容易产生振动和噪声，在处于明满流交

替状态时，对建筑物及其不利。作用：

1、消能井能将大部分能量在跌水过程中的管线或构筑物内消除，下

游的出口处不会对河床造成危害，保护河岸，减少河岸加固的费用

消耗；

2、排水管线内的消能井不会再泄水的构筑内发生空蚀破坏，减少水

压对管道壁的冲击，增长管道的寿命。

3、在较小空间和较短距离内，安全地泄散管道内势能与动能，在正

常情况下使上游水流与下游水流获得妥善衔接，避免溢流。兼顾考

虑水流引起的空蚀、脉动、振动、磨损以及冲刷等破坏作用，保证

输水管道、消能构筑物以及城市管网的安全与耐久要求，使城市供

水正常有序进行。

4、在经济方面，从工程总体出发，结合长期利益综合考虑工程量少、造价低、施工便利以及工期缩短等因素:建成后应考虑长期管理运用

的便利，以及维护检修费用的节省。

原理：消能机理主要表现在掺气水流从竖井跌入消能井中上、下翻滚,相互冲撞消能。

静水中是具有压力的，作用在单位面积上的静水压力为静水压强，

它随水的深度增加而增加。静水压强的大小，是相对于大气压而言的。输水管道内作用在管道内壁的静水压力，在与大气相接触时，

即在瞬间，静压能量以其他方式转化消耗，此时视管道内液体与大

气接触面的相对压强为零，即消能构筑物必须有跟大气相连接的装置。