屋面虹吸排水系統(tǒng)設計

申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

傳統(tǒng)的屋面重力式排水系統(tǒng)采用重力式的雨水斗，流入雨水斗的雨水易摻入空氣，從而形成水、氣混合流，影響雨水斗的雨水量，且懸吊管需要較大的管徑和一定的坡度。通常，為了維持連接在同一懸吊管上的各個雨水斗的正常工作，連接雨水斗的數(shù)量一般不多于四只，因而增加了雨水管的根數(shù)。重力式屋面排水系統(tǒng)因受其水力特征的限制，造成排水立管多、管徑偏大，因此對于大面積工業(yè)及公共建筑屋面雨水排水系統(tǒng)來說，它具有一定的局限性。
　　虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)的屋面重力式排水系統(tǒng)所存在的缺陷，其排水能力也有很大的改善和提高，在滿足水力計算的情況下，懸吊管接入的雨水斗數(shù)量一般不受到限制，從而節(jié)省了不少的立管；而且，懸吊管不需作坡度，其安裝方便、外形美觀；另外，該系統(tǒng)按虹吸式壓力流計算可以減少選用管道的直徑。有壓流（虹吸式）屋面雨水排放系統(tǒng)是利用“伯努利”定律經過潛心、縝密的驗證計算，充分利用屋面與地面的高差產生的能量，懸吊管中的負壓和立管中的正壓使該系統(tǒng)產生虹吸，并在滿流狀態(tài)下能快速排泄雨水。
　　虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)形成的條件是：
　　①具有特殊設計的能形成氣水分離的雨水斗；
　?、诠艿肋B接的密封性；
　?、蹜M行精確的電腦程序化水力計算；
　?、芷轿蓓斨辽俨贾镁o急溢流口，帶檐溝的屋頂每邊都需要布置緊急溢流口；
　?、萜渑潘艿目偹^損失不得大于雨水管系進、出口的幾何高差，且懸吊管水頭損失不得大于80kPa.
　　1　工程概況
　　中國小商品城福田市場（一期工程）位于浙江省義烏市，工程總面積3118×104㎡，由A、B、C、D、E五個市場交易區(qū)組成，建筑層數(shù)為五層。屋面面積為41503㎡，屋頂平面標高分別為1912m和1417m，結構為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架，屋面防水層為柔性防水層。義烏地區(qū)的地理及常年雨水情況：義烏位于東經119°49′—120°12′，北緯29°02′13″—29°33′40″，四季分明，屬亞熱帶季風氣候。年最大降水198719mm，日最大降水14612mm.
　　2　工程應用
　　虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)廣泛運用于工商業(yè)建筑及公共設施的大型屋面，包括平屋頂、斜屋頂、不同弧狀穹形屋面和其他各類屋面結構。該系統(tǒng)的虹吸式雨水斗可根據(jù)屋面或匯水漕的材質進行調整配套，適用于隔熱/隔氣材質屋面（如混凝土保溫屋面）、非隔熱/隔氣材質屋面、不銹鋼/銅/鍍鋅/鋁合金等金屬材質屋面。我們結合本工程的特點，認為福田市場項目特別適合采用
　　虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)。虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)的設計是根據(jù)國家標準《建筑給排水設計規(guī)范（GBJ15-88）》修訂稿及參考國內外同類系統(tǒng)的規(guī)范和先進的技術資料，設計時遵循以下原則：
　?。?）按照設計院提供的義烏地區(qū)暴雨強度和重現(xiàn)期計算雨水泄流量。義烏地區(qū)暴雨強度：
　　Q=3544（1+016375LgP）/（t+14）01845當P取3年，q5=383195L/s•10000㎡
　?。?）結合義烏地區(qū)建筑工程的實際特點，劃分屋面排水分區(qū)和布置雨水系統(tǒng)（圖1）。
　　（3）根據(jù)每個排水分區(qū)計算雨水泄流量和雨水斗的泄流量，以選擇雨水斗并確定每個系統(tǒng)的雨水斗數(shù)量。
　?。?）根據(jù)建筑物的使用功能及建筑設計圖、屋頂建筑平面圖、屋面建筑物構造圖和室外雨水管設計圖，確定雨水斗和水平懸吊管的設計位置和標高。
　?。?）確定主立管和檢查井的位置，雨水斗與水平懸吊管之間的垂直連接支管和水平連接支管的位置、標高和管段長度。
　?。?）根據(jù)每個系統(tǒng)的管徑、管件、管段長度、流量、流速等數(shù)據(jù)，進行水力計算，最終確定最佳工況下的系統(tǒng)構成。
　　（7）根據(jù)每個系統(tǒng)圖中的數(shù)據(jù)，在平面圖上標注出雨水斗和各管段，完成施工平面圖；根據(jù)需要繪制節(jié)點詳圖，完善材料清單，完成施工指導說明和計算書。
　?。?）本系統(tǒng)獨特的工作原理決定了本工程所有系統(tǒng)的水平管段均按照水平設置，但為了排空管內的積水，應設013%的坡度，坡向主立管。
　?。?）檢查口的設計按照GBJ15-88中的要求設計，其中心線距離地面為1m，室外埋地管的埋深設計按照設計院要求設計，其他方面的設計均參照GBJ15-88。
 
　　圖1　屋面排水分區(qū)與布置示意圖
　　3　系統(tǒng)選材
　　本系統(tǒng)管道采用排水用柔性接口鑄鐵管及管件（GBT12772-1999），是目前國際上通用的無承口管箍式直管和管件，該標準與ISO6594及歐標標準和美國標準基本相同。本工程所推薦的是歐標標準排水鑄鐵管，它具有抗老化、防火、隔音、管壁光滑、摩阻小和使用壽命長的特點，用管箍連接各管段減少了管道重量和方便施工。
 
　　圖2　雨水斗示意圖
　　4　設計計算說明
　　設計參數(shù)DN50雨水斗的局部阻力系數(shù)ζ取115，雨水管的額定泄流量為6L/s水平，則I=10617×Q1185/C1185×dj4187
　　式中I為水頭損失（mH2O/m，1mH2O=918kPa）；
　　Q——為流量（L/s）；
　　dj——為計算內徑（mm）；
　　C——為管道材質質數(shù)（鑄鐵管C=100）。
　　此外，本系統(tǒng)還使用了GEBERITDLSSOFT2WARE設計軟件自動設計和計算。此設計系統(tǒng)只需將建筑項目的下述數(shù)據(jù)經過整理后輸入電腦即可得出所需數(shù)據(jù)。
　　5　虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)的安裝
　　福田市場屋面雨水排放系統(tǒng)由特制的雨水斗、彎頭、斜三通和采用涂塑工藝防腐的鑄鐵管道組成（國內有好幾家廠家生產，如泰寧），管道接口為配套的特制橡膠套筒不銹鋼卡箍。管道的接頭密封良好，為保證施工質量，除按照傳統(tǒng)的排水管道施工規(guī)程GBJ302-88進行安裝外，還遵循以下原則：
　　①雨水斗的安裝應保證一定的水平度。按照設計位置，將雨水斗調整水平后固定牢固。
　　②各管段應嚴格地按照設計的長度進行下料、安裝。如確因現(xiàn)場實際情況的限制需要改變管段的長度，則應進行設計核算以決定是否需要改變直徑，以及如何改變，須根據(jù)核算的結果進行施工。
　?、酃艿赖墓潭ㄏ到y(tǒng)應牢固、可靠。
　?、芩綉业豕軕摪惭b成水平狀態(tài)，無須坡度。主立管安裝施工時，應保證其垂直度在允許的誤差范圍內。埋地管道支座應牢固可靠，能夠承受較大的水流沖擊力。
　?、莶讳P鋼卡箍接頭在安裝使用時，內部的橡膠套筒要正確放置，避免將其放置翹曲從而導致漏氣、漏水現(xiàn)象的發(fā)生。固定用的緊固螺栓要循序漸進逐個擰緊，使每個螺栓受力均勻，管徑較大時宜采用測力扭矩扳手擰緊。
　　6　日常維修
　　根據(jù)有關資料顯示，整個虹吸系統(tǒng)由于沒有電力和機械裝置，而且雨水以一定的流速流經管道，具有自凈能力。日常的維修工作幾乎是沒有的，唯一要做的是定期查看并清洗雨水斗。