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虹吸屋面雨水排放系统的技术条件
作者:管理员    发布于:2011-10-15 15:24:35    文字:【】【】【
摘要:虹吸屋面雨水排放系统的技术条件
1 水的持续流动性
    在满足流速大于等于0.7m/s的条件下,保证水流方向的持续流动性是维持虹吸作用的关键。特别是在管道转弯角度相对较大,甚至呈90o的时候,很有可能因为管内流速的突然下降而引起虹吸作用被破坏。
    因此,当水流有90o的方向改变时,此处弯头的连接方式,必须注意设计一个衔接管段,以保证流速不会突然大幅下降,而是维持上升的状态,从而整个虹吸式屋面雨水排放系统得以正常运行。
    当系统中出现90oT型支管时,当横管内水流以较快的速度冲向管壁突然遇到阻碍,在极短的时间内速度降为零。一方面对于管壁形成极大的冲击,另一方面,水流撞击管壁后又以一个与初始方向相反的速度,迅速的在管内形成回流,这样,两股方向相反的水流在管内冲撞,很容易形成水塞,阻碍排水管排放,破坏虹吸作用。
    因此,必须采用相对较大的管径,具体情况可根据管道的空间和环境情况来进行选择。水力情况最好的选择还是设计一个避免出现90o变化的衔接管段。

2 气水混合流的存在
    当系统管道内形成虹吸作用时,由于可供使用的管道管径不一定恰好是计算所得的管径尺寸,因此管道内部会有很多溶解在水中的小气泡,并不是完全理想化的液体单相流。这些微小气泡在流动过程中会逐渐释放,然而这种气水混合流而非气水两相流的流态,仍可以被看作虹吸作用是允许存在的状态,并不影响虹吸作用的形成,也不影响系统的排水能力。
    但是,溶解在水中的气泡并不意味着管道内的气团。如果排水管道内,中间部分是气团,沿壁部分是水流,这样就是传统重力雨水排放系统的管内流态。管道内气团的存在,严重影响虹吸作用时管内满流状态的形成,水流在管内的充满度相当低,大大减小了系统的排水能力。

3 系统的一体性和密封性
    为保证虹吸排水的产生和持续作用,就要求从雨水斗到管道系统的整套排放系统必须是一体的,各部分紧密相连。
    如果雨水斗有一个完全敞开的入口,空气就会在水流旋转作用的带动下,从入口出进入整个雨水排放系统,这样就根本无法形成满流的虹吸状态,整个系统也不再是高效的虹吸式排放系统了,实际上已经作为一个传统的重力式排水系统在工作了。
    但是,重力式排放系统为了达到比较好的排放效果,在安装管道时要求悬吊管的最小坡度为2%。而虹吸式系统的悬吊管安装坡度为零,没有重力势能的作用,整个系统无法有效进行排水。
    因此,只有当雨水口的入口处半敞开时,才能有效阻止空气随时进入系统,当斗前水深满足一定要求时,能够形成水封,完全隔断空气,迅速形成虹吸作用。
    除了必须保证入口处有效阻止空气进入,还必须保证系统管道中没有空气进入。所以,另一个要求就是系统的完全密封性,要保证管道无渗漏。
    为此,配件连接时不能采用橡胶密封圈,用承插的方式进行连接(见图9-1)。这样系统的气密性很难得到有效保证,容易导致管道渗漏。因为在虹吸作用时,管道内的管流是压力流的状态,一方面管壁承受压力,承插口处同样受压,容易发生渗漏;另一方面,一旦发生渗漏,则管内压力状态改变,影响正常的虹吸作用。

4 屋面水位
    只有当屋面水位达到一定程度时(根据不同的雨水斗产品有不同的固定值),整个系统才真正作为一个虹吸式雨水排放系统工作。
    在某个持续的降雨过程中,开始水位低于形成虹吸作用的高度,随着水位逐渐上升,达到这一特定值后,系统开始形成虹吸作用。水位一直持续,直到屋面的雨水量小于虹吸系统的排水能力为止。
    但是,水位必须严格控制及限定在某一高度,否则屋面上累积的雨水会对屋面形成极大的未能预见的荷载,可能导致屋面结构的变形或者破坏,甚至出现渗漏。
    根据欧洲标准,屋面雨水的水位高度必须限制在55毫米内。这个数字是长期实验和实际工程经验的结果。
    可以将毫米水量换算至每平方米的雨水重量:
    由此可知,屋面承受的荷载与毫米水深的关系。显而易见,当水位大于55毫米时,会对屋面结构产生相当大的重量负荷。当在屋面或天沟设计时,必须考虑到这方面的情况。
    尤其对于天沟来说,水位绝对不可以超过55毫米,否则随着时间的推移,天沟将会慢慢变形。对于排水系统和整个建筑产生非常大的影响。
 
 
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