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虹吸雨水原理（|虹吸雨水排水原理）

形成原理：利用屋面與地面高差產(chǎn)生的能量，在屋面積水達(dá)到一定高度時，使得管道內(nèi)不進(jìn)入空氣，以滿管流狀態(tài)（即虹吸狀態(tài)）排水時產(chǎn)生負(fù)壓，管道內(nèi)形成抽吸作用將雨水迅速排掉。

實(shí)現(xiàn)：基于形成原理，利用“伯努利”方程，經(jīng)過周密計算，有效控制和平衡管道內(nèi)雨水的流速、壓力，使得雨水管道在短時間內(nèi)達(dá)到滿管流狀態(tài)（即虹吸狀態(tài)），快速將雨水排出室外。

一、虹吸排水系統(tǒng)原理

虹吸屋面雨水排放系統(tǒng)采用特殊設(shè)計的雨水斗，使雨水在很淺的天溝水深下，即可在管道中形成滿流狀態(tài)。利用建筑物的高度和落水具有的勢能，在管道中造成局部真空，使雨水斗及水平管內(nèi)的水流獲得附加的壓力而形成虹吸現(xiàn)象。利用虹吸作用，極大地加快水在排水管內(nèi)的流速，快速排放屋面雨水。

二、虹吸排水系統(tǒng)組成

虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)由防漩渦雨水斗、雨水懸吊管、雨水立管、埋地管、雨水出戶管、45度彎頭、偏心異徑短束節(jié)、Y型順?biāo)ㄒ约耙恍┹o料組成（管道設(shè)計必須滿足當(dāng)?shù)貒乙?guī)范并能抵抗正、負(fù)壓力的管道系統(tǒng)均可用于虹吸系統(tǒng)排水管道。比如ABS、PVC、HDPE、PP、 銅管、鋼管和鑄鐵管都大量成功地用于UV系統(tǒng)）。

三、虹吸排水系統(tǒng)演示

降雨初期，雨量一般較小，懸吊管內(nèi)是一有自由液面的波浪流→→隨著降雨量的增加，管內(nèi)逐漸呈現(xiàn)脈動流，拔拉流→→降雨量再增大，系統(tǒng)出現(xiàn)間歇式虹吸現(xiàn)象,出現(xiàn)滿管氣泡流和滿管汽水混合流,并逐步趨于穩(wěn)定→→降雨量進(jìn)一步增大，系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計狀態(tài)，出現(xiàn)水的單向流狀態(tài),穩(wěn)定且全面的系統(tǒng)虹吸形成；具體形成的圖如下：

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四、虹吸排水系統(tǒng)的優(yōu)勢

傳統(tǒng)重力排水系統(tǒng)：橫管需要一定坡度 立管較多，影響美觀管道和配件使用量大，使用壽命較短大范圍的地面開挖工作，現(xiàn)場施工量大，后期裝修費(fèi)用較高。

虹吸雨水排放系統(tǒng)：橫管不需要坡度、管徑較小，便于建筑處理 、減少立管和雨水斗數(shù)量、系統(tǒng)壽命長、最小的地面開挖工作，雨水井少、施工簡單快捷、可節(jié)省大量裝修費(fèi)用。

五、虹吸排水與重力排水的比較

傳統(tǒng)重力式雨水排放系統(tǒng)是利用雨水本身重力作用，由屋面雨水斗需經(jīng)過排水系統(tǒng)自流排放。水流夾帶空氣進(jìn)入整個雨水排放系統(tǒng)，空氣約占管道30-70%空間，且排水懸吊管必須具備一定坡度。虹吸式雨水排放系統(tǒng)通過特制雨水斗能有效阻隔空氣進(jìn)入，通過全系統(tǒng)壓力平衡計算，大大減少了雨水進(jìn)入排水系統(tǒng)時夾帶的空氣量，最終達(dá)到氣與水分離的效果，在管內(nèi)形成滿管流。利用建筑物高度與地面落差勢能形成虹吸作用，屋面雨水快速排干。

兩種排水系統(tǒng)優(yōu)劣對比傳統(tǒng)重力排水虹吸式排水

六、重力排水與虹吸排水比較方案

重力流排水系統(tǒng)：

重力流排水系統(tǒng)是雨水由天面天溝匯集后經(jīng)過雨水斗下接的立管靠重力自流排出。這種系統(tǒng)管線并不能被水完全充滿。水沿立管管壁流下時，一般情況下只占立管斷面的一部分，甚至小部分為水，一部分為空氣。重力流排水系統(tǒng)是傳統(tǒng)的屋面排水方式。具有設(shè)計施工簡易，運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn)，其缺點(diǎn)是管道設(shè)置相對較多，占據(jù)空間位置較多。

重力流雨水系統(tǒng), 需要控制系統(tǒng)的流量在所設(shè)計的重力流態(tài)范圍之內(nèi)。否則, 超流量的雨水進(jìn)人系統(tǒng), 流態(tài)會超越重力無壓流, 劇烈的壓力波動會對系統(tǒng)造成破壞, 發(fā)生諸如立管損壞、室內(nèi)檢查井冒水等安全事故。

虹吸式雨水排放系統(tǒng)：

在降雨初期，利用重力原理進(jìn)行排水。當(dāng)降雨量加大，屋面上的水位達(dá)到一定高度時，雨水斗會自動隔空氣，從而產(chǎn)生虹吸，系統(tǒng)也轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝У呐欧畔到y(tǒng)，抽吸雨水向下排放。對大型屋面可“分區(qū)排水”，整個屋面排水系統(tǒng)可由數(shù)個子系統(tǒng)組成，每個子系統(tǒng)一個天溝，這樣天溝可避開伸縮縫。

系統(tǒng)的設(shè)計是當(dāng)天溝內(nèi)雨水深度達(dá)到一定深度時，首先是尾管充滿水達(dá)到虹吸條件，繼而使整個系統(tǒng)產(chǎn)生虹吸，即可使天面雨水快速排放。因虹吸排水流速很大，要通過消能井再排入市政雨水排水系統(tǒng)。而當(dāng)雨量較小時，該虹吸系統(tǒng)也只有作為重力流系統(tǒng)使用。這樣，虹吸排水系統(tǒng)可用比重力流排水系統(tǒng)小得多的管線能排出幾十年一遇的暴雨雨水。

在相同排水量的情況下，虹吸排水系統(tǒng)所需的斗前水深要小于重力流系統(tǒng)。比如，計算表明排水量為40L/s 時，用直徑300mm 的重力流雨水管，其斗前水深100mm，而直徑100mm 的虹吸雨水管，其斗前水深僅需85mm，這對屋面的建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計都非常有利。虹吸系統(tǒng)所用管徑不僅比重力流小，而且可比重力流“少”。即一個橫管，一個立管，可以上接十余個雨水斗，而重力流系統(tǒng)則要多根立管。

另外虹吸系統(tǒng)的橫管可以水平安裝，而重力流系統(tǒng)其橫管必須有不小于0.005 的坡度，將使橫管末端降低，從而影響使用空間或影響建筑結(jié)構(gòu)處理。虹吸系統(tǒng)的立管因數(shù)量少，可利用樓梯間、立柱旁等處敷設(shè)，不占用更多的使用空間，橫管也可以敷設(shè)在非敏感的公共走廊等處?？傊?，給建筑設(shè)計一個有利的條件。

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