導語：虹吸排水管系統是區別于傳統重力排水系統，能及時排除降落在建筑物屋面的雨水、雪水，避免形成屋頂積水對屋頂造成威脅，或避免造成雨水溢流、屋頂漏水等水患事故。虹吸排水管是怎樣設計?虹吸排水管設計的神奇之處是什么?這次小兔跟大家一起來探尋虹吸排水管設計的原理，一起來嘗試學習設計虹吸排水管的實操步驟。

虹吸排水系統與傳統重力排水系統的區別

虹吸排水特點：

1、只要滿足計算要求，單系統所帶雨水斗個數不限。

2、雨水斗流量大，氣水分流，排水速度快效果好。

3、懸吊管呈水平狀態，無需做任何坡度，施工方便。

4、立管管徑小，數量少，便于裝修。

5、埋地管少，地面開挖工作量小，有效縮短工期。

傳統重力排水特點：

1、單系統所帶雨水斗個數受限。

2、雨水斗流量小，氣水合流，排水效果差。

3、立管管徑大，數量多，交叉施工易打架。

4、埋地管多，土建工作量大，地溝易返水。

虹吸排水系統設計原理

在設計的降雨量達到時，真正的虹吸系統中所有管道都呈現為滿管流動，管道中的壓力分布與傳統的排水系統也有許多不同。由于屋面雨水斗與地面排水井間的全部高度差距得到充分利用，與重力排水系統比較，因而虹吸排水管道與重力排水管道的直徑相等時，虹吸管道中的水流量比重力的大得多。

虹吸系統利用建筑高度簡稱為水頭，充分考慮管道中的水力學損失，盡可能地減小管道直徑，將屋面的雨水排入雨水井。并通過調節垂直尾管和水平集水管的結構和長度來實現水力平衡。

管道中的壓力與大氣壓有很大不同。對于管道內的正壓并沒有限制，然而，對于負壓必須考慮蒸發壓力問題即氣蝕問題。因而管道內的壓力必須保持在系統所在地區的蒸發壓力以上。

1、虹吸雨水斗設計

重力排水雨水斗與虹吸系統雨水斗主要的區別在于雨水斗中設置了空氣擋板。空氣擋板是疊型的，沒有透孔。屋面結合部件、防水層和樹葉罩的設計都遵從常規思想。雨水斗體、空氣擋板與出水口的直徑組合是在任何水流情況下獲得穩定功能的保證，這種組合從理論上很難進行優化設計，必須通過大量的試驗和總結才得出的結論。

2、系統管道設計

必須滿足當地國家規范并能抵抗正、負壓力的管道系統均可用于虹吸系統排水管道。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。不同的塑料管具有不同的抵抗負壓的能力，材料品質、壁厚和管道直徑的區別決定了這種能力。管道系統一般根據工程實際情況進行選擇，需要綜合考慮適用性、排水能力、耐用性、剛性、防火性、噪音、絕緣、造價和安裝費用等等因素。

3、相關設計要點： ?

(1)雨水斗選用

采用平底式金屬雨水斗，確保雨水斗在長時間日照下的防老化性能及防滲漏性能。平底式雨水斗保證施工簡易安全。由于天溝既有外天溝也有內天溝，采用專利設計的平底式雨水斗，安裝于混凝土屋面上，簡便快速，且能有效地防止漏水情況出現。

根據建筑物屋面結構形式，本工程采用的虹吸雨水斗： 虹吸雨水斗排量一般為20 l/s至40 l/s，選擇雨水斗時，設計排量應按最大排量的70~80%設計。相對重力流系統而言減少天溝開孔尺寸和數量，也減少了可能的滲漏點，節省工程施工時間;虹吸系統多為串聯系統，屋面通過建筑找坡排水至天溝或匯水點，雨水斗同一屋面分區時計算系統以同一標高作依據(施工存在誤差，同一屋面同一系統中每個雨水斗的標高必須在50mm以內，否則系統計算無效，系統被破壞)，另一方面，系統計算時，還要控制好雨水斗的斗前水深，若不能控制好每個水斗的排水量及斗前水深，則使系統排水不均衡。只有經過精密計算的考慮，才可保證減少屋面的積水深度，排水效果更好。部分系統采用不同標高屋面雨水系統高低接入，實現快速、安全排水。在雨水斗排量充足的前提下，再通過精確計算而保證排水量及虹吸的快速形成。

(2)管材

選用的管材和接口必須能夠同時滿足正、負壓的需要。 選用管材可分為以下幾類：

HDPE管：塑料管材，造價低，內壁光滑，水力條件好，施工簡便，采用熱熔焊接。 涂塑鋼管：鋼塑復合管，造價偏高，鋼性好，防火性能好，內壁光滑，水力條件好，使用壽命長，采用平板式卡箍或法蘭連接。

鍍鋅鋼管：普通鋼管，造價高，鋼性好，防火性能好，使用壽命長，采用溝槽式卡箍連接。 不銹鋼管：高檔排水鋼管，造價最高，鋼性好，防火性能好，使用壽命長，采用亞弧焊或電聯焊連接。

4、虹吸式屋面排水系統的水力計算要點：

(1)管道的設計流速不小于1 m/s。

(2)排水管的總水頭損失應小于或等于雨水斗頂面與臨界點的幾何高差，宜使壓力余量△Pr≤100mbar。

(3) 虹吸式屋面排水系統的是大負壓值在懸吊管與總立管的交叉點。該點的負壓值，應根據不同的管材而有不同的限定值。對于使用鑄鐵和鋼管的排水系統應小于900mbar;對于塑料管道，管徑De50-De160應小于800mbar，管徑De200-De300應于于450 mbar。

(4)虹吸式屋面排水系統管系各節點由不同支路計算得到的壓力差不大于150 mbar。

(5)虹吸式屋面排水系統使用內壁涂塑柔性排水鑄鐵管或鋼管及高密度聚乙烯管，應使用相應的計算圖表計算管道的沿程水頭損失。

虹吸排水管設計的實操步驟

1. 首先根據設計圖紙要求,確定采用虹吸排水的屋面區域.

2. 在cad圖紙上計量所選區域的面積，即屋面設計匯水面積,F。

3. 在暴雨強度及雨水流量計算軟件中，查出工程所在地，按規定的設計重現期年限下的，降雨歷時為5分鐘的暴雨強度值q(l/s?10000m2)

4. 由公式，屋面雨水設計流量：Q=k?ΦqFk<1, Φ>1 通過跟當地設計院的工作人員溝通確定應用哪一個公式進行計算。一般，我們取用公式Q=qF進行計算。為了使單位變為l/s，我們把公式變為Q=qF/10000 這樣得到的屋面雨水設計流量Q(單位：l/s)

5. a.根據屋面雨水設計流量和給定的雨水斗的額定流量參數值，確定雨水斗的數量。一般雨水斗的計算分擔值不要超過20l/s，若超過太多應該多加斗。

b.根據確定的雨水斗的數量，在cad圖中找到天溝的位置，計量出天溝的長度，然后計算出雨水斗之間的距離，一般2個雨水斗之間的間距不宜大于20m，然后確定雨水斗在圖紙中的具體位置。

6.虹吸式屋面雨水排水系統技術規程：

(1) 對匯水面積大于5000 m2的大型屋面，宜設置不少于2組獨立的虹吸式屋面雨水排水系統。

(2) 雨水斗頂面至過渡段的高差，在立管管徑不大于DN75時，宜大于3m;在立管管徑不小于DN90時，宜大于5m;

(3) 懸吊管設計流速不宜小于1.0m/s;立管設計流速不宜小于2.2m/s,且不宜大于10m/s;

(4) 虹吸式屋面雨水排水管系過渡下游的流速，不宜大于2.5m/s;當流速大于2.5m/s時，應采取消能措施;

(5) 立管管徑應經計算確定，可小于上游懸吊管管徑。

(6) 虹吸式雨水斗與屋面應設置在每個匯水區域屋面或天溝的最低點，每個匯水區域的雨水斗數量不宜少于2個。2個雨水斗之間的間距不宜大于20m。設置在裙房屋面上的虹吸式雨水斗距離裙房與塔樓交界處的距離不應小于1m,且不應大于10m。

(7) 虹吸式雨水斗防葉罩隔柵間隙的形狀可采用孔狀或細槽狀。孔狀間隙口的直徑不宜小于6mm,且不宜大于15mm。

(8) 虹吸式雨水斗宜對雨水立管做對稱布置。

(9) 當連接多個虹吸式雨水斗時，虹吸式雨水斗的排水連接管應接在懸吊管上，不得直接接在雨水立管的頂部。

(10)天溝的起點深度應根據屋面的匯水面積、坡度和虹吸式雨水斗的斗前水深確定，天溝的坡度不宜小于0.003。

(11)天溝的過水斷面應根據匯水面積的設計流量計算確定。天溝的寬度應保重雨水周邊的均勻進水。

(12)管材和管件應采用不低于PE80等級的高密度聚乙烯(HDPE)原材料制造。

(13)管材的縱向回縮率不應大于3%;

(14)雨水立管應按設計要求設置檢查口，檢查口中心宜距地面1.0m。當采用高密度聚乙烯(HDPE)管時，檢查口的最大設置間距不宜大于30m.

(15)雨水管道應按設計規定的位置安裝;

(16)連接管與懸吊管的連接宜采用45度三通;

(17)懸吊管與立管、立管與排出管的連接應采用2個45度彎頭或R不小于4D的90度彎頭。

(18)高密度聚乙烯管道穿過墻壁、樓板或有防火要求的部位時，應按照設計要求設置阻火圈、防火膠帶或防火套管;

(19)雨水管穿過墻壁和樓板時，應設置金屬或塑料套管。樓板內的套管，其頂部應高出裝飾地面20mm,底部與樓板底面齊平。墻壁內的套管，其兩端應與飾面齊平。套管與管道之間的縫隙應采用阻燃密實材料填充;

(20)在安裝過程中，管道和雨水斗的敞開口應采取臨時封堵措施。

從虹吸排水管系統的設計原理再到其設計的實操步驟，我們從理念層面上了解到虹吸排水管系統是怎么一回事，再從實操步驟上嘗試模擬虹吸排水管的設計。深入了解到虹吸排水管系統是如此巧妙又迅速的排清積水，這讓人們都讓人不得不佩服這個虹吸排水管系統的神奇和厲害之處。