《虹吸式屋面雨水排水系统在宝钢五冷轧工程的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《虹吸式屋面雨水排水系统在宝钢五冷轧工程的应用（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 1 / 14 虹吸式屋面雨水排水系统在宝钢五冷轧工程的应用 梁占堂 中国二十冶宝钢五冷轧项目经理部 上海 (200901) 虹吸式屋面雨水排水系统在宝钢五冷轧工程的应用 梁占堂 中国二十冶宝钢五冷轧项目经理部 上海 (200901) E-mail：L 摘 要:摘 要: 本文结合宝钢五冷轧冷1标工程，论述了虹吸式(压力流)屋面雨水系统的工作原理、 计算方法、管材选用、管道的连接方式、虹吸式雨水斗的构造原理、性能、施工方法。虹吸 式雨水排放系统是根据“努伯利”方程，通过精确的水力计算利用屋面专用雨水斗实现气水 分离。通过与普通重力式雨排水的特点进行比较，可以看出立管数量减少且该系统管道基本 不需
2、要坡度，方便了管道布置、美化整体装修效果、节约宝贵的建筑空间、减少屋面负荷的 特点；管材具有耐压、防火、降噪、经济性等因素。由系统较轻，施工时作业面要求较小、 同时大大减少作业强度。该系统在国外较为成熟的技术，具有施工安装简便，排水迅速高效， 经济美观实用的优点，跨度大、结构复杂的屋面首选的雨水排放系统，值得在国内工程推广 应用。 关键词：关键词： 宝钢五冷轧、虹吸、屋面、雨水、排水、应用 0 前言 0 前言 目前，大型厂房绝大部分屋面雨水排水系统基本采用传统的重力流排放排水，但随着建 筑技术的不断发展，超大型建筑不断涌现，对于结构复杂或屋面面积超大汇水的建筑，这种 技术就越来越难以满足现代化
3、大型屋面排水的要求，而虹吸原理压力流排水系统成为近几年 解决大型屋面排水的有效途径之一。宝钢五冷轧工程中总投资约 120 亿人民币，其中冷 1 标 （二十冶施工）与冷 4 标（五冶施工）部分屋面采用虹吸式雨排水。其中冷 1 标工程中 1AB 跨、1CD 跨采用虹吸式雨排水系统。其虹吸式系统分 9 个区，溢流系统分 7 个区，汇水面积 30109 ，雨水斗数量 113 个（溢流 9 个） ，子系统 16 个（溢流 7 个） ，立管数量 16 根（溢流 7 根） ，设计流量 1490.42 L/S。暴雨强度根据上海市暴雨强度公式设计重现期 5 年，降雨历 时 5 分钟计算，虹吸式系统暴雨强度为 4
4、.95L/s.100 ，溢流系统暴雨为 7.95L/s.100 。 虹吸式系统从 2007 年 4 月 12 日开始到 2007 年 8 月 12 日结束，由于溢流系统后增加设计于 2007 年 10 月 30 日开始到 2007 年 11 月 30 日结束。 （平面布置图见图 1 及材料统计见表 1） 1 / 1 51/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/15
5、1/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/151/155544331 A1 C1 C1 F1 F2 1 81 3 31 3 31 3 21 3 21 3 11 3 11 3 01 3 01 2 91 2 91 2 81 2 81 2 71 2 71 2 61 2 61 2 51 2 51 2 41 2 41 2 31 2 3
6、1 2 21 2 21 2 11 2 11 2 01 2 01 1 91 1 91 1 81 1 81 1 71 1 71 1 61 1 61 1 51 1 51 1 41 1 41 1 31 1 31 1 21 1 21 1 11 1 11 1 01 1 01 0 91 0 91 0 81 0 81 0 71 0 71 0 61 0 61 0 51 0 51 0 41 0 41 0 31 0 31 0 21 0 21 0 11 0 13 C2 D2 C2 C1 E1 E1 D1 D1 B1 B向 下向 下向 下Y L - 1 ， D N 3 0 0 Y L - 2 ， D N 3 0 0 Y
7、 L - 3 ， D N 2 0 0Y L - 7 ， D N 2 0 0Y L - 6 ， D N 3 0 0Y L - 5 ， D N 3 0 0Y L - 4 ， D N 3 0 0Y L - 8 ， D N 2 0 0Y L - 9 ， D N 3 0 0http:/ 2 / 14 图 2 重力式雨排水管道图 3 虹吸现象 虹吸式系统 溢流系统 1屋面雨水斗（不锈钢25L)DE90吉博力套51/ 2屋面雨水斗（不锈钢12L)DE56吉博力套53/ 3屋面雨水斗（不锈钢45L)DE110吉博力套/2 4屋面雨水斗（不锈钢60L)DE125吉博力套/2 5屋面雨水斗（不锈钢100L)DE1
8、60吉博力套/5 6HDPE管道 5米长DE50吉博力m15/ 7HDPE管道 5米长DE56吉博力m15/ 8HDPE管道 5米长DE63吉博力m45/ 9HDPE管道 5米长DE75吉博力m45/ 10HDPE管道 5米长DE90吉博力m60/ 11HDPE管道 5米长DE110吉博力m9070 12HDPE管道 5米长DE125吉博力m1550 13HDPE管道 5米长DE160吉博力m340170 14HDPE管道 5米长DE200吉博力m30590 15HDPE管道 5米长DE250吉博力m44080 16HDPE管道 5米长DE315吉博力m23515 17m1605475总计HD
9、PE管道长度宝钢五冷轧冷1标虹吸式雨排水系统材料统计表 表1序号材料名称规格型号 生产厂家单位数量备 注通过对五冷轧冷1标工程实例，介绍了虹吸式雨水排水系统的组成及设计情况、施工方法 和质量保证措施，提出了施工运行中应注意的重点、难点及相应的解决措施等进行分析。 1 屋面雨水系统简介 1 屋面雨水系统简介 从水力学的角度分析，屋面雨水排水系统分为两种主要类型：即重力流排水系统和虹吸 (压力)流排水系统，后者强调在设计降雨强度下屋面排水系统内的有压情况。 1.1 重力流水排水系统 屋面重力式排水系统是国内常用的传统排水系统。它由普通雨水斗和带有坡度的雨水悬 吊管、雨水立管、埋地管以及雨水出户管组
10、成。 该系统采用重力式的雨水斗，雨水斗排水状况是自由堰流，流入雨水斗的雨水掺入空气， 形成水、气混合流，雨水斗的设计流量偏小，按重力流计算的悬吊管要求不大于08的充满 度、坡度系数i=0.01、管内流速不小于0.75m/s，需要较大的管径 和一定的坡降，以保证系统自流状态的形成。因此，结果是所有 的管径计算都需要放大处理。同时，由于受屋顶结构的限制，如 要有效的排水，需采用多斗排水时，为了维持连续在同一悬吊管 上的各个雨水斗的正常工作，一般悬吊管上设置的雨水斗不得多 于4个，悬吊管管径不得大于300mm。这就造成雨水斗个数多、排 水立管多、管径偏大、排水能力偏小，对于大面积工业及公共 建筑屋面
11、雨水排水系统则更显突出 (如图2所示)。 1.2 虹吸压力流排水系统 1.2.1 虹吸现象 虹吸现象是液态分子间引力与位能差所造成的，即利用水 柱压力差，使水上升后再流到低处。由於管口水面承受不同的 大气压力，水会由压力大的一边流向压力小的一边，直到两边 的大气压力相等，容器内的水面变成相同的高度，水就会停止 流动，如图 3 所示的虹吸现象。 1.2.2 虹吸式雨排水虹吸原理 形成虹吸式雨水排放的前提条件是：必须具备拥有良好气 水分离装置雨水斗。 http:/ 3 / 14 该排水系统原理是：虹吸式雨水排放系统是根据“努伯利”方程，通过精确的水力计算 利用屋面专用雨水斗实现气水分离。在降雨初期
12、，屋面雨水高度未超过雨水斗斗前高度时， 整个排水系统工作状态与重力排水系统相同。随着降雨的持续，雨量的增加，当屋面积水高 度超过雨水斗高度时，由科学的防漩涡雨水斗可以控制进入雨水斗的雨水流量并调整流态减 少漩涡，极大地减少了雨水进入排水系统时所夹带的空气量，使系统中排水管道呈满流状态。 利用建筑物屋面的高度使雨水具有势能，在雨水连续流经雨水悬吊管转入雨水立管跌落时就 形成虹吸作用，使流态由附膜壁流转化为气水混合流，最后达到水一相流状态，雨水排放过 程中在管道内逐渐产生真空进行排水。系统能充分利用水的动能，通过雨水管道变径，在该 管道处形成负压， 屋 面雨水在密闭的管 道内负压的抽吸作 用下，
13、连续不断的产 生虹吸作用， 以较高 的流速被排出室外， 从而实现快速、 高效 的排除屋面雨水 （如 图4 所示虹吸式排 水系统的工作过 程） 。 1.3 重力和虹吸排水系统主要设计参数比较(见表 2、表 3) 表 2 雨水斗最大设计泄流量(LS) 表 2 雨水斗最大设计泄流量(LS) 雨水斗直径 DN(mm) 重力排水系统 虹吸排水系统 50 一 6 75 一 12 100 12 12 150 26 26 表 3 雨水立管最大设计泄流量(LS) 表 3 雨水立管最大设计泄流量(LS) 管径 DN(mm) 重力排水系统 虹吸排水系统 50 一 11.8 75 一 26.5 100 19 47.1
14、 150 42 106 200 75 188.5 由此可见虹吸雨水排水系统具有如下优点：比重力排水系统的管径小。由于虹吸排 水系统是经过精确的水力计算而设计的排水系统，其管道内按满流状态设计，能充分利用水 的动能使系统产生虹吸作用。当产生虹吸作用时管道内水流流速很高，相对于同管径重力 流排水管排水量大、水流流速快、流量大、系统保持较好的自清洁作用。相对于普通重力 流排水，悬吊管可以无坡度敷设，对整体装修效果有利且安装方便、美观方便，也节约了宝 贵的建筑空间。虹吸式雨水排放系统排水管道均按满流有压状态设计，减少下水道连接管 和埋地管、地下部分工作量；可以减少立管数量，排水过程快，减少屋面负荷的要
15、求。 2 虹吸排水系统的组成 2 虹吸排水系统的组成 虹吸排水系统为负压法或压力流排水系统。它由防漩涡雨水斗、雨水悬吊管、雨水立管、 雨水出户管组成。虹吸式雨水斗有 DN50DN150 等多种规格，能够满足工程的实际要求，其 材质有铸铁、铝合金钢、不锈钢、高密度聚乙烯（HDPE） 、聚丙烯（PP） ，下沉的雨水斗置于如图 4 所示虹吸式排水系统的工作过程 http:/ 4 / 14 屋面层中，上部设有进水格栅。 2.1 雨水斗 一般来说，雨水斗的设计是整个虹吸系统的能否 按设计要求工作的关键所在之一，具有气水分离、防 涡流等功能。其斗前水深可有效控制，当斗前水位稳 定达到设计水深时，系统内形成
16、虹吸满流压力流。如 图5 为一雨水斗，它是由尾管、斗体、防涡流装置、 防叶罩等组成。另外根据需要可提供通用型的绝缘底 座，固定件，法兰片，焊接片，防火保护帽等配件。 虹吸式 (压力流)雨水斗材质为铸铁或不锈钢。 其各部分有不同的结构功能。五冷轧工程雨水斗采 用不锈钢(如图6)。雨水斗置于屋面天沟中，上部盖 有进水格栅。降雨过程中，雨水通过格栅盖侧面进 入雨水斗，当屋面汇水达到一定高度时，雨水斗内 的反涡流装置将阻挡空气从外界进入同时消除涡流 状态，使雨水平稳地淹没泄流进入排水管。虹吸式 雨水斗最大限度减小了天沟的积水深度，使屋面承 受的雨水荷载降至最小，同时提高了雨水斗的额定 流量。 雨水斗是整个虹吸系统的关键部分。对于整个 虹吸式屋面雨水排放系统而言，最主要的就是要避免空气通过雨水斗进入整个系统。如果空 气直接
