形成原理:利用屋面與地面高差產生的能量,在屋面積水達到一定高度時,使得管道內不進入空氣,以滿管流狀態(即虹吸狀態)排水時產生負壓,管道內形成抽吸作用將雨水迅速排掉。
實現:基于形成原理,利用“伯努利”方程,經過周密計算,有效控制和平衡管道內雨水的流速、壓力,使得雨水管道在短時間內達到滿管流狀態(即虹吸狀態),快速將雨水排出室外。
一、虹吸排水系統原理
虹吸屋面雨水排放系統采用特殊設計的雨水斗,使雨水在很淺的天溝水深下,即可在管道中形成滿流狀態。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的水流獲得附加的壓力而形成虹吸現象。利用虹吸作用,極大地加快水在排水管內的流速,快速排放屋面雨水。
二、虹吸排水系統組成
虹吸式屋面雨水排水系統由防漩渦雨水斗、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、Y型順水三通以及一些輔料組成(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)。
三、虹吸排水系統演示
降雨初期,雨量一般較小,懸吊管內是一有自由液面的波浪流→→隨著降雨量的增加,管內逐漸呈現脈動流,拔拉流→→降雨量再增大,系統出現間歇式虹吸現象,出現滿管氣泡流和滿管汽水混合流,并逐步趨于穩定→→降雨量進一步增大,系統達到設計狀態,出現水的單向流狀態,穩定且全面的系統虹吸形成;具體形成的圖如下:
四、虹吸排水系統的優勢
傳統重力排水系統: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,現場施工量大,后期裝修費用較高。
虹吸雨水排放系統: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量、系統壽命長、最小的地面開挖工作,雨水井少、施工簡單快捷、可節省大量裝修費用。
五、虹吸排水與重力排水的比較
傳統重力式雨水排放系統是利用雨水本身重力作用,由屋面雨水斗需經過排水系統自流排放。水流夾帶空氣進入整個雨水排放系統,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通過特制雨水斗能有效阻隔空氣進入,通過全系統壓力平衡計算,大大減少了雨水進入排水系統時夾帶的空氣量,最終達到氣與水分離的效果,在管內形成滿管流。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。