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屋面雨水排水系統(tǒng)的各種方案

2018-10-21 09:32李茜
關(guān)鍵詞:立管屋面重力

李茜

摘要:隨著時(shí)代的發(fā)展,各種高層建筑層出不窮,本文主要介紹了兩種屋面雨水排水系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)及工作原理,并結(jié)合了某工程的實(shí)例具體分析比較二種系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞:虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng);傳統(tǒng)重力流屋面雨水排水系統(tǒng);優(yōu)劣對(duì)比;工作原理;工程實(shí)例

1、前 言

首先分析一下屋面雨水系統(tǒng):按建筑物內(nèi)部是否有雨水管道可以分為內(nèi)排水系統(tǒng)和外排水系統(tǒng)兩類,建筑物內(nèi)部設(shè)有雨水管道,屋面設(shè)雨水斗的雨水派出系統(tǒng)為內(nèi)排水系統(tǒng),否則為外排水系統(tǒng)。

按設(shè)計(jì)流態(tài)劃分:

壓力流(虹吸式)雨水系統(tǒng)。這是我國《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》

2003年版本中的名稱,指的是國際上稱呼的虹吸式雨水系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)是在歐洲近些年發(fā)展起來的。

重力流(87型斗)雨水系統(tǒng)。指的是使用65型,87型雨水斗的系統(tǒng),設(shè)計(jì)流是半有壓流態(tài),系統(tǒng)的流量負(fù)荷,管材,管道布置等考慮了水流壓力的作用。

重力流(堰流式斗)雨水系統(tǒng)。指使用自由堰流式雨水斗的系統(tǒng),設(shè)計(jì)流是無壓狀態(tài),系統(tǒng)的流量負(fù)荷,管材,管道布置等忽略水流壓力的作用。

本工程地點(diǎn)地處遼河平原,夏季高溫多雨,屬溫帶季風(fēng)性氣候,雨水很多,使本工程屋面的雨水排除成為建筑設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。重力流排水系統(tǒng)是傳統(tǒng)的屋面排水方式,系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工簡易,但是管道設(shè)置相對(duì)較多,占據(jù)空間位置較多。建筑凈高難以保證。虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)它異于重力流系統(tǒng)的特點(diǎn)(1、排水效率高2、管徑小,立管少、免維護(hù)3、系統(tǒng)占用空間少)得到了人們的認(rèn)可。但虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)工程初期投入較多,這是制約此技術(shù)大量應(yīng)用的因素。因此就要求工程設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)人員根據(jù)工程實(shí)際情況合理選擇系統(tǒng)形式。

2、工作原理

2.1虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)

虹吸系統(tǒng)主要工作原理是依靠獨(dú)特的雨水斗設(shè)計(jì),當(dāng)屋面雨水高度超過雨水斗高度時(shí),防漩渦雨水斗通過控制進(jìn)入雨水斗的雨水流量和調(diào)整流態(tài)減少漩渦,從而極大地減少了雨水進(jìn)入排水系統(tǒng)時(shí)所夾帶的空氣量,使得系統(tǒng)中排水管道呈滿流狀態(tài)并利用建筑物屋面的高度和雨水所具有的勢(shì)能,在雨水連續(xù)流經(jīng)雨水懸吊管轉(zhuǎn)入立管跌落時(shí)形成虹吸作用。

虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)是利用建筑物與地面的高差所產(chǎn)生的水頭,經(jīng)過準(zhǔn)確的計(jì)算來調(diào)節(jié)管道的配置,以平衡管網(wǎng)的壓力及流速,在設(shè)計(jì)狀態(tài)下管道中充滿水而產(chǎn)生虹吸并快速排放雨水的系統(tǒng)。

2.2傳統(tǒng)重力流屋面雨水排水系統(tǒng)

傳統(tǒng)的重力流屋面雨水系統(tǒng)排放原理:利用屋面結(jié)構(gòu)上的坡度,水自然流入屋面上的雨水斗,然后水以氣水混合的狀態(tài)依靠重力作用順著立管而下,排放到室外雨水檢查井中。

3、兩種系統(tǒng)的優(yōu)劣

虹吸式雨水排水系統(tǒng)當(dāng)雨量較小時(shí),系統(tǒng)可做為重力流系統(tǒng)使用;當(dāng)天溝內(nèi)雨水深度達(dá)到一定深度時(shí),首先是尾管充滿水達(dá)到虹吸條件,繼而使整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生虹吸,即可使天面雨水快速排放。這樣,虹吸排水系統(tǒng)可用比重力流排水系統(tǒng)小得多的管徑排除等量的雨水。虹吸系統(tǒng)一個(gè)懸吊管,可以上接十余個(gè)雨水斗,使得立管數(shù)量較少。并且橫管可以水平安裝,做到最小限度的影響使用空間。再有,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),這對(duì)屋面的建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都非常有利。

但因虹吸排水流速很大,雨水排入市政雨水排水系統(tǒng)前要通過消能井,做消能處理,同時(shí)虹吸式雨水排水系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)管道承壓能力的要求較重力流系統(tǒng)要嚴(yán)格,而且工藝管件較貴,這就造成了較大的前期投入。

重力流排水系統(tǒng)管線并不能被水完全充滿。水沿立管管壁下流時(shí),只占立管斷面的一部分,管道空間利用率低,造成系統(tǒng)管徑較大。根據(jù)流體依靠重力流動(dòng)的特點(diǎn),《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50015-2003(2009年版)中規(guī)定重力雨水排水懸吊管坡度不小于千分之五(其中金屬懸吊管坡度不小于百分之一),且一根懸吊管連接的雨水斗不能超過4個(gè),這就造成了懸吊管長度不易過長,否則將占用大量空間,同時(shí)系統(tǒng)立管數(shù)較多,給建筑后期的二次裝修、日后管路維護(hù)增大了難度。而且重力流雨水系統(tǒng)需要把系統(tǒng)流量控制在設(shè)計(jì)的范圍之內(nèi),否則超流量的雨水進(jìn)人系統(tǒng), 流態(tài)會(huì)超越重力無壓流, 產(chǎn)生劇烈的壓力波動(dòng),會(huì)對(duì)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。

4、根據(jù)某工程實(shí)例做具體分析

4.1工程概況

本園區(qū)為高層區(qū)大平臺(tái)、二期商住區(qū)

4.2系統(tǒng)對(duì)比

(1)系統(tǒng)的設(shè)備材料選用上:

a.在雨水管選用上,普通重力雨水系統(tǒng)選用U-PVC排水管,虹吸雨水系統(tǒng)選用HDPE管。

b.固定系統(tǒng)方面:重力系統(tǒng)采用U-PVC固定管卡及部分角鋼吊架,而虹吸系統(tǒng)采用成套的冷軋鋼鍍鋅固定系統(tǒng)。無論從固定管卡的可靠程度和使用壽命上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過U-PVC固定管卡。

c.雨水斗的選擇:重力系統(tǒng)采用普通鑄鐵87型雨水斗,虹吸雨水系統(tǒng)選用TY56不銹鋼,硅鋁合金雨水斗,雨水斗帶有專門的防水圈不銹鋼夾環(huán)。

(2)管道系統(tǒng)走向上:

由于大平臺(tái)屋面面積較大,所以雨水排放系統(tǒng)必須通過橫向吊管排水,針對(duì)該特點(diǎn)根據(jù)建筑給排水規(guī)范要求:

4.4設(shè)計(jì)說明:

工程的設(shè)計(jì)依據(jù):1.《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50015-2003(2009年版):2.《虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》CECS183:2005版。

設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度: 50年重現(xiàn)期5分鐘降雨強(qiáng)度q=600.20L/s*ha;

設(shè)計(jì)范圍:虹吸系統(tǒng)包括由天溝內(nèi)虹吸雨水斗開始,經(jīng)虹吸排水懸吊管、立管、水平干管至室外第一個(gè)檢查井或雨水消能井。

從以上方面分析來看,屋面雨水排放系統(tǒng)采用重力系統(tǒng)與虹吸系統(tǒng)相比較:

(一)經(jīng)濟(jì)方面上看,采用虹吸系統(tǒng)直接投入費(fèi)用高于于重力系統(tǒng)費(fèi)用,加上室外雨水井、室外埋地管道費(fèi)用,費(fèi)用約高20%。

(二)如果從技術(shù)上看,虹吸系統(tǒng)排水量大,使用壽命長,免維修,漏水隱患少,尤其是節(jié)約了建筑高度空間和裝飾空間,而且提高了建筑的美觀,直接提高建筑使用價(jià)值。

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