屋面雨水虹吸排水系統(tǒng)是利用屋頂專用雨水漏斗實現(xiàn)氣水分離。開始時由于重力作用,使雨水管道內(nèi)產(chǎn)生真空,當管中的水呈壓力流狀態(tài)時,形成虹吸現(xiàn)象,不斷進行排水,最終雨水管內(nèi)達到滿流狀態(tài)。在降雨過程中,由于連續(xù)不斷的虹吸作用,整個系統(tǒng)得以快速排放屋頂上的雨水。虹吸排水系統(tǒng)管道均按滿流有壓狀態(tài)設(shè)計,雨水懸吊管可做到無坡度敷設(shè),當產(chǎn)生虹吸作用時,水流流速很高,有較好的自清作用。
虹吸排水系統(tǒng)采用HDPE高密度聚乙烯管,這種管材能承受較大的沖擊力,且不會因彎曲而破裂、折斷,還具有耐腐蝕性,其抗極端溫度范圍也大,在-30℃~100℃,同時管子自身重量輕,施工方便,可使安裝工效大大提高。因此與傳統(tǒng)的屋面重力流排水系統(tǒng)相比虹吸排水系統(tǒng)具有十大優(yōu)點:
適用于各種類型、各種用途的建筑物(平屋頂建筑也適用);排水管道無需坡度排設(shè);泄流量大;所需地下埋管較少;現(xiàn)場施工量減少;管道及配件的使用量減;降低排水管管徑;節(jié)約安裝空間;管道具有自潔能力;從設(shè)計到施工簡單快捷。
在這十大優(yōu)點中,最為可貴的是建筑物屋面即使是平屋頂也能使用,以及現(xiàn)場施工量大大減少這兩點。
屋面雨水排水系統(tǒng)一般由虹吸式雨水斗、無坡度懸吊管、立管和雨水出戶管(排出管)組成。
形成虹吸式屋面雨水排放的前提條件是:必須具備擁有良好氣水分離裝置雨水斗。在設(shè)計降雨強度下,雨水斗不摻入空氣,降雨過程中利用雨水斗與出戶管之間的高差所形成的壓差,經(jīng)屋面內(nèi)排水系統(tǒng),從戶外排除管排出。在這一過程中,排水管道中是全充滿的滿管壓力流狀態(tài),屋面雨水的排放過程是一個在虹吸作用的結(jié)果。因此,把這樣的系統(tǒng)稱為虹吸式屋面雨水排放系統(tǒng)。
虹吸式雨水排放系統(tǒng)管內(nèi)壓力和水的流動狀態(tài)是不斷變化的過程。
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。根據(jù)雨量大小的不同,部分情況下初期無法形成虹吸作用,是以重力流為主的流態(tài)。隨著降雨量的增加,管內(nèi)逐漸呈現(xiàn)脈動流,拔拉流,進而出現(xiàn)滿管氣泡流和滿管汽水混合流,直至出現(xiàn)水的單向流狀態(tài)。
降雨末期,雨水量減少,雨水斗淹沒泄流的斗前水位降低到某一特定值(根據(jù)不同的雨水斗產(chǎn)品設(shè)計而不同),雨水斗逐漸開始有空氣摻入,排水管內(nèi)的虹吸作用被破壞,排水系統(tǒng)又從虹吸流狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹亓α鳡顟B(tài)。
在整個降雨過程中,隨著降雨量的增加或減小,懸吊管內(nèi)的壓力和水流狀態(tài)會出現(xiàn)反復變化的情況。
與懸吊管相似,立管內(nèi)的水流狀態(tài)也會從附壁流逐漸向氣泡流,氣水浮化流過渡,最終在虹吸作用形成的時候,出現(xiàn)接近單向流的狀態(tài)。