建筑同層排水系列：旋流器特殊單立管的排水能力與支管設計＊

關文民 段先湖 胡亞男

（1寧波世諾衛(wèi)浴有限公司 浙江 寧波 315514）（2咸陽陶瓷研究設計院 陜西 咸陽 712000）（3 中國建筑裝飾協(xié)會廚衛(wèi)工程委員會 北京 100028）

前言

在建筑衛(wèi)生間排水系統(tǒng)中，對排水噪音的要求越來越高，排水管道占用建筑面積形勢越來越嚴峻，隨著同層排水的應用和各項技術的不斷發(fā)展，特殊單立管的技術得到了快速的發(fā)展和應用。其中，以旋流器特殊單立管的高流量、低噪音為特點的技術發(fā)展尤為突出。

旋流器特殊單立管系統(tǒng)的工作原理，是進入立管的水被旋轉而沿著管壁流下，因此又稱為附壁流。在水沿管壁流動的過程中，管道中心就形成了空心柱，保持著與伸頂通氣的外界的連通，從而大幅度地減少了管道內的壓力波動，維持著管道內的極低的壓力狀態(tài)，從而保證了潔具及地漏水封的穩(wěn)定，達到了隔臭的目的。

下面就旋流器的工作原理、現(xiàn)行流量測試方法、支管設計等方面進行詳述。

1 工作原理

建筑衛(wèi)生間潔具及地面的排水，通過支管進入排水立管后，經過排水橫干管排出室外。在潔具的水進入排水立管時，在旋流器的作用下水會在排水立管內旋轉，如圖1所示。

圖1 水在排水立管內的旋轉

如圖1所示，在旋流器的作用下，支管的污水進入立管時，在水重力的作用下會使流動的水在導流葉片的作用下發(fā)生側旋。側旋的水在離心力的作用下，造成了氣水分離。水沿著管壁旋轉流下，形成附壁流。離心力所形成的空心柱，一直連接到伸頂?shù)耐笟饷?，保持著與外界大氣壓力的平衡。

由于在同一根立管內形成了具有通氣功能的空心柱，有別于另外設置一根通氣管，因此稱之為特殊單立管。隨著流水量的增加，附壁水膜的厚度會相應增加，通氣空心柱的直徑也就會相應減小，因此，盡管旋流特殊單立管的排水能力非常大，但還是會有一定的限度的。

2 流量測試方法

排水立管的排水能力的確定，是以在排水立管內的壓力或者真空度不超過一定數(shù)值時的最大排水流量來測定的。而排水流量，又分為潔具法和常流量法2種。

常流量法，是指支管以恒定的流量進水，使得立管內具有恒定的水流量。而潔具法，是在每一樓層模擬實際安裝的馬桶，然后同時放水，把流量相應累加計算，而得到的總流量。

目前，流量測試，無論用哪種方法，所采用的支管，都是僅連接馬桶排水支管。以常流量法為例，測試示意圖如圖2所示。

圖2 排水立管排水能力的測定示意圖

在實際同層排水的應用工程中，立管支管往往并非僅有一個，而是由污水支管和廢水支管共同組成。污水支管主要以輸送馬桶排水為主，廢水支管則用以輸送地漏、洗面器及浴缸等的排水為主。

目前，我國實際用于評價的測試方法為常流量法。

3 支管設計

目前在我國，旋流器的測試流量，都是以污水支管為惟一的進水源。那么，支管的設計是否會影響流量，自然成為了一個值得探討的課題。

如圖3所示，排水橫支管的水排入立管時，通常會形成一個“水舌”。使橫支管內的水進入立管后能夠發(fā)生旋流，無外乎有以下2種動力的可能性：一是切向進水，二是進入的水受到導流葉片的作用而發(fā)生旋轉。

切向進水會使橫支管的進入立管的水發(fā)生旋轉；而導流葉片的作用，除了能夠使橫支管的水發(fā)生側旋外，還能夠使立管上游的水發(fā)生旋轉。為了保證整個排水系統(tǒng)的水能夠整體形成一個旋流系統(tǒng)，導流葉片的作用就成為必要的。

影響旋流效果的關鍵在于旋流形成的空心柱是否會受到阻塞。如果發(fā)生了阻塞，就不能夠保證壓力與外界大氣的平衡。發(fā)生空心柱阻塞的因素主要有如下幾條：①旋流的力度不夠，當旋流的長度超過一定距離時，由于離心力的不足而發(fā)生附壁流“坍塌”；②支管進入立管的水，與立管內上游下來的水發(fā)生嚴重干涉，產生的水花覆蓋到了空心柱上；③支管水進入立管時，沒有形成旋流的水進入到空心柱；④排水橫支管進入立管的水中，含有大塊狀的雜物，阻塞了空心柱。

對于旋流力度來說，檢測試驗的層高，可以檢測出其影響。目前，實際檢測的層高是2.8～3.0m。因此，只要實際層高小于這個數(shù)值，就表明有足夠的旋流產生的離心力來維持空心柱。

對于雜物的影響，只要規(guī)定出相應的雜物種類及施加方法，就能夠模擬地檢測出其影響。國外的經驗是施加球體、衛(wèi)生紙及毛巾類。隨著試驗的日益成熟，相信會制定出包括人工試樣的各種雜物的檢測標準，來模擬實際的狀況，從而測出其影響。

圖3 排水橫支管形成的水舌

對于水流干涉所形成的影響，相對說來就比較復雜。如圖3所示，當支管的水流以什么樣的速度進入立管，與立管上游的附壁流交叉所形成的水霧會覆蓋到空心柱，尚需要更多的試驗，但切向進水，并且在旋流器的擴容段總會有適當?shù)慕Y構設計，來使此種水流干涉的影響，可以大幅減弱。

對于位于旋流器中心的支管，情況看起來則相對簡單一些。無論是在擴容段，還是在非擴容段，只要是在中心面附近進水，總會有這樣的可能，就是支管的水，無論是支管進入立管的水本身，還是支管進入立管的水與附壁流的水干涉而形成的非正常流動的水，大部分進入到空心柱內，從而在空心柱內形成水舌或者阻塞，引起壓力平衡出現(xiàn)重大問題。

4 結語

綜上所述，正確的旋流器的支管設計，無論是污水支管，還是廢水支管，至少要使進水位置定位在切向方向。在將來的檢測標準上，也應該把所有支管均有進水的情況作為考慮因素。