數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目中虹吸雨水系統(tǒng)運(yùn)用的設(shè)計(jì)探討

狄萬年

（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司　廣州　510630）

數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目中虹吸雨水系統(tǒng)運(yùn)用的設(shè)計(jì)探討

狄萬年

（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司廣州510630）

數(shù)據(jù)中心的主要功能是為ICP、企業(yè)、媒體和各類網(wǎng)站提供大規(guī)模、高質(zhì)量、安全可靠的專業(yè)化服務(wù)器托管、空間租用、網(wǎng)絡(luò)批發(fā)寬帶以及ASP、EC等業(yè)務(wù)。隨著大型企業(yè)數(shù)據(jù)中心不斷整合和集中化管理，單個(gè)主機(jī)房面積和容積也越來越大。由于數(shù)據(jù)中心機(jī)房內(nèi)設(shè)備和數(shù)據(jù)極為重要，對建筑內(nèi)水管的要求也非常的高。所以應(yīng)盡量減少進(jìn)入建筑物內(nèi)的水管數(shù)量。

數(shù)據(jù)中心；機(jī)房；虹吸雨水系統(tǒng)；傳統(tǒng)重力雨水系統(tǒng)；立管

前言

虹吸雨水系統(tǒng)，是以“伯努利定律”為理論依據(jù)，采取周密的計(jì)算，同時(shí)充分利用屋面與地面的高差產(chǎn)生的能量，從而進(jìn)行排水的系統(tǒng)。其系統(tǒng)組成主要包括：虹吸式雨水斗、雨水懸吊管、雨水立管、埋地管、雨水出戶管。雖然，虹吸式雨水系統(tǒng)多用于大型屋面建筑的雨水排放，但是由于數(shù)據(jù)中心的特性，筆者也建議將此系統(tǒng)運(yùn)用于數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)中。

1　數(shù)據(jù)中心及其重要性

維基百科給出的數(shù)據(jù)中心的定義是“數(shù)據(jù)中心是一整套復(fù)雜的設(shè)施。它不僅僅包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和其它與之配套的設(shè)備（例如通信和存儲(chǔ)系統(tǒng)），還包含冗余的數(shù)據(jù)通信連接、環(huán)境控制設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備以及各種安全裝置”。谷歌在其發(fā)布的《The Datacenter as a Computer》一書中，將數(shù)據(jù)中心解釋為“多功能的建筑物，能容納多個(gè)服務(wù)器以及通信設(shè)備。這些設(shè)備被放置在一起是因?yàn)樗鼈兙哂邢嗤膶Νh(huán)境的要求以及物理安全上的需求，并且這樣放置便于維護(hù)”，而“并不僅僅是一些服務(wù)器的集合”。這都說明了，數(shù)據(jù)中心內(nèi)的設(shè)備及存儲(chǔ)系統(tǒng)都極為重要。

根據(jù)《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50174-2008）的規(guī)定，電子信息系統(tǒng)機(jī)房內(nèi)的給水排水管道應(yīng)采取防滲漏和防結(jié)露措施。穿越主機(jī)房的給水排水管道應(yīng)暗敷或采取防漏保護(hù)的套管。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及國家的壯大，伴隨行業(yè)數(shù)據(jù)大集中趨勢，機(jī)構(gòu)業(yè)務(wù)的快速擴(kuò)張，以及新興應(yīng)用不斷深化，我國數(shù)據(jù)中心建設(shè)進(jìn)入快速發(fā)展階段。政府機(jī)構(gòu)、電信運(yùn)營商、金融機(jī)構(gòu)成為數(shù)據(jù)中心建設(shè)的中堅(jiān)力量。其對機(jī)房的實(shí)際裝機(jī)能力的需求大大提高。機(jī)房面積擴(kuò)大，就帶來了公共區(qū)域變小的實(shí)際情況，筆者在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中常遇到給水排水的水管走向遇到機(jī)房的尬尷場面，所以應(yīng)盡量減少給水或者排水立管的數(shù)量。比如用虹吸雨水系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)重力雨水系統(tǒng)。

2　傳統(tǒng)重力雨水系統(tǒng)與虹吸雨水系統(tǒng)的對比

下面就簡要的用表格的形式對比一下傳統(tǒng)重力雨水系統(tǒng)與虹吸雨水系統(tǒng)這兩個(gè)系統(tǒng)（見表1，圖1～2）。

3　案例分析

某項(xiàng)目位于汕尾市，四周交通方便，地理位置及環(huán)境十分優(yōu)越。擬建設(shè)的地塊土地面積約為42287.67m2，建設(shè)一數(shù)據(jù)中心園區(qū)。工程規(guī)劃總建筑面積約為72891.23m2，規(guī)劃為IDC主機(jī)房、電力電池室、高低壓變配電房、各級數(shù)據(jù)機(jī)房、變配電房、電力電池機(jī)房還有網(wǎng)絡(luò)機(jī)房等設(shè)備用房。由此我們可以看出，根據(jù)國家現(xiàn)行相關(guān)防火規(guī)范，并考慮消防安全的需要，以上用房均不適宜用水滅火。更不允許給水排水管道進(jìn)入房間內(nèi)。

表1　

圖1　重力雨水系統(tǒng)與虹吸雨水系統(tǒng)管徑的對比

圖2　重力雨水系統(tǒng)與虹吸雨水系統(tǒng)整體概況對比

本工程設(shè)置了虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)。虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)和溢流口或溢流系統(tǒng)的總排水溝能力，不宜小于設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為50年、降雨歷時(shí)5min時(shí)的設(shè)計(jì)雨水流量。經(jīng)與建筑專業(yè)協(xié)商及配合，天溝設(shè)置在走道或者其余非機(jī)房區(qū)域。屋面雨水經(jīng)過天面的雨水斗收集，且可多斗共一個(gè)系統(tǒng)。經(jīng)可隨意無坡度走向的水平橫管，排至雨水排水立管。這樣就大大的減少了雨水系統(tǒng)立管的數(shù)量，且可將排水立管設(shè)置在隱蔽位置或水管井內(nèi)。

4　需要關(guān)注的幾個(gè)方面

4.1關(guān)于虹吸雨水斗

（1）大直徑蓋板形成足夠的進(jìn)口面積，保證低進(jìn)口流速下獲得大排量，限制斗前水深。

（2）空氣擋板下水流從邊緣向中心的加速，充分利用從邊緣到中心的壓力差，保證了水流在喉部能加速到預(yù)期值，實(shí)現(xiàn)大排量。

（3）蓋板的封閉作用：保持喉部負(fù)壓。

（4）蓋板結(jié)構(gòu)應(yīng)有助于防堵塞和防漩渦。

（5）雨水斗的實(shí)際流量取決于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

4.2關(guān)于天溝

（1）虹吸生成過程帶來的影響：當(dāng)雨量急速上升時(shí)，天溝內(nèi)會(huì)有相當(dāng)?shù)挠晁鄯e，累積速度和雨量變化速度正相關(guān)。短時(shí)超過設(shè)計(jì)排水量的落雨量也積累在天溝內(nèi)，天溝容積必須考慮這種排水滯后現(xiàn)象天溝高度必須考慮雨水斗之間，水的流動(dòng)坡度問題。

（2）關(guān)于天溝的誤區(qū)：人們往往會(huì)強(qiáng)調(diào)虹吸雨水斗可以限制天溝水深的優(yōu)點(diǎn)，而誤認(rèn)為虹吸排水系統(tǒng)不需要足夠?qū)捄妥銐蛏畹奶鞙?。這一認(rèn)識上的誤區(qū)可能會(huì)帶來錯(cuò)誤的天溝設(shè)計(jì)。

（3）天溝的緩沖作用：虹吸系統(tǒng)的強(qiáng)大排水能力是在虹吸狀態(tài)形成之后才產(chǎn)生。從重力排水發(fā)展到虹吸排水有一個(gè)過渡過程。其間排水能力不足造成的雨水累積需要用天溝的容積實(shí)現(xiàn)緩沖。

4.3關(guān)于尾管

（1）利用尾管水頭，獲得了一個(gè)起始流量，這個(gè)流速必須能夠使立管達(dá)到充滿程度，使有效勢頭進(jìn)一步增加，從而使流速進(jìn)一步上升。

（2）尾管過短，起始流量很小，立管頂端達(dá)不到充滿的程度，虹吸過程也無法形成。

（3）規(guī)程中建議尾管高度不小于1m，是一種安全建議。

4.4關(guān)注虹吸排水系統(tǒng)排出口集水井

（1）所有虹吸排水系統(tǒng)的計(jì)算都是到過渡段出口為止。

（2）排出口被淹沒的影響：排出口不能封閉或被淹沒，如果排出口與市政管網(wǎng)連為一體，并且封閉，則市政管網(wǎng)也被系統(tǒng)自動(dòng)視為一個(gè)整體，不利于排水。通常的做法是排出口不完全封閉。

（3）加強(qiáng)集水井筒壁，要求集水井井壁為混凝土結(jié)構(gòu)，或鑲嵌加強(qiáng)鋼板。因?yàn)樾纬珊缥某鏊谒魉俣瓤?，沖擊力大。

4.5關(guān)于管材

重力流系統(tǒng)常用的U-PVC管（膠水粘接）無法在壓力流雨水排放系統(tǒng)中使用。在塑料管中推薦使用HDPE管，這種管材有良好的物理和化學(xué)性能，摻有碳黑的管材顯著地提高了防紫外線的能力。另外，也可采用鑄鐵管、涂塑鋼管、不銹鋼管等管材。

4.6關(guān)于計(jì)算

水力計(jì)算的目的是充分利用系統(tǒng)提供的可利用水頭，減小管徑，降低造價(jià)；使系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)由不同支路計(jì)算的壓力差限定在一定的范圍內(nèi)；保證系統(tǒng)安全、可靠、正常地工作。在初步布置的管路系統(tǒng)上進(jìn)行的，計(jì)算的成功要遵守水力計(jì)算的各項(xiàng)要求。管路系統(tǒng)不同區(qū)段的管徑、連接的配件，以至管路的布置都可能對水力計(jì)算產(chǎn)生影響。手工進(jìn)行水力計(jì)算是非常繁瑣的，最好使用專用軟件進(jìn)行計(jì)算比較方便。筆者建議在進(jìn)行虹吸雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，可咨詢相關(guān)廠家。

5　小結(jié)

虹吸式屋面雨水排水具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）雨水斗在屋面上可以靈活設(shè)置；

（2）虹吸雨水斗的排水能力大大高于同樣規(guī)格的重力流雨水斗，因此可減少雨水斗的設(shè)置數(shù)量；

（3）由于壓力流管道按滿管流設(shè)計(jì)，橫管不需要設(shè)坡度，因此可以降低室內(nèi)空間的層高，節(jié)省建筑造價(jià)；

（4）虹吸式屋面雨水排水系統(tǒng)屬單相滿管流，在同樣條件下，相同的屋面匯水面積可減少管道的數(shù)量和直徑。從而減少室外雨水檢查井的數(shù)量；

（5）壓力流時(shí)，雨水在管道中高速流動(dòng)，可起到清潔管道的作用，避免管道淤積；

（6）管道材料可靈活選配。

TU82

A

1673-0038（2015）07-0007-02

2015-1-10

狄萬年（1983-），男，中級工程師，本科，主要從事給水排水設(shè)計(jì)工作。