屋面雨水排水系統(tǒng)的各種方案

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(guó)《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(guó)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(jiǎn)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(zhǎng)度不易過長(zhǎng)，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(zhǎng)，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。