虹吸式雨水排水系統在建筑給排水設計中的應用

朱 昱

（廣東珠江建筑工程設計有限公司，廣東 廣州 510630）

建筑給排水工程設計中，給水系統與排水系統都非常重要，其影響著建筑物的基本功能，也影響著建筑物的整體質量。在排水系統設計中，需要考慮到區域氣候情況，對于雨季較長、雨量較多的區域，在建筑給排水系統設計中需要設計出更有效率的排水系統，使得雨水不積留于建筑物中，不形成對建筑物的破壞與影響。虹吸式雨水排水系統應用于雨季較長、雨水量較多的地區建筑排水系統設計中具有良好的應用效果，排水性能更佳，在建筑給排水設計中應用廣泛。

1 虹吸式雨水排水原理

虹吸現象屬于物理現象，其以氣壓差、重力為動力，主要應用于排水設計中。虹吸式雨水排水系統實際上是利用液面高度差制造液體壓強與大氣壓強，在液體壓強與大氣壓強、重力的共同作用下，使得水流能夠朝著一個方面移動。虹吸式雨水排水設計中，排水管積聚雨水，以排水管內最高點液體在重力作用下向低位管口移動，在雨水量未超過雨水斗時，這種水流狀態僅受重力影響；而在雨水量增多，超過雨水斗時，排水管內的水量增多，高位管口液體在重力下向低位管口移動，排水管內產生負壓，逐漸形成真空狀態，在真空狀態下產生液體壓強，又受大氣壓強影響，高位管口的液體被吸入最高點，形成了虹吸現象。

虹吸式雨水排水系統借助虹吸原理，在排水設計上形成了高低位差，以雨水集聚狀態不同形成不同的排水效果。在雨水量較少的情況下，一般的排水系統能夠滿足排水需求，虹吸式雨水排水系統也能夠起到排水作用。在雨水量較多的情況下，虹吸式雨水排水系統起到的排水效果增強，雨水的排出效率更高。由于虹吸式雨水排水系統在設計中形成氣水分離效果，所以突破了原有重力排水系統的多種局限，在當前建筑給排水工程設計中的應用較為廣泛。

2 虹吸式雨水排水系統技術分析

2.1 虹吸式雨水排水系統的組成

虹吸式雨水排水系統一般設計于建筑物屋頂或屋面結構中，為起到較好的排水效果，虹吸式雨水排水系統的各組成構件也在不斷優化完善。在其組成構件中，主要包括雨水斗、連接管、懸吊管、溢流口、固定件等。每一個組成構件的作用不同，在排水系統中都起到了重要的作用。雨水斗是起到雨水與大氣分離作用的主要構件，也是直接暴露于屋面環境下的組成構件，雨水通過雨水斗向下匯流于排水管道中，雨水量增多后逐漸形成排水管真空現象，形成虹吸現象進行排水。除氣水分離外，雨水斗還起到防渦流作用，由于雨水增多，受重力作用向下排出時會形成渦流，帶入大量空氣，不流于形成虹吸現象，所以雨水斗通過對雨水流量與流態的控制，能夠起到防渦流效果，增強虹吸效果。連接管是連接雨水斗與懸吊管間的短管，一般懸吊管與多個雨水斗形成連接，靠連接管將多個雨水斗連接起來，形成雨水的同步排出，所以在虹吸式雨水排水系統設計中，雨水斗的數量一般沒有較高要求，其能夠通過連接管連接于一個或幾個懸吊管中，都能夠促進雨水的排出。懸吊管是雨水排出的主要管體部分，懸吊管為橫管，一般是懸吊于屋架或梁下，懸吊管不需要設置坡度，在虹吸原理下能夠完成排水，所以懸吊管的安裝一半不受到多種因素局限，能夠較好地達到排水效果。溢流口屬于虹吸式雨水排水系統設計中的一個應急部件，當雨水量較多，明顯超過了排水系統排水能力情況時，溢流口能夠起到溢水作用，溢流口在排水系統中可以是孔口設計，也可以是專門的溢流裝置。固定件是用于對排水管進行加固處理的結構部件，由于排水系統在建筑給排水設計中需要連接，所以立管與水平管都需要進行加固，固定件的使用提高了排水管道的穩定性，也保障了雨水排水系統的合理使用。

2.2 虹吸式雨水排水系統的技術優勢

虹吸式雨水排水系統的設計結合了虹吸原理，在排水系統的應用上具有技術優勢。一方面，虹吸式雨水排水系統的整體成本較低。由于所采用的排水管道管徑較小，管路總長度較小，因此在排水管道安裝中耗費的成本較少，安裝工程也較為方便，且虹吸式雨水排水系統的排水性能較好，不需要進行多重安裝，在排水系統的整體成本上很好降低。另一方面，虹吸式雨水排水系統管路的設計為虹吸排水形成了很好支持作用。在虹吸式雨水排水系統的管路設計中，根據雨水排量形成液體壓強與大氣壓強，使得管路能夠滿足正負壓要求。在建筑屋面的排水設計中，管路中滿水狀態下能夠達到虹吸排水效果，為建筑排水系統設計提供了有力支持。除此之外，虹吸式雨水排水系統還具有多種優勢，例如其在雨水斗設計中以水流狀態的調節起到防渦旋效果，在雨水排出時不產生噪音，能夠應用于對于噪音要求較嚴格的建筑設計中，如在圖書館、醫院、影院等建筑給排水系統設計中，應用虹吸式雨水排水系統很好的起到防噪音效果。

2.3 虹吸式雨水排水系統存在的問題

虹吸式雨水排水系統的設計具有技術優勢，在應用中也具有實際價值，但同樣也需要關注其存在的問題，并形成針對性解決。首先，虹吸式雨水排水系統在排水管的數量設計與雨水斗的位置設計上可能存在不合理現象。建筑物屋面的雨水排水問題通過虹吸式雨水排水系統設計可以較好達到，但也需要考量排水系統設計的數量及位置，否則容易造成部分區域排水較平穩，部分區域積水嚴重，引起雨水滲漏等問題。所以需要在排水系統設計中根據區域面積設計排水管道數量與雨水斗的位置，形成均勻分布效果，起到更好的排水效果。其次，虹吸式雨水排水系統設計中，排水管道的材料選用存在不合理現象。傳統雨水排水系統設計中，采用鑄鐵管為施工材料，但這種材料在雨水匯流時可能造成雜質的堵塞，不利于排水系統排水性能的提高。所以當前在虹吸式雨水排水系統中，排水管道的材料選擇以硬聚氯乙烯塑料為主要的材料，排水管道的內壁較光滑，雜質的排出也較容易，所以在排水過程中能夠起到了的排水效果較好；同時硬聚氯乙烯材料在水流聲音的傳遞上較差，不會形成噪聲影響。最后，虹吸式雨水排水系統的施工設計可能存在不合理的地方。當前在建筑給排水工程設計中，以虹吸式雨水排水系統作為排水系統已經形成了較廣泛的應用，但在施工設計也常存在多種問題，如在固定件使用上未形成較好加固效果、懸吊管的位置選擇不適宜等，都給排水系統的合理應用形成影響，所以在實際施工設計過程中，還需要結合建筑物結構與特點形成施工設計，并嚴格按照施工要求進行施工，提高虹吸式雨水排水系統的排水性能與使用質量。

3 虹吸式雨水排水系統在建筑給排水設計中的應用

建筑工程在工程質量上受多種因素影響，建筑給排水工程作為重要的工程組成部分，其工程質量直接對建筑工程整體質量產生影響。建筑給排水工程中，排水系統的設計過去采用的是重力排水系統，而在當前更多采用虹吸式雨水排水系統，虹吸式雨水排水系統在排水性能上更高，排水效率與質量也更好，所以廣泛應用于建筑排水工程設計中。建筑給排水設計中應用虹吸式雨水排水系統，需要重視以下幾個方面內容。

3.1 對排水性能的計算與設計

建筑給排水工程中，應形成對于建筑物性能的良好適應，處于雨季較長、雨量較多的區域環境中的建筑物，為避免雨水對建筑物的浸泡與侵襲，在排水系統的設計上需要形成更高的排水性能。所以在建筑給排水設計中，需要對現有的建筑物排水需求進行計算，并應用于虹吸式雨水排水系統的排水性能設計中。一般在雨量較多的情況下，虹吸式雨水排水系統會形成滿流排水，且雨水排放過程會產生晃動，這給支吊架、固定件等承重、固定部件形成了較大的動態負荷，排水管中負壓產生變化時會造成間歇虹吸，所以可能引起雨水排出不順暢的問題。因此在建筑給排水設計中，充分分析虹吸式雨水排水系統的排水性能與建筑排水需求，能夠較好地設計排水管數量與雨水斗位置，使得雨水的排出更加有效。

3.2 對排水溝與溢流系統的合理設計

建筑給排水工程設計中，不能僅對排水系統進行設計，還需要進行預防性設計。例如在虹吸式雨水排水系統處于滿流狀態，而雨水總量超過排水能力時，需要通過排水溝及溢流系統起到排水效果，避免建筑物在雨水浸泡下形成滲漏現象。因此在建筑給排水工程設計中，應用虹吸式雨水排水系統時，需要同步設計溢流系統與排水溝，例如以屋面溢流口的形式形成直接排水。另外，虹吸式雨水排水系統在同一屋面也可以形成兩套設計方案，提高排水系統的排水能力，增強建筑給排水工程的實際應用質量。

3.3 虹吸出戶管在檢查井中的數量分布

當前在建筑給排水工程中，排水系統設計中大多以虹吸式雨水排水系統為主，而室外雨水管網卻并未實現全面更替，其大多以重力排水系統的規格設計。由于雨季雨水排出量較多，若是一個檢查井中分布有較多的虹吸出戶管，可能造成雨水外溢，沖開井蓋等。所以在建筑給排水設計中，虹吸出戶管在檢查井中的數量分布需要進行合理設計。

4 結語

虹吸式雨水排水系統很好地應用了虹吸原理，以雨水排水時的虹吸現象提高了雨水排出效率，所以當前在建筑給排水工程中，排水系統的設計常采用虹吸式雨水排水系統設計，其本身具有技術優勢，如安裝方便、成本較低、排水性能較好、噪音較小等，所以在應用上也得到了較多的認可。建筑給排水工程中，排水系統的設計以虹吸式雨水排水系統為設計方案，還需要關注到排水系統的排水能力與實際需求，形成準確計算與合理設計，并根據排水系統的排水性能設計溢流系統與排水溝等，盡可能提高建筑排水工程的實際質量，減少建筑物受雨水侵襲的影響。