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压力流屋面排水系统

百科知识分享 2022-04-11 知识百科

压力流屋面排水系统

压力流屋面雨水排水系统的技术优势降雨过程中屋面承接的雨水沿屋面坡向汇集到天沟,传统的雨水排放是将天沟中汇集的雨水通过雨水斗、雨水立管、排出管排至雨水检查井,或是通过雨水斗、悬吊管、雨水立管、排出管排至雨水检查井。

技术优势

一般屋面排水系统常按其排水管的设定位置和排水去向分为外排水系统和内排水系统,从水力学的观点来分可分为重力流屋面排水和压力流屋面排水系统两类,后者在于强调在设计降雨强度下屋面排水系统内的有压状况。不同的屋面雨水排水系统根据其所具有的水流状态的分析,採用不同的设计计算方法。传统的屋面雨水排水系统按重力流设计,屋面重力式排水系统採用重力式的雨水斗,雨水斗排水状况是自由堰流,流入雨水斗的雨水渗入空气,形成水气混合流,雨水斗的设计流量偏小;按重力流计算的悬吊管要求不大于0.8的充满度和大于5‰的坡度,因此需要较大的管径和坡降,为保证连线在同一悬吊管上的各个雨水斗正常工作,限定连线雨水斗不多于4个,导致雨水立管的根数增加。重力流屋面雨水排水系统受其水力特性的限制,造成排水立管多,管径大,排水能力小,对于大面积工业厂房及公共建筑屋面雨水排水系统则更显突出。压力流屋面雨水排水系统,採用有压流雨水斗,排水能力有很大的提高,在符合水力计算的条件下,接入悬吊管的雨水斗的个数不受限制,因此减少了立管和埋地管的数量;悬吊管不需坡度,安装方便、美观;系统按压力流计算可减小选用管道的直径,由于单一系统的悬吊管长度可达150m,主立管可以靠近外墙,建筑物内可以不需做管道井,不埋设管道,对于建筑物内地面下管道多或不宜设井的场所尤为适宜。可见,压力流屋面雨水排水与重力流相比有明显的技术优势

工作原理

压力流屋面雨水排水系统的工作原理压力流屋面雨水排水系统由有压流雨水斗、雨水悬吊管、雨水立管、埋地管、雨水出户管组成。有压流雨水斗具有良好的整流功能,在设计降雨强度下雨水斗不渗入空气,降雨过程中相当于从屋面上有一个稳定水面的小水池向下泄水,经屋面内排水管系,从排出管排出,管道中是全充满的压力流状态,屋面雨水的排水过程是一个虹吸排水过程。所以,把具有虹吸排水能力的屋面雨水排水称之为压力流雨水排水系统是比较贴切的。压力流屋面雨水排水系统内管道的压力和水的流动状态是变化的。降雨初期降雨量较小,悬吊管内是一有自由表面的波浪流,随着降雨量的增加,管内呈现脉动流,拉拨流,进而出现满管气泡流和满管气水乳化流,直至水的单相流状态。降雨末期,雨量减少,雨水斗淹没泄流的斗前水位降低到某一定值,雨水斗开始有空气渗入,排水管内的真空被破坏,排水系统从虹吸流工况转向重力流。在降雨的全过程中,随降雨量的变化,排水管内的压力和水流状态会反覆变化。压力流屋面雨水排水系统水力分析见图1。

压力流屋面排水系统

式(1)列出2-2和x-x断面的伯诺里方程H+P2/γ+v22/2g=Hx+Px/γ+vX2/2g+h2-x(1)上式右等式,第一项为位置水头,第二项称为压力水头,第三项为速度水头,第四项为两断面间的水头损失。由于上式中,P2=0,v2=0,γ=1,hx=H-hx,代入式(1)得Px=hx-vX2/2g-h2-x(2)式中Px-管道x断面处的压力水头。式(2)是计算管道中任一断面处压力水头的基本公式,它的物理含义是管道中任一点的压力水头等于该点与雨水斗的高度差减去该点的速度水头及该点至雨水斗管段的总水头损失。通过改变断面x在管道系统中的不同位置,可以清楚地判明全系统的压力;雨水斗以下的连线管,管道内呈小的负压或正压。在悬吊管上,随x断面从悬吊管的最远端向立管一侧偏移,管道内的水头损失增加,而可利用的水头损失维持不变,管内呈不断增大的负压,在与立管的交叉点处负压最大。其后,从立管与悬吊管交点向下,可利用的水头迅速增加,大大超过因管道长度增加而增加的水头损失,立管内的负压值也随之很快减少至零,继之出现逐渐增加的正压,立管底部达到最大值后再逐渐减少,至排水井处与大气相通,管道中压力为零,水流状态转为重力流。从上面的分析可以得出,雨水斗的进水水面至临界总高度是有效作用高度,在设计计算中应充分利用;另一方面对雨水斗至悬吊管的末端的总水头损失应有所限制,以控制悬吊管末端的最大负压值

虹吸式排水系统

虹吸式排水系统为负压法或压力排水系统,它广泛运用于大型屋面建筑,如体育馆,厂房等跨度大、结构複杂的屋面,是解决屋面排水的有效途径。

Tags: 排水系统  屋面  压力 


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