屋面雨水排水系统的各种方案

李茜

摘要：随着时代的发展，各种高层建筑层出不穷，本文主要介绍了两种屋面雨水排水系统的优缺点及工作原理，并结合了某工程的实例具体分析比较二种系统。

关键词：虹吸式屋面雨水排水系统；传统重力流屋面雨水排水系統；优劣对比；工作原理；工程实例

1、前 言

首先分析一下屋面雨水系统：按建筑物内部是否有雨水管道可以分为内排水系统和外排水系统两类，建筑物内部设有雨水管道，屋面设雨水斗的雨水派出系统为内排水系统，否则为外排水系统。

按设计流态划分：

压力流（虹吸式）雨水系统。这是我国《建筑给水排水设计规范》

2003年版本中的名称，指的是国际上称呼的虹吸式雨水系统，这个系统是在欧洲近些年发展起来的。

重力流（87型斗）雨水系统。指的是使用65型，87型雨水斗的系统，设计流是半有压流态，系统的流量负荷，管材，管道布置等考虑了水流压力的作用。

重力流（堰流式斗）雨水系统。指使用自由堰流式雨水斗的系统，设计流是无压状态，系统的流量负荷，管材，管道布置等忽略水流压力的作用。

本工程地点地处辽河平原，夏季高温多雨，属温带季风性气候，雨水很多，使本工程屋面的雨水排除成为建筑设计中的重点和难点。重力流排水系统是传统的屋面排水方式，系统设计施工简易，但是管道设置相对较多，占据空间位置较多。建筑净高难以保证。虹吸式屋面雨水排水系统它异于重力流系统的特点（1、排水效率高2、管径小，立管少、免维护3、系统占用空间少）得到了人们的认可。但虹吸式屋面雨水排水系统工程初期投入较多，这是制约此技术大量应用的因素。因此就要求工程设计时，设计人员根据工程实际情况合理选择系统形式。

2、工作原理

2.1虹吸式屋面雨水排水系统

虹吸系统主要工作原理是依靠独特的雨水斗设计，当屋面雨水高度超过雨水斗高度时，防漩涡雨水斗通过控制进入雨水斗的雨水流量和调整流态减少漩涡，从而极大地减少了雨水进入排水系统时所夹带的空气量，使得系统中排水管道呈满流状态并利用建筑物屋面的高度和雨水所具有的势能，在雨水连续流经雨水悬吊管转入立管跌落时形成虹吸作用。

虹吸式屋面雨水排水系统是利用建筑物与地面的高差所产生的水头，经过准确的计算来调节管道的配置，以平衡管网的压力及流速，在设计状态下管道中充满水而产生虹吸并快速排放雨水的系统。

2.2传统重力流屋面雨水排水系统

传统的重力流屋面雨水系统排放原理：利用屋面结构上的坡度，水自然流入屋面上的雨水斗，然后水以气水混合的状态依靠重力作用顺着立管而下，排放到室外雨水检查井中。

3、两种系统的优劣

虹吸式雨水排水系统当雨量较小时，系统可做为重力流系统使用；当天沟内雨水深度达到一定深度时，首先是尾管充满水达到虹吸条件，继而使整个系统产生虹吸，即可使天面雨水快速排放。这样，虹吸排水系统可用比重力流排水系统小得多的管径排除等量的雨水。虹吸系统一个悬吊管，可以上接十余个雨水斗，使得立管数量较少。并且横管可以水平安装，做到最小限度的影响使用空间。再有，在相同排水量的情况下，虹吸排水系统所需的斗前水深要小于重力流系统，这对屋面的建筑和结构设计都非常有利。

但因虹吸排水流速很大，雨水排入市政雨水排水系统前要通过消能井，做消能处理，同时虹吸式雨水排水系统对系统管道承压能力的要求较重力流系统要严格，而且工艺管件较贵，这就造成了较大的前期投入。

重力流排水系统管线并不能被水完全充满。水沿立管管壁下流时，只占立管断面的一部分，管道空间利用率低，造成系统管径较大。根据流体依靠重力流动的特点，《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003（2009年版）中规定重力雨水排水悬吊管坡度不小于千分之五（其中金属悬吊管坡度不小于百分之一），且一根悬吊管连接的雨水斗不能超过4个，这就造成了悬吊管长度不易过长，否则将占用大量空间，同时系统立管数较多，给建筑后期的二次装修、日后管路维护增大了难度。而且重力流雨水系统需要把系统流量控制在设计的范围之内，否则超流量的雨水进人系统， 流态会超越重力无压流， 产生剧烈的压力波动，会对系统造成破坏， 发生诸如立管损坏、室内检查井冒水等安全事故。

4、根据某工程实例做具体分析

4.1工程概况

本园区为高层区大平台、二期商住区

4.2系统对比

（1）系统的设备材料选用上：

a.在雨水管选用上，普通重力雨水系统选用U-PVC排水管，虹吸雨水系统选用HDPE管。

b.固定系统方面：重力系统采用U-PVC固定管卡及部分角钢吊架，而虹吸系统采用成套的冷轧钢镀锌固定系统。无论从固定管卡的可靠程度和使用寿命上都远远超过U-PVC固定管卡。

c.雨水斗的选择：重力系统采用普通铸铁87型雨水斗，虹吸雨水系统选用TY56不锈钢，硅铝合金雨水斗，雨水斗带有专门的防水圈不锈钢夹环。

（2）管道系统走向上：

由于大平台屋面面积较大，所以雨水排放系统必须通过横向吊管排水，针对该特点根据建筑给排水规范要求：

4.4设计说明：

工程的设计依据：1.《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003（2009年版）：2.《虹吸式屋面雨水排水系统技术规程》CECS183：2005版。

设计降雨强度： 50年重现期5分钟降雨强度q=600.20L/s*ha；

设计范围：虹吸系统包括由天沟内虹吸雨水斗开始，经虹吸排水悬吊管、立管、水平干管至室外第一个检查井或雨水消能井。

从以上方面分析来看，屋面雨水排放系统采用重力系统与虹吸系统相比较：

（一）经济方面上看，采用虹吸系统直接投入费用高于于重力系统费用，加上室外雨水井、室外埋地管道费用，费用约高20%。

（二）如果从技术上看，虹吸系统排水量大，使用寿命长，免维修，漏水隐患少，尤其是节约了建筑高度空间和装饰空间，而且提高了建筑的美观，直接提高建筑使用价值。