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大型屋面虹吸排水系统北京赛车8码计划
作者:pk10赛车_PK10开奖直播 发布日期:2019-07-01 11:30

  大型屋面虹吸排水系统_建筑/土木_工程科技_专业资料。随着近年来全球气候异常,雨雪灾害时有发生,尤其是对于大型建筑物面来说,快速排雨水和雪水是一个大问题。虹吸排水系统和工艺是目前最好的办法。 屋面虹吸排水系统是采用专用的材料,经过专业的计算,通过专用虹吸雨水斗和组织不同的管径与管道长度,来实现雨水的快速排放,同时也为雨水的综合利用提供了有利条件。

  大型屋面虹吸排水系统 1.虹吸排水系统简介 虹吸排水系统是现代大型建筑物给排水系统的重要组成部分,它的任务是及时排除降落在建 筑物屋面的雨水、雪水,避免形成屋顶积水对屋顶造成威胁,或造成雨水溢流、屋顶漏水等 水患事故,以保证人们正常生活和生产活动。虹吸排水系统的动力特点是横管不设坡度的情 况下,形成满管流,以极快的速度排清屋面的积水,同时还具有减少立管等外观优点。 2.虹吸排水系统组成 雨水斗 siphonic roof outlet 用于虹吸式屋面雨水排水系统的雨水斗。它具有气水分离、防涡流等功能。其斗前水深可有 效控制,当斗前水位稳定达到设计水深时,系统内形成虹吸满管压力流。 一般来说,雨水斗的设计是整个虹吸系统的能否按设计要求工作的关键所在之一,它的稳流 性越好,产生虹吸所需的屋面汇水高度越低,总体性能就越优越。 虹吸雨水斗是由雨水斗底盘,压盘,整流罩组成。另外根据需要可提供通用型的绝缘底座, 固定件,法兰片,焊接片,防火保护帽,微型加热电圈等配件。雨水斗额定流量分 12L/s 、 25L/s、40L/s、60L/s 和 72L/s 等,最常用的为 25L/s 和 40L/s 两种额定流量的雨水斗。 压力流(虹吸式)雨水斗材质多为不锈钢。其各部分有不同的结构功能。雨水斗置于屋面层中, 上部盖有进水格栅整流罩。降雨过程中,雨水通过格栅整流罩侧面进入雨水斗,当屋面汇水 达到一定高度时,雨水斗内的反涡流装置将阻挡空气从外界进入同时消除涡流状态,使雨水 平稳地淹没泄流进入排水管。虹吸式雨水斗最大限度减小了天沟的积水深度,使屋面承受的 雨水荷载降至最小,同时提高了雨水斗的额定流量。目前比较领先的产品,完全可以做到部 分通用。它的最大优点在于对于不同功能及材料的屋顶系统,产品具有广泛的适用性。换句 话说,一种雨水斗通过于相应的配件组合就能适合不同的屋顶,例如:混凝土屋顶,金属屋 顶,木屋顶,考虑人行走或绿化的屋顶,屋面不平呈梯形结构的屋顶等。雨水斗是整个虹吸 系统的关键部分。对于整个虹吸式屋面雨水排放系统而言,最主要的就是要避免空气通过雨 水斗进入整个系统。如果空气直接进入雨水斗,会在管道内形成气团,这样会大大降低系统 排水效率,最终和传统重力式排水系统一样。因此,虹吸式屋面雨水排放系统所采用的雨水 斗必须具有优化设计的反涡流功能的整流罩,防止空气通过雨水斗入口处的水流带入整个系 统,并有助于当斗前水位升高到一定程度时,形成水封完全阻隔空气进入。雨水斗的设计安 装也有一定严格的要求: (1)雨水斗离墙最好至少 1 米。 (2)雨水斗之间距离一般不能大于 20 米。 (3)平屋顶上如果是沙砾层,雨水斗格栅顶盖周围的沙砾厚度不能大于 60mm,最小粒径 必须为 15mm。 (4)如果雨水斗是安装在檐沟内,且采用焊接件的线mm,檐沟 内的雨水斗安装开口为 70mm x 270mm 至 290mm x 290mm。 (5)如果雨水管是安装在混凝土屋顶面层内,那么屋顶至少有 160mm 厚。 (6)断面呈连续梯形的屋面雨水斗开口,PK10开奖直播为安装固定件,尺寸必须是 280mm x 280mm, 如果开口大于 300mm x300mm,屋顶则需加固。 (7)如果屋顶是混凝土的,雨水斗下连的雨水管管径至少是 35mm (用电焊管箍连接件连 接),与此对应的屋顶厚度是 180mm 至 190mm。 (8)带隔离层的屋顶隔离层厚度至少 40mm。如果隔离层厚于 180mm,雨水斗的底座必 需延伸至能与管径 56mm 的连接管相连的恰当长度。 系统管道 管道作为虹吸式屋面雨水排放系统最主要的部分,必须确保系统安全可靠,高效持续的运行。 虹吸式系统作为一个特殊的排水系统,其管道必须保证完全的密封性和完备的防火措施,并 且做到尽可能降低噪声,吸收震动,抗击冲击外力,最大程度满足抗温度变化引起的形变。 管道的完全抗渗漏并不意味着系统密封性得到满足。一般情况下,对于抗渗漏的要求是允许 发生小范围的渗漏,只要有补救措施即可。但是虹吸系统一旦发生渗漏,并不易发现。当突 然出现暴雨的降雨强度,则可能立即造成整个系统崩溃。进而因为屋面雨水无法及时排放, 超过屋面可负荷的荷载强度,引起屋面坍塌。当然,微小的不密封并不一定会造成渗漏,但 是足以造成漏气,一旦排水管道内出现气团,虹吸式排水的效率马上大大降低,严重的甚至 会破坏虹吸作用。由于虹吸系统是利用负压排水的,因此管道的管壁必须具备相当的承压能 力。但是也不是完全的刚性体。因为虹吸系统的负压一般不大于-0.08Mpa。过大的负压会 导致管内水流流速过快,发生气蚀现象,对于金属管道或者是金属质地的连接处产生极大的 伤害(-0.09Mpa 已经接近气蚀的临界值)。同时负压过高也会给系统带来极大的震动,减 少系统的使用寿命。 HDPE 管材的优良特性 HDPE 管道是在热力条件下生产的,材料本身的张力在制造过程中已消减,所以成品以后可 能产生的尺寸微变不会有任何危害,将热胀冷缩引起的危害降至最小。从物理和化学性质上 看,HDPE 管道的防腐能力极强,不受各种酸、碱、盐所引起的电化学反应的影响。HDPE 管道比金属管更耐磨损。抗极端温度在 – 40c ~100c。管子重量轻,施工方便,可以事先 预制,安装工效大大提高。 运输方便 HDPE 密度低、重量轻、耐久性能好、便于运输及施工安装 可采用不同的连接方法,如:对焊、电焊管箍连接、法兰连接、螺纹连接、伸 连接方式方 便灵活 缩管接头等。HDPE 还可以和钢管,铸铁管等其它管材的管道连接。只需通过 专门的电加热电焊机就可以进行操作 柔压性好 管道在外荷载作用下,不会破裂,能抵抗冲击压力,减少水锤冲击破坏,保证 系统安全运行,维持虹作用的负压 抗寒性 HDPE 满管水结冰的情况下,会随着弹性伸缩,冰融化后恢复原状,避免了低 温结冰对管子的破坏 曲绕性 HDPE 具有良好的柔韧性,可蠕变。在穿越伸缩缝或受外力震动影响时,管子 能随震动偏移,不会遭到破坏 导热系数低 HDPE 导热系数低,间歇性的热水排放不会影响建筑内环境温度 抗磨损性 HDPE 有很好的柔韧性,具有良好的抗磨损性 HDPE 管具有良好的抗冲击性能,避免在低温下被撞击而破损,能够长期在负 抗冲击、挤压 压力作用下安全使用。在安装时,如有硬物作用于管材,HDPE 能够通过蠕变 消除应力集中,避免开裂造成漏水 抗热性 HDPE 在 80 度高温通水使用中,在不受外力干扰下,可以安全的使用,并能在 较短时间内承受 100 度水温 防结露 HDPE 导热系数为 0.43w/mk,属于不良导热体,较金属、PVC 管不易结露,避 免污染了建筑装饰 牢固性 HDPE 焊接牢固,焊缝强度等于或大于管材强度,暗装安全可靠 低噪音 HDPE 管是软性材料,弹性模量低,产生的噪音小,提供了好的居家、办公环 境 抗阳光辐射 HDPE 管材含有炭黑,黑色材料抵抗紫外线,起到抗老化,脆化作用 抗化学性 HDPE 是惰性材料,不易与其他物质发生化学反应 防堵塞 HDPE 管材内壁光滑,水利条件好,流量大,不会产生沉积现象 非毒性 HDPE 无毒无味,卫生安全可靠,可用于食品生产线和饮水管道。燃烧后产生 二氧化碳和水,不会产生有害气体 HDPE 管作为一种新型的节能管材,从我国目前建筑行业住宅产业化,设计标准化,材料集 约化,建筑生产施工工厂化,管理科学化的发展趋势来看,是有很大的发展潜力。 HDPE 管与 PVC 及铸铁管相比较 ①元素组成单纯,对人体及动植物无害。使用周期长,焚烧后不产生有害物质(如 PVC 焚 烧后会产生 HCl),生产及运输过程中比铸铁管小号更少的能源。 ②排水管表面光滑,排水能力是铸铁管的 1。5 倍; HDPE 0.0015~0.015mm;新铸铁管 0.2~0.3; 旧铸铁管 0.5~1.6。 ③相同管径坡度,HDPE 管排水能力远远高于铸铁管。 坡度:i=0.025,充满度:h/d=0.5 时: 铸铁管 Dn50=0.64L/s,Dn75=1.9,Dn100=4.08; HDPE 管 Dn50=1.32L/s,Dn90=3.59,Dn110=6.12。 ④HDPE 是非极性材料,使用过程中不结垢,排水能力不下降。 对比项目 PVC 铸铁管 HDPE 性质 极性、易结垢、不腐蚀、极性、易结垢、易腐蚀、非极性、不易结垢、不易腐蚀、 易老化 易老化 不易老化 长期使用流 下降 通能力 迅速下降 不下降 (极性:分子间作用较强,强度高,拉伸好,但是抗冲击、抗弯性能差,吸水率高。) ⑤HDPE 排水重量轻、强度高,满足现代建筑要求。 HDPE 50*3.0 0.453kg/m 75*3.0 0.7kg/m 铸铁管 50 5.75kg/m 75 9.16kg/m ⑥热熔连接,安全可靠。 对比项目 PVC 柔性铸铁 HDPE 安装辅材 粘结剂粘接 连接方式 橡胶密封圈、不锈钢卡 不需辅材、热熔连接 箍连接 接口成本 低 高 低 接口安全 容易产生集中导致破 不能拉伸、偏转角度小 接口强度超过管材 1 到 3 倍,弯 性 损。不可靠、连接容易 于 5 度、连接困难 曲半径 8dn。可暗埋,连接容易 截断 刀、锯 切割机 专用剪子 搬运 容易 困难 容易 最大试压 强度 0.38mp 以下 0.35mp 0.6mp ⑦HDPE 管防噪音效果好,提高生活环境质量。 各种管材在某一相同测试条件下,HDPE 属于弹性材料,弹性模量低,密度小,能最大限度 避免噪音,防止噪音传播。 ⑧HDPE 排水管抗冲击性能好,安全性高,可保证放心使用 50 年。 HDPE 排水管抗冲击性能远好于 PVC。HDPE 属于柔性材料,在 GB/T 标准中无抗冲击性 能检测的要求。HDPE 管断裂伸长率大于 350%,最高可用于 240m 建筑中。 HDPE 管能够使用在 0.6Mp 的压力下,也可用于有压排水中。 PVC 管非常脆,在正负压的反复作用下易产生疲劳破损。(在高层建筑中更为明显) ⑨施工安全性高 施工现场意外撞击、摔打,对 HDPE 排水管的影响较小,在低温下搬运、施工不易破损, 也不会留下隐患。 一般的 PVC 排水管在常温下,尤其在低温下,非常容易破损,在施工中必然留下隐患,给 用户和施工单位都带来巨大的损失。 对北京、上海、重庆、广州、哈尔滨等城市的排水管使用状况调查显示:约 35%的业主反 映排水管存在漏水问题,绝大多数是 PVC 管。 辅助的固定系统 安装固定系统的主要功能是辅助安装与固定管道。虹吸式雨水管道系统的固定装置包括与管 道平行的方形钢导轨,管道与方形钢导轨间的连接管卡(根据不同的管径,每隔 0.8 至 1.6 米布置管卡),用于固定钢导轨的吊架及镀锌角。安装固定系统还包括管卡配件,这些配件 可以固定管道的轴向,利用锚固管卡安装在管道的固定点。气水混合流的排水过程中,有一 个非常重要的要求,是关于在系统各部位内负压的限制,规定负压不得低于-0.8 公斤。其原 因在于,当负压在-0.92 公斤左右时,系统内的气泡会在压力的作用下破裂,使整个管道说 系统产生剧烈振动。 因此,为保证系统的正常运行,管道振动的危害是一个不容忽视的问 题。如果振动不加以防范,可能会影响减少建筑结构的使用 寿命,也可能会导致整个系统的破坏。安装固定系统的主要功能之一是吸收这些振动,从而 避免振动对建筑结构产生影响。由于温度的变化,管道必然会发生热胀冷缩的现象。在系统 内部形成拉力或压力,对于管道连接处形成作用。 安装固定系统可以防止在刚性安装的排放系统中,由于热胀冷缩受到阻隔而产生的力会对建 筑结构的破坏,吸收热胀冷缩导致的管道位移。同时,还可以避免管道因为悬挂受力而变形。 无论是系统震动带来的外力,还是热胀冷缩引起的内力,甚至是悬挂管道承受的重力,都由 连接件传至方形导轨,避免引起系统的变化,减少对于建筑结构的影响。 固定系统除了可以起到固定管道,转移管道受力的作用,还有助于增加屋面到水平管的间距, 而不影响管道的水平受力。 总而言之,固定系统虽然是虹吸式雨水排放系统的辅助部分,却起到至关重要的保护的作用。 在整个降雨过程中,随着降雨量的增加或减小,悬吊管内的压力和水流状态会出现反复变化 的情况。 与悬吊管相似,立管内的水流状态也会从附壁流逐渐向气泡流,气水浮化流过渡,最终在虹 吸作用形成的时候,出现接近单向流的状态。 通过对管道的管径、高差的控制,可以实现对管道内雨水的流态的控制,使系统大部分时间 工作在虹吸压力满管流的流态。使管道内满管流形成一定的负压,斗前水面受到管道内外压 差的作用,增大了管道的流量,大大增强了雨水系统的排水能力。这便是虹吸式雨水排放系 统的工作原理。与传统雨水系统相比,虹吸雨水系统管径小,排水量大,立管少,对建筑立 面和空间影响小。 3.虹吸排水系统计算 虹吸式屋面雨水排水系统要求进行精确的水力计算,尽量接近满管流时的实际运行工况,以 达到对系统设计的最优化。水头损失计算是虹吸排水系统设计的基础。虹吸排水系统中包含 了两类水头损失:局部损失和沿程损失。 局部损失是发生在一个相对小的区域内,如雨水斗,弯头,变径,三通,法兰接头以及 管道出口处。而沿程损失则是一种和管道长度成正比的阻力损失。 在虹吸排水系统计算中,都把局部损失的局域简化成一个点,即没有长度概念,而沿程 损失计算时则把两个节点之间的距离当成管道长度,而不计管件所占有的尺寸。 (1)、沿程损失 采用达西(Dacy)公式计算:hy=λ(L/d)V2/(2g)(m) λ—沿程阻力系数,采用巴尔(Barr)公式计算:λ=(1/(-2lg(Δ/3.7d+5.1286/Re0.89))2 式中,Δ—管道的表面平均粗糙度,对塑料管道,Δ=0.00001m d—管道内径,m Re—雷诺数,Re=Vd/ν V—平均流速,m/s ν—水的运动粘度,取ν=1*10-6m2/s L—管道长度,m 将流速转换成流量,便于进行计算, V=Q/A=Q/(πd2/4) V2/(2g)=0.08263 Q2/d4 这样,沿程阻力损失表达为 hy=0.08263λLQ2/d5(m) 换算成压力,每米水头等于 9810Pa, hy=810.57 λLQ2/d5(Pa) 举例:110PE 管道,长 10m,流量 40L/s,计算阻力损失。 管道内径 d=0.101m V=0.04/(0.7854*0.1012)=4.993m/s Re=Vd/ν=4.993*0.101/1010-6=504293 λ=(1/(-2lg(Δ/3.7d+5.1286/Re0.89))2 =(1/(-2lg(0.00001/3.7/0.101+5.1286/5042930.89))2 =0.0131 hy=810.57*0.0131*10*0.042/0.1015 =10165Pa=10.165kPa=101.65mbar (2)、局部阻力损失 采用下式计算局部损失:hj=ζV2/2g (m) 式中,ζ—局部阻力系数。不同的管件有不同的局部阻力系数,而且局部阻力系数基本上都 是通过实验获得,而没有解析算法(analysis solution )。 还有一种计算局部损失的方法是采用等效管长,用计算沿程阻力的方法计算局部阻力。 公式可以变形为: hj=λL/d*V2/2g 和公式相比,ζ=λL/d,如取 λ=0.015,则有 L=ζd/0.015。如局部阻力系数 0.55 的 110mm90 度弯头,等效于管长 L=0.55*0.101/0.015=3.67m。在水力计算中,可以用 3.67m 米长的 110 管道代替。 本公司采用局部阻力系数算法计算管件的阻力损失: hj=810.57ζQ2/d4(Pa) 举例:110mm90 度弯头,流量 40L/s,计算阻力损失。已知局部阻力系数 ζ=0.55 hj=810.57*0.55*0.042/0.1014=6854.7Pa=6.8547kPa=68.547 毫巴 虹吸技术运用在现代建筑是 1968 年,由 olavi ebeling 与 persommerhein 共同发明,如今, 虹吸排水系统已经被广泛的运用,1993 年,该虹吸排水系统首次运用到新加坡一建筑工程 里,自此,persommerhein 为亚洲的屋面雨水排放系统带来新的革命,随着我国《虹吸式 屋面雨水排水系统技术规程 CES183-2006》的实施,越来越多的建筑屋面都开始采用了这个 技术和工艺,同时也为综合利用雨水资源提供了便利。

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