在一个水缸里装有水,用一根管子一端放在水中,另一端在缸沿自然垂下,用嘴在这端端口吸气一会,然后松嘴,那么缸中的水就会从管子中流下来.因为管子呈一段弧形,像彩虹,又能直到吸水的作用,故称为虹吸现象.虹吸式排水系统就是利用这个原理工作的.虹吸屋面雨水排放工作原理虹吸式屋面雨水排水系统和重力式屋面雨水排水系统均由雨水斗、雨水悬吊管、雨水立管、雨水埋地管组成，但因为系统的工作原理完全不同，在二种不同水力条件下工作，因此系统中各部件的功能要求是不一样的，系统也有其相应的一套计算方法。虹吸式屋面雨水排水系统的最大改进和技术进步是开发了一种具有良好整流功能的雨水斗。雨水斗在其额定设计流量时处于淹没泄流排水状态，不渗气；设计排水量大；雨水斗淹没泄流的斗前水深小。采用了虹吸式雨水斗的屋面雨水排水系统，在降雨过程中相当于从屋面上的一个稳定水面的水池中泄水，经屋面内排水管系，从排出管排出，管道全充满的压力流状态，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内排水系统称之为虹吸式屋面雨水内排水系统。虹吸式屋面排水系统的管道在设计降雨强度呈负压，管材的选用应考虑承受负压的能力，雨水斗淹没泄流的斗前水位降低到其一定的值，雨水斗开始有空气渗入，排水管道内的真空被破坏，排水系统会从虹吸压力流的工况转向重力流。
虹吸法抽水是一种无外力的自流抽水方式，依靠大气压力提供动力。
所以虹吸法抽水是无法“往上”抽水的，只能越过高处往更低的地方抽水。
如上图所示，其中有几个要点必须满足：
1、H2》H1，否则无法抽水，也就是上面说的，只能往更低的地方抽。
2、H1《10米，大气压强约为10米水柱，翻越高度超过10米时，大气压强无法提供足够的动力。
雨水斗安装● 基本要求：● 保利虹吸式雨水斗应设置在屋面或天沟的最低点，每个汇水区域的雨水斗数量不少于两个。两个雨水斗之间的间距不超过20m。雨水斗距屋面边缘的距离不少于1m，并不大于10m。● 保利虹吸式雨水斗与屋面（天沟）以及管路系统系统应可靠连接。● 系统接入多个虹吸式雨水斗时，雨水斗排水连接管应接在悬吊管上，不得直接接在雨水立管的顶部。● 接入同一悬吊管的虹吸式雨水斗应在同一屋面标高。● 天沟起点深度应根据屋面的汇水面积、坡度及虹吸式雨水斗的斗前水深确定。天沟坡度不宜小于0.003。● 要注意雨水斗内不得遗留杂物、充填物或包装材料等，清除流入短管内的密封膏，再安装其他部件，以免堵塞。混凝土屋面虹吸雨水斗安装： ● 要求：天沟平直、同一天沟内的雨水斗标高要一致，雨水斗要固定牢固， 土建施工时在屋面雨水斗安装位置预留孔洞，安装时将不锈钢底盘平放在孔的 正上方（确保底盘与楼板顶面标高一致），同时封堵尾管与孔之间的空隙。（见图片）2）、管道安装基本要求：● 雨水管道应按设计规定的位置安装，悬吊管不设坡度、要水平安装。● 雨水横管与立管、立管与排出管的连接弯头采用两个45°弯头或R≥4D的90°弯头。● 雨水管穿过墙壁和楼板按要求设置套管。● 安装过程中，管道及雨水斗的敞开口应采取封堵措施。● 悬吊系统应避免穿越建筑沉降缝伸缩缝。当因现场情况无法避免时，应根据系统管材的特点，考虑不同管材的挠度，采取相应措施。HDPE管安装：● 保利HDPE管采用热熔对焊连接或电熔套管连接。● HDPE管采用管子切割机切割，切口垂直于管中心，在悬吊的HDPE水平管上使用电熔管箍，与固定件配合安装。● HDPE管热熔对接连接：将需安装连接的两根PE管材同时放在热熔器夹具上(夹具可根据所要安装的管径大小更换夹瓦)，每根管材另一端用管支架托起至同一水平面。用电动旋刀分别将管材端面切平整，确保两管材接触面能充分吻合。将电加热板升温至210°C，放置两管材端面中间，操作电动液压装置使两端面同时完全与电热板接触加热。加热达到要求后，抽掉加热板，再次操作液压装置，使已熔融的两管材端面充分对接并锁定液压装置(防止反弹)。加热时管材卷边厚度、对接时间均要满足材料工艺要求，一般可参照厂家提供的技术参数及规范要求。● 电熔连接：将PE管材完全插入电熔管件内，将专用电熔机两根导线分别接通电熔管件正负两极，接通电源，将预埋在电熔管件内的电热丝加热，使电熔管件与管材接触处材料在加热后熔接成一体。埋地管安装：● 由于系统压力较大，排出管宜采用能承压管，并在出户口管道管径加大二级，以便泄压，从而不会冲坏与其连接的雨水井。● 埋地雨水管的埋没深度应在冰冻线以下，应考虑管线上部的荷载。● HDPE管铺设在-般土质的管沟内铺一层厚度不小于100mm的砂垫层，在穿入检查井与井壁接触的管端部位涂刷两道粘结剂，并滚上粗砂，然后用水泥砂浆砌入，防止漏水，雨水立管的底部弯管处，应设混凝土支墩或采取牢固的固定措施。灌水、通水试验：● 埋地部分管道隐蔽前必须做灌水试验，试验合格后方可隐蔽。● 雨水斗安装后，必须对屋顶或天沟做灌水试验。试验时堵住所有雨水斗，向屋顶或天沟灌水。水位应淹没雨水斗，持续lh，雨水斗周围屋面或天沟应不渗漏，为合格。● 雨水管道安装后应做灌水试验，灌水高度必须到每个系统上部的雨水斗。高层建筑灌水可分段进行。满水15min，水面下降后，再灌满观察5min，液面不降，接口无渗漏为合格。● 雨水主立管、水平管及干管均应作通水试验，排水应畅通，无堵塞。
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。标准型的雨水斗，它是由雨水斗底座（PE材料），碟片（ASA），格栅顶盖(PE)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)雨水斗材质为HDPE、铸铁或不锈钢。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。降雨过程中，雨水通过格栅盖侧面进入雨水斗，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盖罩，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，且采用焊接件的话，檐沟的宽度至少是350mm，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，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。 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 连接方式方便灵活 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 抗冲击、挤压 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由碳水化合物组成，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焚烧后会产生盐酸），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、易老化 极性、易结垢、易腐蚀、易老化 非极性、不易结垢、不易腐蚀、不易老化 长期使用流通能力 下降 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 安装辅材连接方式 粘结剂粘接 橡胶密封圈、不锈钢卡箍连接 不需辅材、热熔连接 接口成本 低 高 低 接口安全性 容易产生集中导致破损。不可靠、连接容易 不能拉伸、偏转角度小于5度、连接困难 接口强度超过管材1到3倍，弯曲半径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。 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。
虹吸雨水系统原理：设计条件下利用雨水斗至排出管之间的有效位差为动力，使系统内部产生负压的雨水排水系统，其水力计算依据为流体力学的伯努利方程。
虹吸式屋面雨水收集系统由虹吸雨水斗、连接管、悬吊管、立管、排出管、配套管件和固定件组成。
1、为满足不同屋面排水的要求，虹吸雨水斗按使用功能分为带集水槽型雨水斗、无集水槽型雨水斗和防冻型雨水斗。带集水槽型雨水斗适用于平屋面，屋面壅水高度可满足屋面荷载的严格要求。
2、虹吸式雨水斗由防叶罩、防涡流装置、斗体等主要部件组成。
扩展资料：
雨水斗选用：
1、雨水斗常用材质：304不锈钢为斗体，格栅罩及反涡流装置采用硅铝合金材质。
2、产品有防渗漏、耐气候等性能。泄流量大、斗前水位低、不进气，产品应在标准试验台测试。
3、产品的水力特性和试验方法与国际标准相同，可达到不同国家的技术标准。
系统管材选用：
1、用于虹吸式屋面雨水收集系统的管道，应采用铁管、钢管（镀锌钢管、涂塑钢管）、不锈钢管和高密度聚乙烯（HDPE）管等材料。用于同一系统的管材和管件以及与虹吸式雨水斗的连接管，宜采用相同的材质。
2、管材的选择应根据不同建筑的特点和要求，综合考虑系统的工作压力、防火、降噪、安装方便、经济性等因素。
