【摘要】本文结合中国邮政速递物流西北（西安）陆路邮件处理中心工程1号厂房项目，论述了虹吸式（压力流）屋面雨水系统的工作原理，并通过与普通重力式雨水的特点进行比较，从中得出虹吸式（压力流）屋面雨水系统立管数量少、施工方便且该系统管道基本不需要坡度，能大幅度节约建筑空间、减少屋面负荷的优点。
【关键词】虹吸；屋面；雨水；排水；优点
目前大型厂房绝大部分屋面雨水排水系统仍然采用传统的重力流排放方式排水，但随着厂房内生产工艺的不断更新、提高，对建筑的跨度、长度有了新的要求，因此超大型建筑、多跨度的厂房不断涌现。所以对于结构复杂或屋面有超大汇水面积的建筑，这种传统的重力流技术就越来越难以满足现代化大型屋面排水的要求，而虹吸原理压力流排水系统成为近几年解决大型屋面排水的有效途径之一。自从上个世纪九十年代初期国内建筑业便开始采用虹吸式雨水系统。特别是在一批大型项目，如厂房、机场、体育馆、展览馆等建筑中的实践应用均取得良好的排水效果，而且至今系统运行良好。中国邮政速递物流西北（西安）陆路邮件处理中心工程1号厂房为地上局部办公二层，生产厂房一层，总建筑面积29071.6m2，长192米，宽135米，长方向跨度为24米，宽方向跨度为9米，屋面雨水采用虹吸式雨水系统。通过1号厂房工程实例，介绍了虹吸式雨水排水系统的组成、工作原理及优缺点。
1. 屋面雨水系统介绍（本文主要针对屋面雨水内排水系统的情况进行阐述）
雨水内排水系统一般由雨水斗、连接管、悬吊管、雨水立管、排出管、埋地干管以及附属构筑物组成。降落到屋面上的雨水，沿屋面或外天沟流入雨水斗，经连接管、悬吊管、流入立管，再经排出管流入雨水检查井，或经埋地干管排至室外雨水管道。从水力学的角度分析，屋面雨水排水系统分为两种主要类型：即重力流排水系统和虹吸（压力）流排水系统。
1.1 重力流排水系统。屋面重力式排水系统是国内常用的传统排水系统。该系统一般采用65型及87型雨水斗，构造较为简单，一般都直接设在天沟或屋面较低处。在降雨初期，天沟水深很浅，斗前水位较低，水流通过斗的拦污整流栅后，顺利地流入斗中，水流在斗内形成漏斗状水舌，斗内为大气压；水下流通过较短的连接管排入悬吊管内，在管中形成较薄流层，水流平稳，压力仍为大气压，水流为以管坡流动的重力流；水继续下流入立管后，沿管壁下落形成附壁流，管内仍为大气压；水再下流入排出管后进入埋地管检查井中。按重力流计算的悬吊管要求不大于0.8的充满度，塑料管的坡度系数不小于0.005；铸铁管的坡度系数不小于0.01，管内速度不小于0.75m/s，需要较大的管径和一定的坡降，以保证系统自流状态的形成。
1.2 虹吸压力流排水系统。
（1）虹吸排水系统为按虹吸满管压力流原理设计、管道内雨水的流速、压力等可有效控制和平衡的屋面雨水排水系统。一般由虹吸式雨水斗、管材（悬吊管、立管、排出管）、管件、固定件组成。其工作原理是：虹吸式雨水系统依靠虹吸式的雨水斗在天沟水深达到一定的深度时实现气水分离，利用建筑物的高度和雨水所具有的势能，在雨水连续流经过雨水悬吊管转入
（2）雨水立管跌落时形成虹吸作用，并在该处管道内形成最大负压。从而进入虹吸状态，整个管道呈现满流，实现其迅速、高效的排水功能。形成虹吸式雨水排放的前提条件是：必须具备拥有良好气水分离装置雨水斗。
2. 重力流排水系统与虹吸压力流排水系统的比较
由于虹吸负压雨水排放系统依据虹吸原理，在雨水排放过程中极易达到管内满水状态，且流速快，流量大，在使用中明显的体现出了屋面排水能力强的特点。 虹吸雨水管道的理论流量，在设计阶段参考了该地区的年均降水量与数十年来的最大降雨量，尤其是当雨季来临时，
雨水量的突然增大更有利于虹吸现象的形成。换言之，就是当屋面的雨水累积量越大，其排放的速度就越快，这一难能可贵的特点在普通的重力排放系统中是根本无法实现的。
3. 虹吸雨水排水系统管材的选择
用于虹吸式屋面雨水排水系统的管道，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。当前常用的虹吸系统管材有不锈钢、离心浇铸铁管和高密度聚乙烯（HDPE）管.
4. 虹吸压力流排水系统在中国邮政速递物流西北（西安）陆路邮件处理中心工程1号厂房项目中的应用
该厂房总建筑面积29071.6m2办公部分2层，生产厂房1层。长192米，宽135米，建筑高度11.2米，长方向跨度为24米，宽方向跨度为9米，为轻钢结构。按陕西省西安市暴雨重现期10年，5分钟暴雨强度3.05L/S·100m2，汇水面积27714.28m2，设计流水量864.49L/S。溢流重现期50年，设计流水量1222.2L/S。若采用传统的重力流排水系统，悬吊管无论是塑料管还是金属管都是需要坡度的，由于该厂房跨度大，长度和宽度都超过了100米，所以悬吊管、横管的安装占用很多建筑空间，因此其他管道、设备安装标高随之降低，影响了厂房的使用功能，且如要满足安装要求的话，必须增加厂房的建筑高度，造成投资增加。同时，由于受屋顶结构的限制，如要有效的排水，需采用多斗排水，且为了维持各个雨水斗的正常工作，因此同一根悬吊管上设置的雨水斗不得多于4个，悬吊管管径不得大于300mm。这就造成厂房内雨水斗数量多，排水立管多，悬吊管多，管径偏大的问题，也造成了材料的浪费和管道维修的不方便；虹吸压力流排水系统的悬吊管不需要设置坡度， 安装要求空间小， 方便设计和施工，而且吊管接入的雨水斗数量增多， 在满足水力计算要求下， 接入的雨水斗数量不受限制， 从而减少了立管的数量，也减少了管道及配件的使用量和现场的施工量。所以，该厂房的屋面雨水采用了虹吸雨水排水系统，雨水斗47个（溢流1个），立管数15根。虹吸式雨水排水系统的计算较重力式雨水排水复杂。由于HDPE管的造价低且施工方便，可用在一般的民用建筑或建筑装修要求不高的场所，故本厂房采用HDPE管。
5. 虹吸雨水排水系统管材的选择
（1）用于虹吸式屋面雨水排水系统的管道，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。由于HDPE管的造价相对于前三者低且施工方便，可用在一般的民用建筑或建筑装修要求不高的场所，故本厂房采用HDPE管。
（2）虹吸系统各部件（包括雨水斗、HDPE专用管材及管件、紧固系统等）应为同一专业厂家生产，并且材料及计算软件取得BBA认证；虹吸雨水供应商应该有十年以上的系统应用经验，并提供十年以上质保。
6. 结语
随着社会的发展，大型屋面的公共建筑越来越多，虹吸排水技术的推广价值会很高，发展前景也会更广阔。
参考文献
[1] CECS183：2005《虹吸式屋面雨水排水系统应用技术规程》.
[2] GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》（2009年）.
[3] 《全国民用建筑工程设计技术措施-给水排水》2009.
