虹吸式排水是液態(tài)分子間引力與位差能造成的。即利用水柱壓力差,使水上升再流到低處。由于管口水面承受近似相同的大氣壓力,水柱短的一側合壓力大而水柱高的一側合壓力小,水會由合壓力大的一邊流向合壓力小的一邊,直到兩邊的合壓力相等,容器內的水面變成相等高度,水就會停止流動。利用虹吸現(xiàn)象很快就可將容器內的水抽出。
事實上,虹吸作用并不完全是由大氣壓力所產(chǎn)生的,在真空里也能產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象。使液體向上升的力是液體間分子的內聚力。在發(fā)生虹吸現(xiàn)象時,由于管內往外流的液體比流入管子內的液體多,兩邊的重力不平衡,所以液體就會繼續(xù)沿一個方向流動。在液體流入管子里,越往上壓力就越低。如果液體上升的管子很高,壓力會降低到使管內產(chǎn)生氣泡(由空氣或其他成分的氣體構成),虹吸管的作用高度就是由氣泡的生成而決定的。因為氣泡會使液體斷開,氣泡兩端的氣體分子之間的作用力減至0,從而破壞了虹吸作用,因此管子一定要裝滿水。在正常的大氣壓下,虹吸管的作用比在真空時好,因為兩邊管口上所受到的大氣壓提高了整個虹吸管內部的壓力。
應用實例:把充滿水的膠管一端插入水中,另一端垂在盛水的容器之外,而且,出水口要低于水面。這樣,水就會從容器順著膠管流出。
如今,虹吸已經(jīng)運用到現(xiàn)代的工程中,很多屋面排水系統(tǒng)都是使用虹吸式排水,虹吸技術運用在現(xiàn)代建筑是1968年,由Olavi Ebeling與Persommerhein共同發(fā)明,在過去的四十多年里,他們所研究的虹吸排水系統(tǒng)一直領先于世界水平,虹吸式排水系統(tǒng)打破了常規(guī)的重力排水系統(tǒng),虹吸式排水系統(tǒng)是利用屋頂專用雨水漏斗實現(xiàn)氣水分離。開始時由于重力作用,使雨水管道內產(chǎn)生真空,當管中的水呈壓力流狀態(tài)時,形成虹吸現(xiàn)象,不斷進行排水,最終雨水管內達到滿流狀態(tài)。在降雨過程中,由于連續(xù)不斷的虹吸作用,整個系統(tǒng)得以快速排放屋頂上的雨水。
虹吸式排水系統(tǒng)管道均按滿流有壓狀態(tài)設計,雨水懸吊管可做到無坡度敷設,當產(chǎn)生虹吸作用時,水流流速很高,有較好的自清作用。如今,虹吸式排水系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛的運用,1993年,該虹吸排水系統(tǒng)首次運用到新加坡一建筑工程里,自此,Persommerhein為亞洲的屋面雨水排放系統(tǒng)帶來新的革命。
在建筑工程中使用該虹吸式排水系統(tǒng)的優(yōu)勢在于:1.雨水斗在屋面上布點靈活,更能適應現(xiàn)代建筑的藝術造型,很容易滿足不規(guī)則屋面的雨水排放。2.單斗大排量,屋面開孔少,減少屋面漏水幾率,減輕屋面防水壓力。3.落水管的數(shù)量少和直徑小,滿足了現(xiàn)代建筑的美觀要求以及大型標志性建筑,各種大跨度屋面及高層建筑群樓的雨水排放。4.系統(tǒng)安全性高,管道走向可以根據(jù)需要設置,在不影響建筑功能及使用空間的同時滿足現(xiàn)代大型購物廣場,超市,廠房,倉庫及各種網(wǎng)架結構金屬屋面的雨水排放。5.在設計流量下,系統(tǒng)中滿管流無空氣旋渦,排水高效且噪音小,更能完美配合現(xiàn)代影院,劇場,會展中心,圖書館,學校醫(yī)院的聲學要求。6.管路設計同時滿足正負壓要求,能保證通過高層,超高層建筑全程管路滿水實驗檢驗驗收,且能避免負壓失控確保系統(tǒng)正常運行。7.由于管路直徑小,總長度少和系統(tǒng)安裝簡便所帶來的管道成本和安裝費用減少,管道安裝無特殊要求,使虹吸雨水排水系統(tǒng)得到眾多的業(yè)主和施工單位青睞。
如今,在國內虹吸式排水系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛的運用,由于虹吸式排水系統(tǒng)能快速把屋面雨水排放,安裝簡便,適應現(xiàn)代建筑造型等優(yōu)點,在國內的工程中有體育場,機場航站樓,中商業(yè)綜合體、大型工業(yè)廠房,在未來,將有更多的建筑物采用虹吸排水系統(tǒng)。
更簡單的說,虹吸式雨水排水系統(tǒng)的技術原理是利用建筑物的高度所形成的水頭,依靠特殊的雨水斗設計,實現(xiàn)氣水分離,從而使與水管最終達到滿流狀態(tài),當管中的水量是壓力流狀態(tài)時,虹吸作用就產(chǎn)生了,在整個降水過程中,由于連續(xù)不斷的虹吸作用,整個系統(tǒng)得以令人驚奇的速度排除雨水,快速使屋面的雨水排走到地面。
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