技术应用ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＭＡＲＫＥＴ
Ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．３，２０２０
压力流屋面雨水排水系统的设计分析
邝光明
（江西省赣州市上犹县城投公司，江西赣州３４１２００）
摘 要：在建筑技术不断发展的过程中，对大容量、大空间与大面积公共建筑，以及库房、工业工厂的需求量也在不断增加，对于屋面雨水排放标准技术的需求也越来越严格。传统排水方式已经无法满足现代建筑需求，压力流雨水排水系统成为解决现代建筑大面积屋面排水问题的主要方式。关键词：压力流屋面；排水系统；工程设计ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－８５５４．２０２０．０３．０４３
引言
欧洲在８０年代初期就已经研发全新屋面雨水排放技术，也就是虹吸雨水系统，也称之为压流雨水系统，此技术主要在大型屋面建筑雨水排放中使用。通过多年发展，此技术逐渐的
成熟，并且在各国使用。我国在９
０年代开始研究此技术，通过多年调整和完善，该技术已经处于世界先进的行列。 压力流屋面雨水排水系统的优势
屋面在降雨过程中所承接的雨水顺着屋面坡到天沟与檐沟汇集，通过悬吊管、雨水沟、排出管和立管排出。将水力学观点作为基础划分排水系统，主要包括２种，分别为压力流与重力流。雨水斗为自由堰流排水，雨水流入到雨水斗中结合空气，构成水汽混合流，雨水斗设计的流量比较小，根据重力流对悬吊管计算，不能够超过０．８的充满度与５％的坡度，所以使用大管径与坡降。为了保证在同个悬吊管中的雨水斗正常的工
作，要求和雨水斗连接数量不能够超过４只，
从而提高了雨水立管根数［１］
。 系统的构成２．１ 虹吸雨水斗
对比传统雨水斗，虹吸雨水斗中具备整流器，所以在淹没水深比较浅的时候避免生成漩涡，并且能够避免空气被抽吸掺入。相关试验表示，淹没的水深在４ｃｍ的时候，虹吸雨水斗能够在不掺气时完全满流，普通雨水斗淹没水深要在４０ｃｍ。根据材质划分雨水斗，包括不锈钢、铸铝、铸铁３种雨水斗，排出管管径包括ＤＮ１００、ＤＮ５０与ＤＮ７５３种规格，以工程实践表示，
实际排水能力能够达到实验排水能力的２倍以上［２］
。２．２ 悬吊管
在虹吸雨水系统中，悬吊管尤为重要，在立管与悬吊管连接的地方产生虹吸现象，并且悬吊管能够连接雨水斗，节约立管。因为系统中的雨水通过负压推动才能够流动，具备压流。那么，悬吊管不需要设置坡度，以相应的计算表示悬吊管大部分都是ＤＮ５０与ＤＮ７５的小管，能够节约屋面空间。２．３ 立管
虹吸式屋面雨水排放系统立管要比重力流系统有所减少，由于雨水斗数量降低，而且使用悬吊管在立管中汇集。但是虹吸雨水系统立管管径比较大，要在管径中隐藏。重力流系统大
部分都是单斗系统，导致建筑中立管比较多，影响了装修［３］
。 系统的设计方法３．１ 设计原理
伯努利稳定水流能量为压力流屋面雨水排水系统计算的
１０２
基础，此方程式满足稳定单向流满流的原理。管道系统每段距离压力损失的计算公式为：
ΔＰＲ＝ＨＲ－∑（Ｒ×ＬＡ
）－∑ξｖ
２
２ｇＰＫ＝ＨＫ－∑（Ｒ×Ｌｖ
２Ａ
）－∑ξ２ｇ
其中ΔＰ指的是压力余量，ＰＫ指的是虹吸值，ＨＫ指的是虹吸雨水斗顶面到系统临界点的高度差，ＨＲ指的是虹吸雨水斗
顶面到系统出口的高度差［
４］
。计算之后要满足的标准为：铸铁管压力余量不能够超过１．５ｍＷＣ，ＨＤＰＥ管道压力余量在１ｍＷＣ以下；铸铁管允许最大虹吸值与Ｈ
ＤＰＥ管道设置为－９ｍＷＣ、８ｍＷＣ。在设计实际工程过程中，充分考虑计算的误差，通过安全
与其他因素对可以使用总水头留有余量进行考虑［５］
。
３．２ 确定雨水设计量
屋面雨水设计能力为相对的，通过雨水斗数量与雨水管管径设计雨水流量，其也是雨水系统合理设计的基础。不仅是雨水系统及时将屋面雨水排除室外的需求满足，还要使工程成本和运行成本得到降低。雨水设计流量指的是在单位时间中暴雨强度的屋面汇水面积降水量，通过当地暴雨强度的计算公式进行计算。设计的重现期指的是一定数量中余量资料要比暴雨强度降水时间间隔要大。设计的雨水流量关系着取值，重现期越长，就能够提高设计流量，安全性较高。
３．３ 水力计算图绘制
在控制屋面雨水排水状态中，主要是利用雨水斗实现，避免因为雨水斗使空气进入到排水系统中，那么就要通过能够设计优化的反涡流功能盖罩压力流专用的雨水斗。利用建筑物结构、铺设的管道、屋面汇水等因素对雨水斗布置的位置进行确定。为了能够有效保证雨水斗温流性，相同系统和水要在相同水平面中布置。通过具体雨水斗型号和雨水流量、最大泄流
量对雨水斗数量进行计算和确定［
６］
。３．４ 水力校核
为了能够使系统正常的运行，使满贯压力流设计工况得到满足，就要进行水利校核。也就是以各个管段初选管长、管径等，对管道位置水头、局部损失、沿程损失、节点压力等进行计算，从而使系统最大负压值能够满足实际设计需求，避免出现气蚀的情况而对管道造成破坏。如果计算结果无法使规定需求得到满足，要调整系统中部分管径，必要的时候还要重新布
技术与市场技术应用
８～９断面中，流速设置为１．６ｍ／ｓ，各个管段流速比１ｍ／ｓ要．９７ｍ／ｓ，和推荐控制值大，自净能力良好。立管流速设置为５接近，不会出现大噪音。出口管出口流速设置为２．３２ｍ／ｓ，比
８］控制值要小［。
２０２０年第２７卷第３期
７］
置系统，之后重复以上过程，直到满足校核需求［。
工程实例
某飞机维修机库的屋面面积为Ａ＝５０００，为压力流屋面雨水排水系统。屋面设置为拱形，通过中线朝着两侧倾斜。一共设计２４只雨水斗，每侧１２只划分成为２个系统，每个系统中设置６只。
５ａ，设计手册ｒ＝机库设置在某省某市，重现期设置为Ｐ＝５．３８Ｌ（ｓ°１００），机库雨水量设置为：
５０００×５．３８
Ｑ＝Ａｒ＝Ｌ／ｓ＝２６９
１００
使用ＤＮ７５压力流雨水斗，单斗排水量ｑ＝１２Ｌ／ｓ，那么所使用雨水斗数量为：
Ｎ＝Ｑ／ｑ＝２６９／１２＝２２．４只
４只，在取雨水斗排水量为１２Ｌ／ｓ的时候，雨水斗设置为２重现期设计比５ａ要大。
ｃｅｌ电子表格进行计算，根据系统水力计算管系，利用Ｗｘ图分段，将从雨水斗开始的各个管段的管长、流量、管段、管径的局部阻力系数和断面到雨水斗高度差进行写入，表中就会将单位长度阻力损失、管道流速、局部阻力损失、管段沿程阻力损失的压力值进行展现，并且对管件、管径的规格进行调整，还会对系统布置进行改变，使水力计算的需求得到满足。
其一，计算结果最远雨水斗到排水井口总压力损失设置为１３３８．３３ｍｂａｒ，速度水头压力设置为２６．８２ｍｂａｒ，压力余量Ｐｒ＝２３０．９３ｍｂａｒ。Δ
其二，在１４断面处出现系统最大的负压值，压力设置为－５７１．９６ｍｂａｒ，比容许值要小。
８，其三，系统管段流速。系统各个管段最小的流速为７～ （上接第１０１页）
择合适的涂层，并提高涂层施工质量，最大限度延缓管束失效时间，降低腐蚀风险。根据上述原因分析，决定采用钛纳米技术进行加氢反应器冷却器管束腐蚀失效处理。传统防腐涂层表面一般具有较大孔隙率，因此，腐蚀介质很容易由此孔隙浸入涂层。伴随腐蚀时间的不断增加，腐蚀将由点逐步向片状转化，最终腐蚀面积越来越大。通过这些孔隙及缺陷，大量腐蚀介质溶液也将到达界面处，从而又有大量腐蚀产物产生于基体内部，致使涂层失效，破坏基体。
而钛纳米聚合物涂层却有所不同，所需破坏时间更长。因为此类涂层内为纳米尺度，耐腐蚀性能良好。在制备涂层时，能够和涂层的基料具有良好的相容性，可以制备出均匀致密的钛纳米聚合物涂层，减少涂层缺陷。此外，此类涂层具有一定疏水性，在涂层表明不易吸附腐蚀介质，因此具有良好的耐蚀性。由其附着力分析，基体能够充分结合涂层，以此达到保护基体的作用，这也展示出了钛纳米聚合物涂层的良好防护性能。
因此，２０１８年９月，将钛纳米聚合物涂层设于换热器管束内表面及管束管板表面，来达到防腐作用。经过１年多的考察可见，涂层未产生锈蚀、脱落等情况，涂层表面无明显变化，充分展现出了钛纳米聚合物涂层的良好防护效果与服役性能。结语
作为化工工业中的基干工业，石油化工在国民经济中占有极为重要的地位。随着石油和化工等行业的迅速发展，加氢反
通过上述校核，结算结果成立。 结语
在建筑屋面形式越来越多样化，压力流雨水排水系统使用较为广泛，通过多次降雨考验，运行情况良好。压力流雨水排水系统在此工程中成功使用，为今后设计提供了良好借鉴。参考文献：
［１］ 雷国柱．浅议建筑屋面雨水排水［Ｊ］．山西建筑，２０１８，４４
（９）：９７－９８．
［２］ 杨彩玲．地铁车辆段大型屋面的排水工程设计［Ｊ］．福建
建筑，２０１７，１１（１０）：９０－９４．
［３］ 王红艳．浅谈屋面雨水排水系统设计［Ｊ］．低碳世界，
２０１６，１７（５）：２８－２９．
［４］ 张?新．地铁车辆段大型屋面虹吸式雨水排水系统质量
控制要点研究［Ｊ］．江西建材，２０１７，２１（１４）：８８－８９．［５］ 何婷婷，史志鹏，吴小青．典型屋面雨水排水系统的排水
效能分析［Ｊ］．江苏建筑职业技术学院学报，２０１７，１７（３）：５１－５４．
［６］ 周小川．虹吸式雨水排水系统技术分析及建筑给排水设
计应用［Ｊ］．建筑技术开发，２０１７，４４（１１）：３８－３９．［７］ 曹秀芹，江坤，徐国庆，等．污水截流井的设计优化分析
［Ｊ］．给水排水，２０１７，４３（１２）：２０－２４．
［８］ 李胜男．屋面雨水溢流口设置浅析［Ｊ］．低碳世界，２０１８，
１２（２）：１４６－１４７．
应压力容器的设计与制造愈发受到研究者的重视。加氢反应器是压力容器的一种，在原油炼制领域有着举足轻重的作用，其工作和使用条件十分严格，经常伴随着高温和高压的工作环境，在实际工作时，反应器承受着巨大的热应力和机械应力。加氢反应器前冷却器用于控制加氢反应器物料温度，若出现管束腐蚀失效问题，必定影响整个设备运行的质量及安全。为此，必须重视加氢反应器冷却器管束腐蚀问题，找出腐蚀失效原因，结合当前发展情况，合理选择防腐材料，如钛纳米聚合物涂层，此类材料具有良好的防护效果与服役性能，可有效提升设备防腐能力，减少故障发生几率，保证生产活动持续、稳定开展。参考文献：
［１］ 麻毅进．乙烯装置稀释蒸汽发生器腐蚀与预防［Ｊ］．石油
化工腐蚀与防护，２００９，２６（１）：２４－２７．
［２］ 陈惠玲，李晓娟，魏雨．碳钢在含氯离子环境中腐蚀机理
的研究［Ｊ］．腐蚀与防护，２００７，２８（１）：１７－１９．［３］ 张道君，潘延君，张晓刚，等．加氢装置二段冷却器管束泄
漏原因分析及对策［Ｊ］．石油化工设备，２０１６，４５（６）：８２－８６．
［４］ 曹小刚，高万山．ＭＴＢＥ装置冷却器管束腐蚀穿孔失效分
析［Ｊ］．石油化工设备，２０１５（１）：８６－８８．
［５］ 周家成，周琳，张道君，等．乙烯装置碳三加氢反应器冷却
器泄漏原因分析及对策［Ｊ］．中国设备工程，２０１７（１７）：１１５－１１７．
１０３
