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摘要：随着经济和建筑行业的快速发展，本文首先阐述了低碳建筑屋面雨水排水系统的技术分类，并重点分析了重力式与虹吸式雨水排水系统设计的原理及设计要点，同时提出了种植屋面在低碳建筑屋面雨水排水系统设计中的具体应用效果，为提高雨水排水系统设计的科学性与合理性提供参考。
关键词：低碳；建筑屋面；雨水排水系统
引言
随着经济的发展，建筑工程的建设数量持续增加，为了适应可持续发展的战略要求，建筑工程需要对建筑屋面的雨水排水系统进行深入的研究，不仅发挥雨水排水系统及时排放雨水以及屋面积水的作用，还要采用更多绿色环保的系统设计措施提高对雨水及污水的利用效率，充分体现雨水排水系统的低碳环保性。
1低碳建筑屋面雨水排水系统技术分类
1.1按照管道位置分类
主要分为外排水系统以及内排水系统。在外排水系统中分为无沟、天沟、檐沟三种排水形式。天沟外排水主要应用立管、雨水斗等设备。檐沟外排水需要应用到水落管以及檐沟。而无沟外排水则主要是依靠倾斜屋面将雨水排出至地下沟槽。内排水系统主要是在建筑屋面内部设置雨水斗，利用排水管道将雨水排出，内排水系统多应用于坡度较大的建筑屋面，并提升建筑屋面的美观度。此外按照排水管道内的雨水流态还可以分为重力压力流以及无压流两种。
1.2按照自由水面分类
将排水系统按照自由水面进行分类主要分为敞开式以及密闭式。其中在敞开式的排水系统中其排水检查井一般采用埋地铺设的方式，此种排水系统可以蓄积生产用的废水，进而提高雨水、废水的利用率，但是当降雨量过大时屋面的雨水无法及时的排除，则检查井内会出现大量积水。而密闭式的排水系统最主要的优点是排水系统处于屋面密闭的空间中，受外界因素的影响较小。但是为了在屋面排水系统中充分体现低碳环保的设计理念，密闭式的排水系统由于自身功能性较小，则不适用于低碳屋面的排水系统设计。
1.3按照雨水斗数量分类
雨水排水系统还可以按照应用雨水斗数量的多少进行分类，主要分为单斗系统以及多斗系统。值得注意的是，安装雨水斗的数量越多并不意味着排水系统的排水能力越高，为了在低碳建筑屋面中体现环保理念，避免出现管道材料浪费的问题，需要综合考虑建筑屋面的整体结构与排水需求后再确定雨水斗的应用数量。
2低碳建筑屋面雨水排水系统的设计
2.1重力流屋面雨水排水系统设计
在此种雨水排水系统中其管道系统为非满管流，并且排水管道中的排水类型属于气水两相流类型，因此该种排水系统的排水能力是由排水管道中的气水比决定的，此外排水管道的铺设坡度也影响着其排水能力。为了确保重力流屋面排水系统的运营效果，需要结合建筑结构选择型号合适的雨水斗、悬吊管以及立管。为了提高重力流屋面雨水排水系统设计的合理性可以参照相关设计手册。
2.2虹吸式雨水排水系统设计
2.2.1设计原理
相较于重力流屋面的排水系统，虹吸式的排水系统属于满管流，并且排水管道中的排水类型为单相流。在排水管道中虹吸式雨水斗使其形成了满管流的状态。不同型号的雨水斗其斗前水深也不相同，而影响虹吸式雨水排水系统排水能力的是斗前水深的数值。
2.2.2水流流态
虽然虹吸式雨水排水系统属于满管流，但是此种排水系统并不是始终处于满管流的状态，当降雨量较少时排水管道内属于非满管流的状态，并且其水流流态为波浪流。当降雨量逐渐变大时，排水管道内的水流流态属于泡沫流。并且斗前水深会随着雨量增加而变大，会使虹吸式雨水斗的排水能力增强，当雨水变小时，则斗前水深也回到原位，此时的排水系统呈现重力流的方式。因此受降雨量的影响，排水系统内主要呈现重力流与虹吸流两种状态。
2.2.3雨水排水系统组成部分
在虹吸式雨水排水系统中需要应用到雨水斗，其主要功能时分离气水以及防涡流。并且能够有效控制斗前深度，当斗前的水位处于稳定状态并达到虹吸式排水系统设计的水深时，排水系统内将会形成满管流。连接雨水斗以及悬吊管中间的管道称为连接短管，连接短管的主要功能是通过改变其长度或管径的大小来调节进入到雨水斗的雨水量，进而有效控制排水系统的阻力。在屋架、楼板上的雨水横管为悬吊管。此外，还需要在排水系统中设计溢流口，避免因降雨量过大超出排水系统的排水能力时出现的雨水溢出问题，应用溢水口及时的将多余的雨水排出。在排水系统中还需要应用到固定件，固定件的功能是固定排水立管等管道装置，并吸收排水管道的振动，有效减少排水管道发生位移问题，确保排水系统的排水效果。设置过渡段。
2.2.4重力式与虹吸式雨水排水系统的比较
重力式的排水系统相较于虹吸式的排水系统，其排水能力较弱，并且重力式排水系统为了达到正常的排水效果需要安装较多的雨水立管，不仅影响了建筑物的整体美观度还增加了排水系统的设计成本，并且重力式排水系统中的排出管要进行埋地，导致在实际建设排水系统时还需要与土建单位进行合作与协商。并且排出管多于雨水排水系统的检查井相连，和室外排水增加了压力。虹吸式雨水排水系统可以在一个立管上连接多个雨水斗，因此其排水能力较强，并且此种排水系统不需要应用对悬吊管的坡度进行控制，简化了排水系统的设计过程，提高了排水系统设计的效率。并且在为结构相对复杂的建筑物设计屋面排水系统时较多的应用虹吸式系统，由于此种排水系统所应用到的立管数量较少因此不用过多的设置检查井，有效提高了排水系统的建设效率，同时此种排水系统能够精确的计算出水力。如图一。
3低碳建筑屋面雨水排水系统设计时的要点
在设计虹吸式雨水排水系统时要特别注意计算降雨强度，结合降雨强度来设计排水系统的流态及重现期。合理的流态设计需要结合建筑屋面的结构并综合考虑影响雨水排水的多项因素，进而确定雨水排水系统的精确度，应用水力计算法明确排水管道内的压力与水流量，使雨水排水系统的设计满足低碳建筑的屋面建筑要求。
3.1排水管道材料
在排水管道工作期间，经过大量雨水的冲刷后导致管道内壁容易被空气腐蚀。为了延长排水管道的使用期限，减少管道材料的浪费问题，需要选择抗腐蚀性能强的管道。
3.2排水系统的结构设计
为了确保雨水排水系统设计的科学性及合理性，需结合低碳建筑的整体结构及屋面设计要求进行设计，并且雨水排水系统在确保正常排水能力的基础上，要为后续管道的维护管理工作留有空间，因此要在排水系统中设置排水管道的检查口。此外在不影响美观程度的基础上还可以应用三通加盲堵的措施为检修排水管道的堵塞问题提供条件。
3.3雨水防溢设计
一些雨水排水系统需要在一个立管上连接多个雨水斗，此时要注意控制雨水斗的高度，高度不合理时会出现雨水渗漏的问题，要参考最高雨水斗的位置来确定最低雨水斗的高度。
结语
综上所述，在设计低碳建筑屋面的雨水排水系统时需要结合低碳建筑的整体结构，选择重力式、虹吸式或种植屋面的雨水排水设计方法。在实际的建设过程中需要选择合适的排水管道，并对管道材料及设计工艺进行严格的管控，综合自然条件及低碳建筑屋面的设计要求适当调整排水系统的建设方案，确保雨水排水系统的排水能力。
参考文献
[1]王红艳.浅谈屋面雨水排水系统设计[J].低碳世界，2016（5）：28-29.
[2]庄子欣.建筑给水排水设计中的绿色环保应用分析[J].低碳世界，2017（1）：13-14.
[3]文加颜.建筑给排水设计中的环保节能理念运用分析[J].低碳世界，2018（1）：194-195.
论文作者:李刚
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第11期
论文发表时间:2019/9/10
标签：雨水论文; 排水系统论文; 屋面论文; 建筑论文; 重力论文; 低碳论文; 排水管道论文; 《建筑实践》2019年第11期论文;