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探秘日本排水技术和特殊单立管排水系统
中国水工业网|时间:2017-03-03 08:35     编辑:张洋

  作为世界上最大最宏伟的排水系统,日本的排水技术肯定是值得我们学习的,我们先来看看日本的“地下宫殿”,再来一起分析下它的排水技术。

 





 

  一、什么是排水?


  在日本,排水的定义是“排除在建筑物及其用地内产生的污水、杂排水、雨水、特殊排水等所有所废弃的水”。污水是指来自大便器和小便器等的排水,除污水、雨水及特殊排水以外的其他排水统称为杂排水。


  二、排水设备和性能要求


  用于排水的设备为排水设备。排水设备的基本性能要求为:不堵塞,不散发臭气,使用后的水可顺利排出。


  从卫生器具排水口至排水管系的排水管道也是排水管系内臭气向卫生器具排水口外逸的管道。这种臭气由硫化氢、吲哚等组成,会严重污染室内空气。为此,需要一个既能排水又能阻断空气的双重功能的装置,这就是水封式存水弯。存水弯的种类和各部分的名称见图1和图2。

 

 

  三、存水弯水封破坏的原因


  日本认为存水弯水封破坏的原因有五个:


  1.抽吸作用


  2.溅出作用:这是由于排水管内的压力变动而产生的现象,抽吸作用和溅出作用与排水系统整体结构有关,所以在工程设计时应比其他破坏水封的现象更应引起重视。


  3.自虹吸作用:采用S形存水弯或p形存水弯的洗脸盆等卫生器具,在满水时放水,由于存水弯的排水管在满流情况下,所以会引起自虹吸现象,导致存水弯内水封破坏。


  4.蒸发作用:水封在流入侧和流出侧有两个和大气接触的水面,有水面就有蒸发。和排水管连接的流出侧较为潮湿,其蒸发量小于流入侧。流入侧的蒸发量和气温、湿度、气流等空气条件以及排水管长度等有关,据实验,流入侧的蒸发损失在空调房间约为O.7mm/d;在无空调房间约为O.2mm~O.6mm/d。


  5.毛细管现象:在存水弯溢水口位置跨挂线头时,会因毛细管现象而造成水封破坏。水封损失情况和存水弯形状、管径、水封形式、线头的种类、根数和附着状态有关。据日本有关实验,管径为25mm的存水弯附有丙烯晴线头时,1个线头约14小时,3个线头约6小时后,存水弯的水封就会破坏。水封破坏原因示例见图3--图6。


  存水弯破坏的5种原因中,抽吸作用和溅出作用是主要的,需要充分展开叙。

 

 

  四、排水立管内工况


  通常排水立管的上部和,空气压力为负压,底部为正压。在排水立管的总高度内,有几个管段需要引起注意:


  1.排水横支管接入排水立管的区段。来自排水横支管的水进入排水立管时会遮断立管断面,形成水舌。阻断上升气流通道,并使立管水流在一定区段内呈紊流状态。


  2.排水横支管接入排水立管的下方区段。排水横支管水流进入排水立管并流经一定长度后,排水立管内的水流可以看成是固定不变的,这相仿于我于我国终限长度和终限流速的概念。


  3.排水立管底部。排水立管的水流在底部流入横干管,出于水流方向的改变,水流速度的减小,水流在弯头处形成水跃和整水现象,管道内里正压趋势。


  五、应对措施


  在日本,防止水封破坏的对策,主要有两种方法:


  1.采用对管内压力变化有良好性能的存水弯。具体措施是增大水封深度或增大断面面积比值(流出面断面面积:流入面断面面积)。水封深度日本规定不得小于50mm.不得大于lOOmm。断面面积比值应大于1,该值对加强水封效果有较大影响,但目前在日本还缺乏更具体的规定。当断面面积比值小于l时,存水弯有必要加大水封深度。


  2.减少排水管系内的压力变化。<1>采用完善的通气系统;<2>加大排水管管径;<3>采用特殊管件


  六、特殊单立管排水系统


  特殊单立管排水系统是只保留伸顶通气管,而省略了其他通气管,但系统仍拥有与双立管排水系统相同功能的排水系统。由于省略了通气立管,所以排水立管兼有排水功能和通气功能,因此确保排水立管的通气断面非常重要,而可能阻塞排水立管通气断面的主要部位在排水横支管的合流部位和排水立管底部。


  为解决排水立管与排水横支管的连接处通气断面的保证,日本采用AD细长接头。为解决排水立管与排水横干管连接处通气断面的保证,日本采用AD底部接头。

 

 

  七、管道连接


  为使排水系统排水畅通,除了在管材和管件上采取措施外,管道连接也十分重要。对于横干管,向本规定直径比排水立管大一级,含大便器和洗衣机排水的排水横管管径应在125mm及以上,排水楼层在10层以上时,管径需放大至150mm及以上。


  八、实验塔


  日本的排水技术与我国的排水技术有一个很大的不同点在于实验,在日本有四个建筑高度为50m及以上的实验塔,塔的每层设置有大便器、浴盆、洗脸盆等卫生器具,立管从上至下敷设,管材有铸铁、塑料、有机玻璃等多种材质,管道接口采用卡箍连接,便于管道为不同测试内容的更换,测试仪表先进,流量和压力用传感器直接反映在底层的观测室。排水立管道水能力、管系内压力工况变化、水封保护高度要求、新型管件性能、卫生器具排水性能、洗涤剂排水实验等无一不经过测试得到验证,不似我们有的数据来自围外规范,有的只有定性概念而缺乏定量数值,不同规范之间出现的种种矛盾,究其根源在于缺少必要的实验。


  我国现行规范的“排水”章,其内容落后于“给水”和“热水供应”,其原因也在于此,因此对照日本国的排水技术,我们有必要再次呼吁,我国的排水技术要从基础课题的实验着手,扎扎实实地打好基础,才能根本改观建筑排水的现状。




来源:土木在线

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