虹吸式屋面雨水排水系统在火力发电厂主厂房中的应用探讨.pdf

目m 一 ： 八 _ J _ 虹吸式屋面雨水排水系统在 火力发 电厂主厂房 中的应用探讨 王玉虎 ，雷梅 莹，季华 ( 1 西北 电力设计院，陕西西安7 1 0 0 7 5 ； 2 中国电力工程顾 问集 团公司 ，北京1 0 0 0 1 1 ； 3 中国建筑西北设计研究院有限公司，陕西西安7 1 0 0 1 8 ) 摘要：本文结合一个火力发 电厂主厂房工程实例，对虹吸式屋 面雨水排水 系统和重力式屋 面雨水排 水系统两 种方案进行 了详细的技术和经济比较，得 出了虹吸 式屋 面雨水排水 系统有较 大优 势的结论，可以有条件的在 火力发电厂主厂房屋 面系统 中进行推广应用。 关键词：虹吸 式屋 面雨水排 水系统；重力式屋 面雨水排 水 系统；技术经济比较；虹吸 式屋 面雨水排 水系统应 用注意事项。 中图分类号：T U2 7 1 文献标志码 ：B 文章编号： 1 6 7 1 9 9 1 3 ( 2 0 1 2 ) 0 2 0 0 4 6 0 5 Ap p l i c a t i o n o f S i p h o n i c Dr a i n a g e S y s t e m o f Ro o f t o M a i n Bu i l d i n g i n Fo s s i l F u e l P o we r Pl a n t s WANG Yu h u，LEIM e i y i n g ，J IHu a ( 1 No r t h w e s t E l e c i c P o we r D e s i g n I n s t i t u t e ， Xi a n 7 1 0 0 7 5 ， C h i n a ； 2 C h i n a P o w e r E n g i n e e r i n g C o n s u l t i n g G r o u p C o r p o r a t i o n ， B e i j i n g 1 0 0 1 2 0 ， C h i n a ； 3 No r t h w e s t e rn A r c h i t e c t u r a l D e s i gn I n s t i tut e s C o m p a n y L t d ， Xi a n 7 1 0 0 1 8 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： I n n t h i s t h e s i s ， a u t h o r ma k e s a d e t a i l e d t e c h n i c a l a n d e c o n o mi c c o mp a r i s o n b e t we e n s i p h o n i c d r a i n a g e s y s t e m o f r o o f a n d g r a v i t y d r a i n a g e s y s t e m o f r o o f b y a F o s s i l f u e l p o we r p l a n t s p r o j e c t e x a mp l e T h e r e s u l t s s h o w t h a t s i p h o n i c d r a i n a g e s y s t e m o f r o o f h a s mo r e a d v a n t a g e s I t c a n b e c o n d i t i o n a l l y a p p l i e d t o r o o f s y s t e m o f Ma i n p o we r h o u s e i n F o s s i l f u e l p o we r p l a n t K e y wor d s ： s i p h o n i c d r a i n a g e s y s t e m o f r o o fi g r a v i t y d r a i n a g e s y s t e m o f r o o f ； t e c h n i c a l a n d e c o n o mi c c o mp a r i s o n ； a p p l i c a t i o n n o t e s f o r s i p h o n i e d r a i n a g e s y s t e m o f r o o 主厂房 的屋 面排水 设计在火 力发 电厂建 筑设计当中占据非常重要 的一个环节 ，屋面排 水组织设计不光关乎到高效 、美观 、经济等 因 素 ，因主厂房当中布置有大量 电气设备，一旦 发生屋面漏水现象 ，将造成非常大的质量安全 事故 。鉴 于主 厂房屋面 排水 的重要性 ，需要 对主厂房的屋面排水 问题进行进一步 的优化分 析、研究。 收稿日期： 2 0 1 2 0 3 0 7 作者简介：王玉虎( 1 9 7 4 1 ，男，陕西户县人，高级工程师。 4 6 2 o 1 2 年 0 4 月第 2 期 l火力发电厂主厂房屋面排水设计现状 长期 以来，国内火力发电厂主厂房建筑设 计 中都沿用重力式屋面雨水排水系统 ，传统的 雨水排放是将天沟 中或屋面上汇集 的雨水通过 雨水斗、雨水立管、排出管排至雨水窨井 。其 特点是大 多数靠经验值，参考类似 工程 。按重 力流设计 的系统采用重力式的雨水斗，雨水斗 目帆湖 I ： 凸 _ 图3紧固系统 安装固定系统可 以防止在刚性安装 的排放 系统中，由于热胀冷缩受到阻隔而产生 的力会 对建筑结构的破坏，吸收热胀冷缩导致 的管道 位移。同时 ，还可 以避免管道 因为悬挂受力而 变形。 固定系统除了可以起到固定管道，转移管 道受力的作用，还有助于增加屋面到水平管的 间距 ，而不影响管道的水平受力。 4虹吸式屋面雨水排水系统与重力 式屋面雨水排水系统比较 ( 1 ) 横管不需要坡度、管道走 向灵活可根据 各种设计要求设置 ，减少安装空 间，雨水斗布 点灵活。在满足水力计算 的要求下 ，接入横管 的雨水斗数量可不受限制 。 ( 2 ) 单斗大排量 ，屋面开孔少，减少屋面漏 水几率，减轻屋面防水压力。 ( 3 ) 比重力系统管径小1 2 至2 3 。 ( 4 ) 减少立管、雨水斗和配件数量。 ( 5 ) 最小的地面开挖工作 ，雨水井少，现场 施工量减少、施工方便。 ( 6 ) 最大限度地减小天沟 的进水深度、系统 寿命 长 。 传 姐 力 式 螂 式 营欲 需1 3 倘 般 材料 多，安 装复 杂 一 i - - 更少的 材 料 更少的 地 面开 挖工 作 图4传统重力式和虹吸式屋面排水系统对比 48 - 2 o 1 2 年 0 4 月第 2 期 ( 7 ) 水流速度快，具有 自沽管道功能、可节 省大量检修 费用。 ( 8 ) 由于管路直径小，总长度少和系统安装 简便所带来 的管道成本和 安装费用减少 ，可适 当降低整个屋面排水系统的工程综合造价。 5以一个正在设计的火力发电厂实 际工程为例进行分析比较 5 1工程基本设计情况 本样例选取正在设计的陕西榆林 附近5 台 机组 的汽机房屋面进行分析 。屋面为复合压型 钢板 ，两侧设天沟 。暴 雨重现期T：1 0 年 ，榆 林地 区降雨历时5 mi n 的1 0 年暴雨强度：4 0 2 L s 1 O O m 。总的雨水排水面积为1 9 7 6 9 m 。 5 2 重力式屋面 雨水排水系统设计方案 要设计依据 ( 1 ) 每一根水落管的最大汇水面积不宜大于 2 00 m 。 ( 2 ) 无外檐天沟、内排水水落 口间距不宜大 于 1 5 m。 ( 3 ) 雨 水 排 水 立 管 最 小 管 径 不 得 小 于 1 00 mm 。 ( 4 ) 建筑屋面各汇水范围内，雨水排水立管 不宜少于2 根。 ( 5 ) 一根雨水悬吊管的雨水斗的数量不得超 过4 个 。 ( 6 ) 重力式屋面雨水排水系统设计方案示意简图 5 - 3虹吸式屋面 雨水排水 系统设计方案 5 3 1主要 设计依据 ( 1 ) 对汇水面积大于5 0 0 0 m 的大型屋面，宜 设置不少于2 组独立 的虹吸式屋面 雨水排水系 统。 ( 2 ) 虹吸式屋面雨水排水系统 的最小管径不 应小于D N4 0 。 ( 3 ) 虹吸式雨水斗应设置在每个汇水区域屋 面或天沟的最低点，每个汇水区域的雨水斗数 量不宜少于2 个，2 个雨水斗之间的间距不宜大 于2 0 m。 一 甘 m 蛐 ：八 上 - L- - J L - +r J L - +- J 1 !I ! 。 悬 昂 菅 I l _芷 I i 邕 墙 I置墨 ： l h二 三曼 l 删 趣 哥 ： fiI I l j 房 i - - - - - - j - - 1 _ 十。 _ 。 l 。 _ 。 十。 。 I 重力 式屋 面 雨 j 辘 平 面录 意目( 1 台 机 蛆为饲) 图5重力式屋面雨水系统平面示意图 5 3 2汽机房 分区域虹吸雨 水 系统介绍 以屋脊线为界将5 台机组屋面虹吸雨水排水 汇流区域按A轴 、B 轴分别分为5 个 区，排水系 统数量：各5 个。排水系统 内流速 ：术0 7 m s ， 负压值 ：丰0 0 8 MP a 。 ( 1 ) A轴区域虹吸式屋面雨水排放系统的主 要设计参数如下： 屋面汇水 面积 ：6 2 2 5 m ，总设计流量 ： 2 5 0 2 L s 。 雨水斗总数量 ：2 5 个 ，其 中一个系统连接 雨水斗5 个，单斗汇水量1 0 0 L s 。 星 亟 堡 墨 amiI l l盘 董 递 叠 由 重 力 武屋 面雨 水 捌 弓 牝 系 统剖 面示 意目 图6重力式屋面雨水系统剖面示意图 悬 吊管2 根 ，管径D1 2 5 ；立管5 根 ，管径 D1 1 0 ；排出管5 根，管径D2 5 0 。 f 2 ) B轴区域虹吸式屋面雨水排放系统的主 要设计参数如下 ： 屋面汇水面积 ：1 3 5 4 4 m ( 含侧面雨水面积 2 0 7 5 m2 ，总设计流量：5 4 4 5 L s 。 雨水斗总数量 ：2 5 个 ，其中一个系统连接 雨水斗5 个 ，单斗汇水量：2 1 8 L s 。 悬吊管2 根，管径D1 6 0 D2 0 0 ；立管5 根， 管径D1 6 0 ；排 出管5 根，管径D3 1 5 。 5 3 3虹吸式屋面雨 水系统设计方案示意简图 血 暖 式 屋 面 雨 水 捧 水 幂 统 平 面 示 意 冒l f； c1 告 机 组 为 倒) i 、 l ! I ! j- l ! i I l 壹 逦 叠 一， ， 虹 吸 式 屋 面 雨 水 j iI咏系 统 剖 面 示 意 圈 图7虹吸式屋面雨水系统平面示意图 图8虹吸式屋面雨水系统剖面示意图 2 0 1 2 年 0 4 月第 2 期 49 篮 立一 附 一 。I 1I I I 建议在天沟内开设溢流 口。 5 4 两种屋面排水方式使 用材料 与总造价对 比 表1虹吸排水与重力排水两种方案材料及造价对比 立管数量 1 0 个 2 3 个 雨水斗数量 5 0 个 9 2 个 管材 高密度聚乙烯( HD P E )1 6 0 ： 1 5 0 m，tp 2 0 0 ： 3 2 0 m 3 1 5 ：2 5 m 无缝钢管,p 1 5 9 8 6 0 m， o 2 1 9 ： 9 3 0 mo 2 7 3 ： 8 0 m 雨水井 1 O 个 2 3 个 造价 6 5 万( 不含雨水井造价1 7 5 万( 不含雨水井造价) 由以上 比较分析可知虹吸式屋面排水管道 系统相对简单且综合造价也相对低一些。 6使用虹吸式屋面雨水排水系统需 要注意的问题 虹 吸式屋面排 水为 压力流 系统 ，相 对重 力流系统，一旦发生渗露问题 ，后 果会更加严 重 ，所 以对整个 系统来 说 ，技 术要求会 更加 高，一般在设计和施工安装 当中需要注意 以下 一 些 问题 ： ( 1 ) 要避免气水混合流 的存在，如果空气直 接进入雨水斗 ，最终和传统重力式排水系统一 样 。但是，重力式排水系统在安装管道时悬吊 管有最小坡度有要求 ，而虹吸式系统的悬 吊管 安装坡度为零 。没有重力势能的作用，整个系 统无法有效进行排水。 ( 2 ) 屋面水位 ：只有 当屋 面水位达到一定 程度 时，整个系统才真正作为一个 虹吸式雨水 排放系统工作 。但是，水位必须严格控制及限 定在某一高度 ，否则屋面上累积的雨水量过大 可能导致屋面结构的变形或者破坏，甚至 出现 渗漏 。 ( 3 ) 气蚀 ：由于虹 吸系统是利用 负压排 水 的，过大的负压会导致管 内水流流速过快 ，对 于金属管道或者是金属质地的连接处产生极大 的伤害。 ( 4 ) 当管道采用HDP E 等塑料材质时，应符 合国家有关防火标准的规定。 ( 5 ) 虹吸式屋面雨水排水系统应设溢流 口或 溢流系统。 ( 6 ) 日常维修 ：虹吸系统 由于没有 电力和 机械装置 ，而且雨水以一定的流速流经管道 ， 5 0 2 o 1 2 年 0 4 月第 2 期 具有 自净 能力 。 日常 的维修工 作几 乎是没有 的 ，唯一 要做 的是定期 查看并清 洗 雨水斗 。 寒 冷地 区的雨水 口和天沟 宜考虑 电热 丝融雪 化冰措施。 ( 7 ) 虹吸排水系统计算需有专用设计软件， 其设计条件包括：雨水参数 、汇水面积及管材 特性等。虹吸雨水排水系统 的详细设计 由专业 的供货公司负责，并由其提供担保，因此应选 择有实力的专业公司进行合作。 7结语 本文结 合一个 火力发 电厂主 厂房 工程实 例 ，对虹吸式屋面雨水排水系统和重力式屋面 雨水排水系统两种方案进行 了详细的技术和经 济 比较，得 出了虹 吸式屋面雨水排水系统有较 大优势的结论 ，可以有条件 的在火力发 电厂主 厂房屋面系统 中进行推广应用， 尤其适合在使 用压型钢板材料 ，两侧设有天沟 的南方 多雨地 区的主厂房屋面使用。 目前我院设计的西安灞 桥热 电厂、宁夏水洞沟 电厂主厂房虹吸式屋面 雨水排水系统已投入使用 ，并经过 了降雨的考 验，排水效果很好 ，受到了业主及各建设方的 肯定。 参考文献： 1 C E C S 1 8 3 ：2 0 0 5 ，虹吸式屋面雨水排水系统技术 规程【 S 2 C J T 2 4 5 - 2 0 0 7 ，虹吸雨水斗 S 3 G B5 0 0 1 5 2 0 0 3，建筑给排水设计规范 S 4 GB 5 0 2 4 2 2 0 0 2 ，建筑给水排水及采暖工程施工质 量验收规范 S 5 G B 5 0 3 4 5 2 0 0 4 ，屋面工程技术规范 s