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第七届广东泵阀展

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2022331日-42日 广州丨保利世贸博览馆

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排水系统水封的五个误区

关于排水水封的传统认识中,人们对排水水封的五个认识误区。误区中,有的仅仅在特定的点上成立,有的则是逻辑上不相关。在分析了关于排水水封的五个认识误区的基础上,依据新的水封理论,对如何摆脱这五个认识误区提出了新的见解。

误区一 水封深度越小,水封排水能力越大,而水封阻止管内气体逸出的能力越低。反之亦然。

误区二 排水立管排水时管内负压一定不能穿透水封,否则,水封必然会因管内负压的抽吸而丧失。
误区三水封只有耐住了管内-40mmH2O的负压,才能耐住管内40mmH2O的正压。
误区四 负压抽吸、正压喷溅、自虹吸、惯性晃动、蒸发和毛细作用等6项因素会对水封产生不利的影响。
误区五 水封深度不得小于50mm。

对于误区一,实际上水封深度越小,水封排水能力越大,但水封的正压阻气性能不一定降低。
通过对水封的研究和试验测试,我们得到了下面表1和表2的数据。若设定水封深度为40mm,则有表-1如下:

若设定剩余水封耐管内正压40mmH2O,则有表-2如下:

通过对水封的研究,我们发现,改变水封内、外室水面的比值(水封比)后,水封的性能会出现人们不曾关注过的变化。加大水封比后,所需的水封深度可以相应变小,水封排水能力会增大。水封比越大,所需的水封深度就越小,水封排水能力就越大。
然而,水封比过小,比如水封比为0.5时,尽管水封深度已达40mm,但经过管内-40mmH2O的负压抽吸后,水封剩余深度仅为13.3mm,水封剩余深度抗管内正压的能力也仅为20mmH2O。见表1。
如果我们要求水封剩余深度抗管内正压的能力为40mmH2O,当水封比为0.5,则水封深度必须达到53.4mm以上,经-40mmH2O的管内负压抽吸后,水封剩余深度为26.7mm,见表2。
对于误区二,通常我们习惯以钟罩式地漏的水封为例来说明水封是不能负压穿透的,因为钟罩式地漏的水封一旦被负压穿透,水封水就会被抽吸殆尽,水封丧失。其实,钟罩式地漏的水封只是水封的一种。

依据新的水封理论设计的水封(包括钟罩式地漏的水封),加大了水封比,水封就有了以下特性:a.允许负压抽吸穿透向管内进气;b.利用虹吸的抽吸作用增加水封排水量且允许虹吸穿透向管内进气;c.系统压力消失后水封剩余深度仍能恢复抗管内正压所需的能力。
对于误区三,当我们依据新的水封理论,对排水系统中所有的水封进行优化设计(加大水封比)后,水封能够耐住管内正压40mmH2O与水封是否能够耐住管内负压-40mmH2O之间就没有了必然的联系。也就是说水封能抗住管内40mmH2O的正压,并不需要水封一定要抗住管内-40mmH2O的负压。
对于误区四,在我们依据新的水封理论,对水封进行优化设计时,传统的6项破坏因素中的自虹吸和负压抽吸,已不再是力求避免的不利因素,而是有利因素,要充分的利用。这有助于提高水封的排水能力,同时,平衡管内负压,提高排水立管的排水能力。
对于误区五,在对水封进行深入研究后发现,“水封深度不得小于50mm”也是有待于商榷的。
我们知道,水封的真实意义(或功能)是当管内压力大于外界压力时,阻止管内的气体逸出,污染室内空气。所以我们最为关注的应该是管内正压时水封的表现。对于管内负压时水封的表现,我们则要求水封在管内负压作用后,不能丧失阻止管内气体逸出的功能。

水封比理论可以把我们从固有的认识误区中解脱出来

水封比理论让我们重新认识水封,全面了解水封的属性,从固有的认识误区中解脱出来。

对误区一的效果依据水封比理论,加大水封的水封比后,水封所需的初始深度相应变小。在保证水封耐管内正压力的能力同时,也提高了水封自身的排水能力。
对误区二的效果:既然新式水封要利用负压抽吸和自虹吸,系统内的压力消失后,其剩余深度必须能自动恢复抗管内正压的能力,那么,我们测试新式水封排水系统排水立管的排水能力时就不必再关注水封是否被负压穿透。
对误区三的效果:依据新的水封理论,在保证水封剩余深度能耐住的管内正压不小于40mmH2O的前提下,随着水封比的逐渐加大,与之对应的水封深度会越来越小。这就意味着水封在负压抽吸穿透时或自虹吸末期负压抽吸穿透时的负压值也越来越小。换言之,当管道内的负压值还很小,室内气体就开始穿透水封进入管内,平衡管内的负压了。
对误区四的效果:对于水封的6项破坏因素,新水封理论不再是力求避免,而是立足于利用,无利用价值再预防和保护。
关于自虹吸 加大水封比后,水封可以借助虹吸的负压抽吸作用,来提高自身的排水能力,并允许自虹吸末期的负压抽吸穿透。
关于负压抽吸 加大水封比,水封所需的初始深度相应变小。水封会在很小的管内负压作用下被穿透并向管内输送大量的空气(类似吸气阀),及时平衡和缓解管内的负压。这个特性会为提高排水立管的最大排水能力提供上升空间。
关于惯性晃动 加大水封比后,水封因管内压力波动影响而产生的晃动,会因为水封内、外室水面大小的差异或不对称而受到极大的制约。
关于正压喷溅 加大水封比后,水封因管内正压力的骤然影响而可能产生的喷溅,会因水封水容量的加大,降低其运动加速度而受到制约。
对误区五的效果:水封比理论改变了我们对水封的关注点。传统理论关注水封能否耐管内-40mmH2O的负压,并以此来证明水封能否耐住管内40mmH2O的正压。水封比理论直接关注水封能否耐管内正压40mmH2O,不关注水封能否耐得住管内-40mmH2O的负压。因为水封能否耐住管内40mmH2O的正压,与水封的水封比以及相对应的水封深度直接相关。

水封比理论的工程意义

依据新的水封理论设计水封,其具备的功能,可以完成《排水系统水封保护设计规程》CECS 172:2004中第4节“水封保护措施”中全部问题。
“规程”第4节“水封保护措施”中说:4.0.2为防止因负压抽吸而导致水封破坏,宜采取下列一项或多项措施:1.设置完善的通气系统;2.采用水封深度较高、存水量较多的存水弯;3.加大排水立管和排水横管管径;4.设置吸气阀;5.采取特殊单立管排水系统;

结论:

传统的水封理论将我们引入了误区,客观上直接影响了高层建筑排水系统整体性能的提高。新的水封理论为排水立管通水能力的提高提供了上升的空间。新的水封理论会对建立在传统水封理念基础之上的建筑排水理论、排水立管流量测试以及水封性能评估、检测产生积极影响。 新的水封理论会通过提高排水立管的通水能力,少用或不用通气管系,直接影响高层建筑排水系统的工程造价。

(来源:中建协给排水 ;如有侵权,请联系删除)

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