随着屋面雨水排水系统的迅速发展，屋面虹吸排水系统正在获得越来越广泛的应用，特别是在大型、高档的建筑中，其作为密闭的内排水系统与传统的重力流排水系统相比，在技术上、经济上都有明显的优势。
一、虹吸排水简介
虹吸排水打破了常规的重力排水系统，利用屋顶专用雨水漏斗实现气、水分离，开始由于重力作用，使雨水管道内产生真空，不断进行排水，将传统的“重力流”变为“满管流”，而满管流会产生抽吸作用，提高排水速度；虹吸排水系统就是使排水系统在一定的水量下达到“满管流”状态的系统。管道充满水是虹吸排水的必要而充分的条件，即要达到虹吸状态，管道必须充满水，而达到了虹吸条件，管道必然是“满管流”。而当雨水量较小时，管路中无法实现满管流，虹吸排水系统只能作为重力流排水系统使用。
在降雨过程中，虹吸排水系统中由于连续不断的虹吸作用，使整个系统得以快速排放屋顶上的雨水。虹吸排水系统管道均按满管有压状态设计，雨水悬吊管可做到无坡度敷设；当产生虹吸作用时，水流速度很高，有较好的自清作用。
二、虹吸排水与重力流排水系统的比较
与传统的重力流排水相比，虹吸排水系统具有以下特点：
1、比重力系统管径小1/2至2/3，节省管道材料；
2、横管敷设不需要坡度，从而降低各专业配合难度，使建筑有效空间更大；
3、雨水斗在屋面上布点灵活，更能适应现代建筑的艺术造型，容易满足不规则屋面的雨水排放；
4、管道走向灵活，可根据各种设计要求设置，有利于现代建筑的美观要求；
5、落水管的数量少和直径小，满足了现代建筑的美观要求以及大型标志性建筑、各种大跨度屋面及高层建筑群楼的雨水排放；
6、单斗排水量大，屋面开孔少，减少屋面漏水几率，减轻屋面防水压力；
7、管道具有较强的自洁能力，不需要定期清理管道，节省管理成本；
8、管道直径小、总长度少、地下埋管少和系统安装简便，管道成本和安装费用较低，管道安装无特殊要求。
9、设计施工比较复杂，雨水斗及尾管施工时容易造成堵塞，同时在管材选用上也相对要求高一些。
三、虹吸排水的施工要点
1、雨水斗安装
雨水斗的设计是整个虹吸系统能否按设计要求工作的关键之一，它的稳流性越好，产生虹吸所需的屋面汇水高度越低，总体性能就越优越。
虹吸系统的雨水斗与普通雨水斗的主要区别在于有结构独特的空气挡板，空气挡板不仅能有效地阻止空气进入尾管，而且对由空气挡板下面流入尾管的雨水具有整流作用；其次，即使天沟内落叶等垃圾没有及时清扫，空气挡板的结构也能使排水功能不受大的影响。雨水斗上部盖有进水格栅。降雨过程中，雨水通过格栅盖侧面进入雨水斗，当屋面汇水达到一定高度时，雨水斗内的反涡流装置将阻挡空气从外界进入，同时消除涡流状态，使雨水平稳地淹没泄流进入排水管。虹吸式雨水斗最大限度地减小了天沟的积水深度，使屋面承受的雨水荷载降至最小，同时提高了雨水斗的额定流量。
●雨水斗的安装应符合以下要求:
①、雨水斗的进水口应水平安装，安装高度应保证天沟内的雨水能够通过雨水斗排净；
②、安装在钢板或不锈钢板天沟（檐沟）内的雨水斗，连接部位应采用能确保防水要求的连接方式；
③、雨水斗安装时，应在屋面防水施工完成、确认雨水管道畅通，清除流入短管内的密封膏后，再安装整流器、导流罩等部件。
2、水平管与立管的安装。
管线的安装关键是定位准确，特别是弯头、大小头、三通等处的定位。要注意系统图中标注的所有管道长度的度量均以管道中心为准，所有弯头、三通、变径接头均以与联接管中心交点为准。要特别注意水平管的标高不能任意变动，以免破坏虹吸条件。安装时要特别注意管道的配置，因为液体在管道中沿着管壁流动，当条件具备产生虹吸时也有一个过程：由重力流发展为脉冲流，再发展为气液混合流，最后为满管流。因此，施工过程中要注意正确的配置管道，采用“顺水”方式，保证管道不进入空气。
3、尾管的安装
尾管的安装时间应放在“最后”，即必须在屋面全部土建施工完成清洁后，与雨水斗的空气挡板同步施工，以完成整个虹吸系统的施工。因为尾管过早的连接，会使虹吸系统的管线过早投入运行，而屋面的水泥沙浆等会随雨水流入，并在水平管与立管管壁凝固结块，而使虹吸系统失去其功能，因此虹吸系统不可作为施工期间的雨水排水使用。
4、辅助的固定系统安装
安装固定系统的主要功能是辅助安装与固定管道。
由于虹吸系统是利用负压排水的，而当系统内负压过高时，系统内的气泡会在压力的作用下破裂，使整个管道系统产生剧烈振动，这种振动将会对整个系统或建筑物产生危害。为保证系统的正常运行，管道振动的危害是一个不容忽视的问题，如果对振动不加以防范，可能会影响建筑结构的使用寿命，也可能会导致整个系统的损坏。安装固定系统的主要功能之一是吸收这些振动，从而避免振动对建筑结构产生影响。
虹吸式雨水管道系统的固定装置包括与管道平行的方形钢导轨，管道与方形钢导轨间的连接管卡(根据不同的管径，每隔0.8至1.6米布置管卡)，用于固定钢导轨的吊架及镀锌角。安装固定系统还包括管卡配件，这些配件可以固定管道的轴向，利用锚固管卡安装在管道的固定点。
安装固定系统可以防止在刚性安装的排水系统中，由于热胀冷缩受到阻隔而产生的力对建筑结构造成的破坏；可以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。
无论是系统震动带来的外力，还是热胀冷缩引起的内力，甚至是悬挂管道承受的重力，都由连接件传至方形导轨，避免引起系统的变化，减少对于建筑结构的影响。
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。在固定系统安装过程中，要严格按照间距要求布置导向支架和固定支架的位置。
总而言之，固定系统虽然是虹吸式雨水排放系统的辅助部分，却对虹吸系统及建筑结构起到至关重要的保护的作用。
1、与排出管连接的雨水检查井应能承受水流的冲力，应采用四、虹吸排水系统安装施工中的注意事项
钢筋混凝土结构或消能井。
2、由于虹吸系统中的活塞现象，会压缩下游空气，而空气压力又会反过来影响虹吸系统正常工作，同时系统中也有少量的空气释出，因此，虹吸系统检查井内宜有排气措施。
3、雨水斗的选择安装是整个虹吸系统的能否正常工作的关键所在之一，虹吸系统雨水斗是特殊专用雨水斗，所以严格按照设计要求选用雨水斗是虹吸系统成功的关键。
4、对于汇水面积大于5000㎡的大型屋面，宜设置不少于2组独立的虹吸排水系统。
5、天沟的起点深度应根据屋面的汇水面积、坡度和虹吸式雨水斗的斗前水深确定，天沟坡度不宜小于0.003。
6、高密度聚乙烯（HDPE）悬吊管的锚固管卡宜安装在管道的端部和末端，以及Y形支管的每个方向上，2个锚固管卡之间的间距不应大于5m。当雨水斗与立管之间的悬吊管长度超过1m时，应安装带有锚固管卡的固定件，当高密度聚乙烯（HDPE）悬吊管的管径大于200mm时，在每个固定点上应使用2个锚固管卡。
7、高密度聚乙烯（HDPE）管立管的锚固管卡的间距不应大于5m，导向管卡间距不应大于15倍管径。
8、当虹吸式雨水斗的下端与悬吊管的距离不小于750mm时，在方形钢导管上或悬吊管上应增加2个侧向管卡。
9、在雨水立管的底部弯管处应设支墩或采取牢固的固定措施。
10、虹吸排水系统安装完成后，应进行密封性验收。应堵住所有雨水斗，向屋顶或天沟灌水，水位应淹没雨水斗，持续1h,雨水斗周围屋面应无渗漏现象；安装在室内的雨水管道，应根据管材和建筑高度选择整段方式或分段方式进行灌水试验，灌水高度必须达到每根立管上部雨水斗口。
五、应用案例
潍坊市奥体中体育场钢结构屋面为铝镁锰直立锁边金属屋面，总汇水面积约19869平米，屋面排水采用虹吸排水系统。
本工程屋面虹吸排水系统共设计28组落水管，共计60个雨水斗，水平悬吊管采用了De110和De125两种规格，立管采用了De110、De125和De160三种规格，集水斗与水平管之间的连接管采用了De90、De110和 De125三种规格。管材选用高密度聚乙烯（HDPE）管，这种管材能承受较大的冲击力，且不会因弯曲而破裂、折断，还具有耐腐蚀性，其抗极端温度范围也大，在-30℃~100℃，同时管子自身重量轻，施工方便，可使安装工效大大提高。本工程选用虹吸排水系统与传统重力流排水系统相比，无论是管材、管径方面，还是管道安装施工方面，都大大降低了投资成本。
本工程虹吸式屋面排水系统是设计施工一体，由一家单位完成，所以在虹吸排水系统设计阶段我方监理就介入图纸审查中。通过对初步图纸的审查，我方提出图纸不全的意见，要求设计单位将雨水斗安装方式、排水管道固定方式、消能井具体做法等在图纸上设计体现出来，以使在安装施工过程中有所依据。在具体安装施工过程中，针对HDPE管道焊接安装偏心、导向支架间距过大等问题，督促施工单位严格按要求进行整改。本工程在施工完成后我监理要求施工方对虹吸排水系统进行灌水试验，全部试验合格。最后经过多次大雨天气的检验，该虹吸系统排水通畅、屋面无积水，屋面天沟没有出现溢水现象，达到了预期设计效果。
六、结语
在现代建筑中，随着科学技术的发展、新型材料的应用，人们对建筑的实用性、美观性的要求越来越高，虹吸屋面雨水排水系统具有广泛的发展前景和空间。特别是对于大型公共建筑，如商场、机场、展馆、体育馆等建筑屋面雨水排水越来越多的采用虹吸排水技术，虹吸排水系统的快速发展必将引起屋面雨水排放系统的进一步改革。
文/王刚 李振谭 孙连东