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《給水排水雜志》2014年第六期

1試驗方法

1．1試驗裝置與儀器

本試驗采用定流量排水裝置，包括1臺電動調節閥和1臺電磁流量計。除排水層外，每層的排水橫支管上均安裝美國GEDruckPTX610（±10kPa，PTX）雙向式壓力傳感器，設置在距立管中心500mm的排水橫支管上部，壓力傳感器通過導線與控制機柜相連，將數據采集并輸送至服務器以檢測壓力波動。

1．2試驗步驟（1）如圖2所示，以15層作為排水層安裝調節閥與流量計，在1～14層安裝壓力傳感器，以壓力波動超過±400Pa作為破封的判定標準。在15層排水，檢測其下各層的壓力值，每層的最大排水流量為2．5L／s，如最大壓力波動不能達到±400Pa則依次向下增加排水層，直到壓力波動達到破封的判定標準，此時的流量可確定為系統15層的通水能力。（2）以14層作為排水層安裝調節閥與流量計，拆除15層排水立管與專用通氣管，并保證伸頂通氣條件不變。在14層排水，檢測其下各層的壓力值，并確定14層的通水能力。（3）逐層降低排水系統總高度，直至第5層排水，并檢測各排水層的通水能力。

2試驗結果

2．1雙立管系統的通水能力本試驗在15層排水，通過壓力傳感器檢測不同流量下系統的壓力波動情況如圖3所示。由圖3可知系統最大正壓波動、最大負壓波動均隨流量的增加而增大。從正負壓力曲線可以看在排水流量達到3．5L／s時，正壓、負壓波動均未達到±400Pa，在流量為4L／s時，正負壓力波動均超過破封的判定標準。因此流量在3．5～4．0L／s之間提高流量精度，如圖3分別在3．7L／s與3．8L／s時檢測各層壓力波動情況。當流量在3．8L／s時，最小負壓值為－404Pa，剛好達到破封的判定標準。因此，普通PVC－U雙立管排水系統在15層以定流量排水方式排水時，通水能力可確定為3．8L／s，此時的最大正壓值為＋420Pa。根據試驗數據，單立管系統在2L／s時的正壓、負壓值分別為＋260Pa與－427Pa，而雙立管系統在2L／s時的正壓、負壓值分別為＋185Pa與－293Pa。由此可知雙立管排水系統在緩解正壓、負壓波動方面均有明顯效果，且在負壓方面效果更加突出。筆者在考查普通PVC－U單立管排水系統的通水能力時，得出單立管系統在15層的通水能力為1．8L／s，對比單立管系統與雙立管系統的通水能力可以發現，當系統較高時雙立管系統的通水能力為單立管系統的2．1倍，在排水安全方面更加可靠。

2．2雙立管系統同等流量不同樓層的壓力分布情況在15層排水，同等流量時各樓層的最大正壓值分布情況如圖4所示。當流量大于2．5L／s時，需要增加排水層，故壓力測試樓層由13層開始。通過不同流量下的壓力分布曲線可以看出，排水流量越大，系統各層的最大壓力值越大。并且在系統9層及以下，流量隨壓力的變化規律更加明顯。對同一排水流量，雙立管排水系統各層最大壓力值隨樓層降低而增大，而單立管系統在排水層以下4層最大壓力值變化不大，因此，雙立管系統最大壓力值隨測壓樓層的變化規律更為明顯。這與雙立管系統的排水流量較大有關，當流量增大時，在排水立管頂部的水流就已經夾帶氣體以較大的速度流動，因此能夠在立管高層部分引起較大的氣壓波動，使得系統的最大壓力值隨測試樓層的變化規律更明顯。

2．3雙立管與單立管的通水能力對比普通PVC－U雙立管排水系統與單立管排水系統采用定流量排水方式在部分樓層的通水能力見表1，相應的通水能力分布見圖5．如表1所示，普通PVC－U雙立管排水系統以定流量方式排水時，系統各層的通水能力比較穩定，其變化穩定在3．8～4．1L／s，當排水總高度在系統7層和5層時，雙立管系統的通水能力分別增加了0．1L／s和0．2L／s。對比單立管與雙立管兩種系統在各層的通水能力，二者通水能力的變化幅度都比較小，整體趨勢為系統高度越低通水能力越大。雙立管系統在各層的通水能力接近單立管系統的2倍。此外，當排水系統總高度大于10層時，雙立管排水系統的正、負壓力波動均比較大，其通水能力由正壓值、負壓值共同決定，當排水系統總高度≤10層時，雙立管排水系統的負壓波動明顯大于正壓波動，負壓首先破封，其通水能力由負壓值單獨決定。而對于單立管排水系統，無論系統高度為幾層，負壓波動首先達到－400Pa，正壓值相對較小，其通水能力均由負壓值決定。

2．4系統高度對壓力的影響以15層通水能力即3．8L／s作為恒定流量排水，逐層降低排水系統總高度，研究系統高度對壓力的影響如圖6所示，相應的最大壓力波動比值見表2（Pn為5～15層最大壓力，n＝5～15）。根據圖6可知，普通PVC－U雙立管排水系統以定流量方式排水時，系統正壓、負壓波動均隨著高度降低而減小，其中負壓波動幅度較小，從15層的－404Pa變為5層的－337Pa；而正壓值減小速度大于負壓值，由系統15層的＋420Pa減小到5層的＋225Pa，衰減系數為0．536。對比單立管排水系統以15層通水能力，在各層排水時的壓力波動可知，當流量恒定時，單立管系統高度對正壓值、負壓值變化的影響均比較小。單立管系統在5層排水時，系統最大正壓波動對15層排水的衰減系數為0．739，最大負壓波動對15層排水的衰減系數為0．787。因此，雙立管系統的最大正壓波動受排水高度的影響大于單立管系統；最大負壓波動受排水高度的影響與單立管系統區別不大。

3結論

（1）單立管排水系統與雙立管排水系統采用流量排水方式時，流量大小與壓力波動之間的關系都呈現明顯的規律性，增設專用通氣管可使排水系統的通水能力總體增至原來的2倍。（2）當排水系統較高時，雙立管排水系統的通水能力由正壓值、負壓值共同決定；排水系統總高度較低時，雙立管系統的通水能力由負壓值決定。而對比單立管系統，無論系統高低，負壓波動首先達到－400Pa，正壓值相對較小，因此通水能力由負壓值決定。（3）當排水流量恒定時，隨著高度降低，雙立管系統的正壓值減小幅度明顯大于單立管系統。

作者：臧振武楊艷玲李星張哲單位：北京工業大學建筑工程學院國家住宅與居住環境工程技術研究中心