虹吸式(虹吸式坐便器内部结构图)

前沿拓展：

虹吸排水系统是什么？原理是什么？组成是什么？优势又有哪些？

什么是虹吸排水系统？

虹吸排水，全称为屋面虹吸雨水排放系统，是利用伯努利方程进行排水管道内压力计算，通过管道、管配件的管径变化从而改变排水管道内的压力变化，形成满管流，在压力的作用下快速排水的系统。

虹吸（siphon）是一种流体力学现象，可以不借助泵而抽吸液体。处于较高位置的液体充满一根倒U形的管状结构（称为虹吸管）之后，开口于更低的位置。虹吸管两端液体的重量差距造成液体压力差距，液体压力差能够推动液体越过最高点，向低端排放。

一、原理

在降雨初期，利用重力原理进行排水。当降雨量加大，屋面上的水位达到一定高度时，雨水斗会自动隔空气，从而产生虹吸，系统也转变为高效的排放系统，抽吸雨水向下排放。

即利用屋面与地面高差产生的能量，在屋面积水达到一定高度时，使得管道内不进入空气，以满管流状态（即虹吸状态）排水时产生负压，管道内形成抽吸作用将雨水迅速排掉。

基于形成原理，利用“伯努利”方程，经过周密计算，有效控制和平衡管道内雨水的流速、压力，使得雨水管道在短时间内达到满管流状态（即虹吸状态），快速将雨水排出室外。

二、组成

虹吸式屋面雨水排水系统由防漩涡雨水斗、雨水悬吊管、雨水立管、埋地管、雨水出户管、45度弯头、偏心异径短束节、Y型顺水三通以及一些辅料组成。

管道设计必须满足当地国家规范并能抵抗正、负压力的管道系统均可用于虹吸系统排水管道。比如ABS、PVC、HDPE、PP、铜管、钢管和铸铁管都大量成功地用于UV系统。

1.降雨初期，系统仍处于重力流状态。水平管内水流速度较慢，水位逐渐上升；

2.随着降雨量的增加，屋面水位不断增高，管道内逐渐形成稳定的虹吸流状态，并趋于稳定；

3.当屋面水位达到计算斗前水深要求时，系统虹吸排水自然产生，否则，系统将处于重力流状态；

三、优势

传统重力式雨水排放系统是利用雨水本身重力作用，由屋面雨水斗需经过排水系统自流排放。水流夹带空气进入整个雨水排放系统，空气约占管道30-70%空间，且排水悬吊管必须具备一定坡度。

虹吸式雨水排放系统通过特制雨水斗能有效阻隔空气进入，通过全系统压力平衡计算，大大减少了雨水进入排水系统时夹带的空气量，最终达到气与水分离的效果，在管内形成满管流。利用建筑物高度与地面落差势能形成虹吸作用，屋面雨水快速排干。

虹吸排水系统与传统重力排水系统的区别：

虹吸排水特点

1、只要满足计算要求，单系统所带雨水斗个数不限；

2、雨水斗流量大，气水分流，排水速度快效果好；

3、悬吊管呈水平状态，无需做任何坡度，施工方便；

4、立管管径小，数量少，便于装修；

5、埋地管少，地面开挖工作量小，有效缩短工期；

传统重力排水特点

1、单系统所带雨水斗个数受限；

2、雨水斗流量小，气水合流，排水效果差；

3、立管管径大，数量多，交叉施工易打架；

4、埋地管多，土建工作量大，地沟易返水；

虹吸系统所用管径不仅比重力流小，而且可比重力流“少”。即一个横管，一个立管，可以上接十余个雨水斗，而重力流系统则要多根立管。

虹吸系统的立管因数量少，可利用楼梯间、立柱旁等处敷设，不占用更多的使用空间，横管也可以敷设在非敏感的公共走廊等处。

由于虹吸式排水系统能快速把屋面雨水排放，安装简便，适应现代建筑造型等优点，在国内的工程中有国家体育场（鸟巢），首都机场T3航站，**电视台新址……还有上海科技馆、广州白云机场航站楼等大面积屋面排水已经采用虹吸排水系统，在未来，将有更多的建筑物采用虹吸排水系统。

拓展知识：

虹吸式

　　虹吸式排水是液态分子间引力与位差能造成的。即利用水柱压力差，使水上升再流到低处。由于管口水面承受不同的大气压力，水会由压力大的一边流向压力小的一边，直到两边的大气压力相等，容器内的水面变成相等高度，水就会停止流动。利用虹吸现象很快就可将容器内的水抽出。

　　打个比方，在一个水缸里装有水,用一根管子一端放在水中,另一端在缸沿自然垂下,用嘴在这端端口吸气一会,然后松嘴,那么缸中的水就会从管子中流下来.因为管子呈一段弧形,像彩虹,又能起到吸水的作用,故称为虹吸现象。

　　事实上，虹吸作用并不完全是由大气压力所产生的，在真空里也能产生虹吸现象。使液体向上升的力是液体间分子的内聚力。在发生虹吸现象时，由于管内往外流的液体比流入管子内的液体多，两边的重力不平衡，所以液体就会继续沿一个方向流动。在液体流入管子里，越往上压力就越低。如果液体上升的管子很高，压力会降低到使管内产生气泡（由空气或其他成分的气体构成），虹吸管的作用高度就是由气泡的生成而决定的。因为气泡会使液体断开，气泡两端的气体分子之间的作用力减至0，从而破坏了虹吸作用，因此管子一定要装满水。在正常的大气压下，虹吸管的作用比在真空时好，因为两边管口上所受到的大气压提高了整个虹吸管内部的压力。应用实例：把充满水的胶管一端插入水中，另一端垂在盛水的容器之外，而且，出水口要低于水面。这样，水就会从容器顺着胶管流出。

虹吸式

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现在市场上的座便器的冲水原理基本是直冲式和虹吸式两种大类。虹吸式中又分旋涡式虹吸和喷射式虹吸。虹吸式马桶内有一个完整的管道，形状呈侧倒状的“S”，池壁坡度较缓，噪音问题有所改善；具有排污能力强，选净面大的特点，所以绝大多数马桶尤其是连体均采用虹吸式。最大优点就是冲水噪音小，也就是所谓的静音。容易冲掉黏附在马桶表面的脏物。缺点是：池底存水面积增大。

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