特殊单立管排水系统旋流器+内旋管.docx

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特殊单立管排水系统旋流器+内旋管

特殊单立管排水系统

文／姜文源刘彦菁李云峰

目   次

1 特殊单立管排水系统和排水系统体系------------------------------------1

2.   我国特殊单立管排水系统发展三阶段----------------------------------------------2

2.1     第一阶段，特制配件单立管排水系统阶段--------------------------------------2

2.2     第二阶段，内螺旋管单立管排水系统阶段--------------------------------------3

2.3     第三阶段，现阶段-----------------------------------------------------------4

3.   三种类型的特殊单立管排水系统.-------------------------------------------------8

3.1     管件特殊类单立管排水系统---------------------------------------------------8

3.2     管材特殊类单立管排水系统--------------------------------------------------13

3.3     管件特殊、管材特殊类单立管排水系统----------------------------------------15

4.   我国现有的特殊单立管排水系统-------------------------------------------------16

5.   排水流量测试工作-------------------------------------------------------------19

1.    特殊单立管排水系统和排水系统体系

特殊单立管排水系统是单立管排水系统的一种。

与普通单立管排水系统的区别在于特殊单立管排水系统或管件特殊，或管材特殊，或管件、管材都特殊，而不像普通单立管排水系统采用普通排水管件和普通排水管材。

因此，特殊单立管排水系统比普通单立管排水系统排水能力大，排水水力工况好。

与双立管排水系统的区别在于特殊单立管排水系统只有一根立管。

这根立管既排水也通气，而不像双立管排水系统有两根立管，一根专用于排水，一根专用于通气。

因此，特殊单立管排水系统比双立管排水系统耗用管材少，占用空间小，施工安装方便。

由此而来的排水系统体系见图1排水系统体系。

图1 排水系统体系图

2.    我国特殊单立管排水系统发展三阶段

我国特殊单立管排水系统发展共经历三个阶段，分别为：

第一阶段，特制配件单立管排水系统阶段，

第二阶段，内螺旋管单立管排水系统阶段，

第三阶段，现阶段。

2.1  第一阶段，特制配件单立管排水系统阶段

特制配件单立管排水系统现阶段又称特殊管件单立管排水系统。

特制配件单立管排水系统是特殊单立管排水系统最早问世的系统，而其中又数苏维托单立管排水系统起步最早。

在我国最早使用苏维托单立管排水系统的是北京前三门高层住宅建筑工程，其后有山西省委第二招待所和长沙市长岛饭店工程。

再其后采用的有上海、广州的一些宾馆，其采用的苏维托是从国外引进的。

苏维托系统上部特殊管件采用苏维托（当年称为混合器），下部特殊管件采用跑气器，而排水立管管材、横管管材都为普通排水管材，排水横管管件也是普通排水管件。

当年上部特殊管件除了苏维托外，还采用过环流器、环旋器、旋流器、侧流器、管流器…等。

特制配件单立管排水系统的下部特殊管件有跑气器（与苏维托配套使用）、角笛式弯头、变径弯头……等。

特制配件单立管排水系统应用在当年并不十分广泛，原因在于：

1） 特殊管件未能定型化，每一个工程要采用特殊管件都要单独设计，单独委托加工，费工费力。

2） 前三门高层住宅建筑工程作为样板并不成功，由于苏维托内壁过于粗糙，隔板上部缝隙尺寸过小，影响气流流动，因此，堵塞频繁，最后系统拆除了事，给特殊单立管排水系统的应用带来负面影响。

3） 后来江苏南通排水管厂和日本弁管株式会社共同开发铸铁材质的苏维托，取名为速微特。

开始定型批量生产，但正属我国大力推广化学建材、推广塑料管材，而铸铁材质的苏维托配套铸铁管材，与推广化学建材的大方向相悖。

因而特殊单立管排水系统的应用严重受阻，处于停滞状态。

与特制配件单立管排水系统相应的工程建设标准为《特殊单立管排水系统设计规程》CECS79：

96。

2.2  第二阶段，内螺旋管单立管排水系统阶段

化学建材，排水塑料管最先推出的是PVC-U管，在应用过程中，人们在肯定他优点的同时，如耐腐蚀性能好、质量轻、便于施工、价格低廉…等，也发现存在的一些缺点，如防火性能差、线膨胀系数大、水流噪声大…等，为之，也采取了相应的技术措施。

但对于使用者，尤其是一般居民，最直感的，也是反映最为强烈的，是水流噪声严重扰民，为此投诉不断，有关方面为此采取的相应技术措施有：

1） 改变管材结构，如芯层发泡管、空壁管；

2） 改变水流流态，如内螺旋管；

3） 既改变管材结构，又改变水流流态，如芯层发泡螺旋管、中空壁内螺旋管；

4） 改用其他塑料管材，如HDPE管、PP管等。

在以上这些措施中，内螺旋管占有相当大的比重，管材为内螺旋管的特殊单立管排水系统称为内螺旋管单立管排水系统就是从这个时候起步的。

内螺旋管单立管排水系统的使用，初衷是为了降低排水管系的水流噪声，而实际上当排水水流速度大于1.5m/s～2.5m/s时，降噪效果并不明显，倒是改善排水立管水力工况的作用相当明显。

内螺旋管是内壁有数条凸出三角形螺旋肋的圆管。

立管水流沿螺旋肋向下流动，能保持立管中心的气流通道，使气压达到平衡。

与内螺旋管配套使用的立管上部管件为旋转进水型管件，旧称侧向进水型管件，就其实质是旋流器。

内螺旋管单立管排水系统，立管水流形成旋流是靠螺旋肋，横支管水流进入管件形成旋流是靠横支管以切线方向接入管件这一结构形式。

内螺旋管的技术参数为螺旋肋的高度，高度为3.0mm。

后根据不同管确定不同高度：

dn75/2.3mm；dn110/3.0mm；dn160/3.8mm。

与内螺旋管相近，而降噪性能优于内螺旋管的管材为中空壁内螺旋管，即内、外有两层管壁，两层管壁中间为空气层的内螺旋管。

内螺旋管、中空壁内螺旋管的材质都为PVC-U，因为只有这种材质才能加工螺旋肋。

与螺旋管单立管排水系统和中空壁内螺旋管单立管排水系统相应的工程建设标准有：

《建筑排水硬聚氯乙烯内螺旋管技术规程》CECS94：

2007

《建筑排水中空壁消音硬聚氯乙烯管管道工程技术规程》CECS185：

2005

2.3  第三阶段，现阶段

特殊单立管排水系统的复苏系从同层排水方式开始。

住宅建筑在计划经济时期是福利房，到了市场经济时期，变为商品房，福利房时期，排水横支管是穿越楼板直达下层，到了商品房时期，存在一个空间所有权，上层的排水管无缘无故地直通到下层，清通、结露、渗漏等会带来一系列问题，为此，同层排水方式势在必行。

同层排水方式有三种模式，欧洲模式的墙体敷设方式，与之配套的排水系统是苏维托单立管排水系统，日本模式的地面敷设方式，与之配套的排水系统是旋流器单立管排水系统，由此而可以得出结论：

以欧洲和日本为代表的同层排水方式配套使用的排水系统为特殊单立管排水系统。

2008年10月在北京召开的中国建筑学会建筑给水排水研究分会成立会上，日本嘉宾坂上恭助先生在讲话中指出：

“特殊单立管排水系统是日本集合住宅的主导系统”。

欧洲的同层排水方式配套使用的苏维托单立管排水系统与过去相比有了一些新的变化。

主要变化有：

1）  苏维托系统的立管底部以泄压管替代了跑气器。

2）  苏维托的材质以HDPE为主，因为铸铁材质的苏维托成型困难，成品率低。

而HDPE材质的苏维托从中间一剖为二，成型后热熔连接成整体，内壁光滑不挂丝，不易堵塞，外壁预留上下两排，三个方向的6个预留接口，需要连接排水横支管或通气管，现场切割非常方便。

同时一种立管管径一种型式，大大简化了苏维托的规格品种。

3）  名称的改动，在第一阶段，苏维托被称为混合器，这个名称含有三层意思：

一是兼有排水和通气功能；

二是气、水在该管件中混合，在跑气器中分离；

三是立管水流和横支管水流在管件下部混合区混合。

但这三层意思并不能明确表达清楚，不如苏维托音译的名称贴切，音译的名称中，有称苏维托、苏维脱、苏维特、速微特的，以苏维托为最佳。

在第一阶段，曾经用过的一些上部特殊管件，如环流器、环旋器、侧流器…等，由于占用空间多、成型难度大等原因，不再继续使用。

日本的同层排水方式配套使用的是旋流器单立管排水系统。

日本有一个特殊单立管排水系统协会，下有7个成员单位，生产着各不相同的特殊管件和特殊单立管排水系统，先后将特殊单立管排水技术介绍到中国来。

也同时引进了一些新的理念，如：

1） 引进了加强型旋流器；

2） 引进了加强型螺旋管。

旋流器和螺旋管形成的水流均为逆时针方向，以符合北半球因地球自转而造成垂直管段水流特征。

3） 管材和管件可采用相同材质，也可采用不同材质。

管材采用PVC-U塑料管，便于加工螺旋肋，而旋流器管件采用铸铁材质，既便于加工成型，也有利于防火、阻火。

充分发挥了不同材质的各自优势。

4） 连接方式采用压盖法兰连接方式。

这种连接方式我们并不陌生。

曾用于承插式排水铸铁管柔性抗震接口。

这种连接方式的优点除了柔性，可曲挠抗震外，还可用于管材、管件不同材质时的连接，也可用于不同外径的管材与管件的连接（只需调整密封圈的内径），此外，由于承口有一定深度，调节相应的插入深度可以解决管材因温度变化而带来的纵向位移问题，毋需设置伸缩节。

在实施欧洲模式同层排水方式和日本模式同层排水方式过程中，对建筑排水的某种领域也起了推动、促进和完善作用，如：

1） 器具通气管、环型通气管的连接。

当排水系统为双立管系统时，器具通气管、环形通气管接至通气立管即可。

当没有通气立管而为了改善排水管系的水力工况又需设置器具通气管、环形通气管时，这就是一个难题，现在好了，只需将器具通气管、环形通气管的终端接至特殊单立管排水系统上部特殊管件的接口处即可。

2） 设置偏置管时的技术措施。

排水立管不能一统到底，而是中间要拐个弯，这就称为偏置管。

在工程中，我们不提倡设置偏置管，因为对排水工况不利，但工程中有时偏置管又是不可避免的。

当工程中有偏置管时，宜设置辅助通气管来平衡管系内气压，辅助通气管的一端接自偏置管上方排水立管的特殊管件处，辅助通气管的另一端接至偏置管下方的排水立管特殊管件处或排水横干管上。

3） 欧洲的苏维托系统和日本的旋流器系统都不按终限理论来确定排水立管的最大排水能力，而是按测试塔测试结果决定排水立管的最大排水能力，这是一个发展。

这个发展意味着排水流量的计算进入了第三阶段，即从经验法进至终限理论，又从终限理论进至测试塔实测。

4） 排水立管的最大排水能力不是定值，而是变值。

这又是一个新的概念，排水立管的排水能力随立管的高度而减小。

日本和欧洲都有测试塔，欧洲的测试塔高度不高，而日本的测试塔高度高，数量也多。

同样的管件在不同高度的测试塔测出的结果不相同，同样的管件在同一测试塔的不同高度测出的结果也不相同。

这就给人们以启示，排水流量随立管高度的变化而变化，高度越高，数值越小。

终限理论是正确的，但有高度限制，超过一定高度要建立新的理论。

这就像牛顿定律只适用在地球上的物体，当速度超过一个限值，物件就不再遵循地心引力的定律了。

5） 关于塑料管的应用范围是否限制在建筑高度100m以内。

根据欧洲和日本的工程案例，塑料管的应用在100m以内与100m以外没有技术上的差别，包括防火、阻火措施。

对高度的限制在于排水流量而不是建筑高度。

在这些新技术、新理念的影响下，我国的特殊单立管排水系统也发生了质的飞跃，突出的例子有：

1） 我国自主研发螺旋肋旋流器。

这是内螺旋管和特殊管件的良性组合。

在普通旋流器内壁设置12条逆时针方向的螺旋肋，使排水立管水流和排水横支管水流都形成旋流。

而且不易堵塞，因为螺旋肋的高度是与螺旋管内螺旋肋的高度相同，一般仅为3mm左右。

2） 建立我国的旋流器系列。

旋流器产品有普通型旋流器、加强型旋流器，加强型旋流器又有导流叶片型和螺旋肋型…等，形成了一个较完整的旋流器系列。

3） 排水流量测试方法的确定和测试工作的进行。

了解了欧洲的流量测试方法，又了解了日本的流量测试方法，结合中国的国情和测试现场的实际情况，从而形成了我国现阶段的排水流量测试方法，再根据这个测试方法进行了特殊单立管排水系统和普通单立管排水系统、双立管排水系统的流量测试工作。

4） 相关工程建设标准的制订。

目前与特殊单立管排水系统有关的工程建设标准和国家标准设计图集有：

《AD型特殊单立管排水系统技术规程》CECS232：

2007

《苏维托单立管排水系统技术规程》CECSXXX：

200X（在编）

《特殊单立管排水系统技术规程》CECS79：

200X（在编）

《建筑排水导叶型旋流接头应用技术规程》CECSXXX：

200X（在编）

《建筑排水复合管道技术规程》CJJXXX-200X（在编）

国家建筑标准设计图集《建筑排水特殊单立管系统安装》XXSS410

3.    三种类型的特殊单立管排水系统

经历了这几个阶段，我国形成了包括三种类型的特殊单立管排水系统体系，见图2。

管件特殊类单立管排水系统

特殊单立管排水系统            管材特殊类单立管排水系统

管件特殊、管材特殊类单立管排水系统

图2 特殊单立管排水系统体系

3.1      管件特殊类单立管排水系统

管件特殊类单立管排水系统的特点是管件特殊，而且只是排水立管的管件特殊，管材不特殊，横管的管件也不特殊。

特殊管件又包括两种，一种为上部特殊管件，用于排水立管与排水横支管的连接部位。

一种为下部特殊管件，用于排水立管底部。

上部特殊管件有两种：

1）苏维托，用于苏维托单立管排水系统的特殊管件。

2）旋流器，用于旋流器单立管排水系统的特殊管件。

3.1.1      苏维托

苏维托如图3所示：

图3 苏维托内部构造和工作原理

苏维托。

旧称混合器、混和器。

为设在排水立管上，用于排水横支管与排水立管相连接的特殊管件。

具有能消除水舌现象、满足气水混合、减缓立管中水流速度等功能要求的特殊管件。

苏维托用隔板将立管水流与横支管水流隔开，以解决横支管水流在出流时形成的水舌现象和气流通道不受影响，这就是隔板分流技术。

苏维托的构造有隔板、缝隙等，各部分的功能要求如下：

（1）   档板——使横支管水流和立管水流在水流方向改变前不互相干扰，不产生影水舌现象，又称档板分流。

档板将苏维托内部分成两个空间：

立管水流腔、横支管水流腔。

（2）   档板上部缝隙——空气通道，使立管和横支管内的空气能够流通，降低管道系统内存的压力波动。

（3）   乙字管——连接立管和苏维托本体，客观上起限制立管水流速度、有消能作用（乙字管可带可不带）。

（4）   预留接口——用于连接排水横支管，也可用于连接通气管，有时也可以用作检查口（接口数量为什么那么多）预留接口可上下两排或一排（上排口径大，下排口径小）可单向、双向或三向。

（5）   底坡——使立管水流能顺畅地流入下部排水立管（60°，也有用45°的）。

（6）   断面——立管水流流经断面不小于立管内径。

（7）   轴线对准——上下立管中轴线、横支管中心均应对准。

苏维托的材质有铸铁的，也有塑料的。

塑料有HDPE的，也有PVC-U的，铸铁材质脱模困难，要保证档板上部缝隙有一定难度，HDPE材质有较大优势，PVC-U材质由于质地偏脆性，实际成品较少。

HDPE材质苏维托的外形见图4。

图4 苏维托外形图

苏维托也有不同类型，如：

1）    按有无乙字管分：

有乙字管的，无乙字管的；

2）    按乙字管形状分：

有扭转形，有不扭转的；

3）    按档板形状分：

有直档板、折形档板、弧形档板；

4）    按底坡角度分：

有60°的，有45°的；

5）    按预留接口数量分：

有双排的，有单排的，有三向预留的，双向预留的，单向预留的等。

苏维托下部管件曾采用过跑气器。

跑气器内立管水流直接冲击凸块，水流噪声较大，安装位置低，影响卫生器具使用人员，现在都用泄压管替代跑气器。

跑气器的构造和安装见图5、图6。

泄压管安装图见图7。

图5 跑气器                      图6 跑气器安装图

图7 泄压管安装图

泄压管从排水立管接出，弯曲向下，再水平走向，终端接至排水横干管气水分离段，由垂直管段和水平管段组成。

管径与排水立管同径或小一级，当底层卫生器具不单独排出时，也可用作底层排水用，因此泄压管兼有通气泄压和底层排水双重功能。

3.1.2      旋流器

旋流器为能使水流形成旋流的特殊管件。

当水流形成旋流时，就同时保证管中心的气流通道。

旋流器已形成系列。

见图8所示。

普通型旋流器                  扩容

（旋转进水型管件）               不扩容

旋流器                                              对置导叶型旋流器

                                  导叶型旋流器

             加强型旋流器                          上下导叶型旋流器

                                  螺旋肋旋流器

图8 旋流器系列

普通型旋流器，即旋转进水型管件，旧称侧向进水型管件，横支管以切线方向接入管件形成旋流，但旋流力度不大，同时对立管水流不形成影响。

因此普通型旋流器一般与螺旋管配套设置。

普通型旋流器分扩容和不扩容两种，不扩容的普通型旋流器见图9。

图9 普通型旋流器

加强型旋流器即在管件内设置导流叶片或螺旋肋等装置的旋流器，能对横支管水流和立管水流都形成旋流的旋流器。

普通型旋流器和加强型旋流器的区别见表1。

表1 普通型旋流器和加强型旋流器的区别

项目

普通型旋流器

加强型旋流器

构造特征

横支管以切线方向接入管件

管件内设置导流叶片、螺旋肋…等装置

旋流特征

横支管水流为旋流

横支管水流和立管水流都为旋流

旋流器为上部特殊管件，与之配套的下部特殊管件有：

1）    变径弯头（出水口管径大于进水口管径）

2）    大曲率半径弯头（曲率半径/管径＞1）

3）    导流叶片弯头（有1～2片导流叶片）

4）    角笛式弯头（外形似角笛的弯头）

5）    变断面弯头（过流断面为蛋形、椭圆形）

以上可以组合，如变径弯头和大曲率半径组合成为大曲率半径变径弯头等。

3.1.3      关于苏维托和旋流器的地域特点

一个奇怪的现象，欧洲地区的特殊单立管排水系统采用的是苏维托系统。

日本地区的特殊单立管排水系统采用的是旋流器系统。

和有关方面探讨的结果是：

1） 欧洲有HDPE材质的塑料，而日本的塑料则以PVC-U为主，而PVC-U不太适合做成苏维托那样的大型注塑件。

2） 苏维托首创于欧洲，而应用情况良好，欧洲的建筑高度也不高，苏维托系统完全能适应排水流量的要求。

3） 日本曾有过铸铁材质的苏维托，如弁管株式会社，但在亚洲金融危机过后，有关生产厂家便不见提起。

3.2      管材特殊类单立管排水系统

管材特殊类单立管排水系统的特点是管材特殊，特殊管材也仅限于排水立管，排水横管还是普通排水管材。

特殊管材就是指内螺旋管，旧称螺旋管，内螺旋管在我国也已形成系列，见图10。

普通型PVC-U内螺旋管

普通型内螺旋管

内螺旋管                                    中空壁PVC-U内螺旋管

                     加强型PVC-U内螺旋管

加强型内螺旋管

                  加强型钢塑复合螺旋管

图10 内螺旋管系列

内螺旋管是从普通型内螺旋管起步的。

内壁有数条凸出三角形螺旋肋的圆管是为内螺旋管。

而加强型内螺旋管则是在螺旋肋数量和螺距等方面作了强化处理的内螺旋管。

普通型内螺旋管的技术参数只规定螺旋肋高度，我们称之为单要素控制，而加强型内螺旋管技术参数规定了螺旋方向、螺旋肋高度、螺旋肋的数量和螺距，俗称四要素控制，具体规定如下：

1）螺旋方向（北半球旋流逆时针方向）

2）螺旋肋高度（2.3mm/dn75、3.3mm/dn110）

3）螺旋肋数量（12条/dn75、12条/dn110）

4）螺距（600mm/dn75、760mm/dn110）

四要素缺一不可，其中螺旋肋数量、螺距两要素是主要要素，螺旋方向是前提。

普通型内螺旋管和加强型内螺旋管的对比见表2。

表2 普通型内螺旋管和加强型内螺旋管比较

项目

普通型内螺旋管

加强型内螺旋管

螺旋肋数量

4/6/8根

12/12/–根

螺旋方向

未作规定

逆时针方向

螺旋肋高度

2.3/3.0/3.8

2.3/3.0/-

螺距（mm）

1500～2500

600/760/-

3.3      管件特殊、管材特殊类单立管排水系统

管件特殊、管材特殊类单立管排水系统的特点是管件特殊、管材也特殊，当然这也限于排水立管。

排水横管还是普通排水管材、普通排水管件。

管件特殊、管材特殊类单立管排水系统中，排水立管管材采用普通型内螺旋管、上部特殊管件采用普通型旋流器为内螺旋管单立管排水系统。

排水立管管材采用加强型内螺旋管，上部特殊管件采用加强型旋流器的为AD型单立管排水系统，具体内容见下一章。

4.    我国现有的特殊单立管排水系统

我国现有的特殊单立管排水系统目前有6种系统，但其他系统已在研发之中，已有的6种系统为：

1）苏维托单立管排水系统（简称苏维托系统）

2）CHT型单立管排水系统（简称CHT系统）

3）漩流降噪单立管排水系统（简称漩流降噪系统）

4）中空壁PVC-U内螺旋管单立管排水系统（简称中空壁内螺旋管系统）

5）内螺旋管单立管排水系统（简称内螺旋管系统）

6）AD型单立管排水系统（简称AD系统）

下面列表说明：

表3 特殊单立管排水系统

苏维托系统

CHT系统

漩流降噪系统

中空壁内螺旋管系统

内螺旋管系统

AD系统

立管上部特殊管件

苏维托

CHT型接头

漩流降噪接头

中空壁PVC-U管件

普通型旋流器

AD型细长接头

立管下部特殊管件

泄压管

CHT变径弯头+S4-S直管接头

漩流降噪弯头

中空壁变径弯头

变径弯头

AD型底部接头

立管管材

普通排水管材

排水铸铁管

PVC-U光壁管

PVC-U内螺旋管

中空壁PVC-U内螺旋管

普通型内螺旋管

加强型螺旋管

横管管材

普通排水管材

排水普通管材

排水普通管材

中空壁PVC-U管材

普通排水管材

普通排水管材

横管管件

普通排水管件

排水普通管件

排水普通管件

中空壁PVC-U管件

普通排水管件

普通排水管件

CHT型接头见图11。

CB-4S型接头见图12，图