真空排水系統(tǒng)的原理及發(fā)展
進入21世紀以來，全球經(jīng)濟飛速發(fā)展,，人們在生活水平大跨 步提高的同時,，對綠色環(huán)保提出了更高的要求，建設一個環(huán) 保舒適的居住及工作環(huán)境成為城市發(fā)展的重點,?？萍颊峭ㄟ^ 需求而推動，真空排水系統(tǒng)正是在這種背景下，具有環(huán)保,、 節(jié)水,、低成本等諸多優(yōu)點，擺脫了建筑史上排水重力坡度的局 限性,，使得在施工過程中管道的鋪設更具靈活性,，深受個性 化設計的青睞。
1860年荷蘭工程師Liemur提出了真空排污系統(tǒng),，1950年瑞典工程師Liljendahl發(fā)明了系統(tǒng)中所使用的真空連接閥門裝置,，1980年德 國***公司為醫(yī)院放射科提供專門減少衰變處理量，在室 內(nèi)安裝真空座便器,，大大起到80％節(jié)水的效果,。1987年***公 司又首次將此設計運用到住房外部的排水管而無須改變原先 內(nèi)部房屋的重力排水結構，使得這一利用空氣作為傳輸介質(zhì)的 理念能將室內(nèi)外排水設計完美而經(jīng)濟地得到結合,。
使用真空的原理是一種依靠氣壓差產(chǎn)生挾裹污水的高速氣 流,，并把污水從器具中取走的排水系統(tǒng)，其具備的優(yōu)勢在于：
1.可以簡單地解決排水沼坡,，使污水可以任意地提升,；
2.管道管徑小，埋深淺,，施工更為方便快捷,；
3.沒有外溢，不會污染地下水,，環(huán)保程度高,；
4.整體密閉性強，沒有氣味,，清潔度高,；
5.系統(tǒng)安全自檢性強。
我們的系統(tǒng)主要分為室內(nèi)和室外兩個系統(tǒng)：
一,、室內(nèi)系統(tǒng)
由真空泵站（真空泵,、污水泵及真空罐）、真空座便器,、 控制裝置（管道及真空控制閥）組成,。
室內(nèi)系統(tǒng)的工作原理是當污水達到一定水量時，
真空控制閥會自動開啟,。真空泵站中的真空泵使管道內(nèi) 維持著0.6bar的負壓,，污水將以4m/s的速度通過真空管道進入真空泵站中的真空罐。真空排水避免了傳統(tǒng)的重力 向下的排水局限性,，所以管道布置具有任意性,。我們可以看到地下室的洗臉盆及洗衣機的污水通過管道被提 升再進入真空罐,。污水在真空罐內(nèi)存儲到一定水位后，污水泵 會開啟,，把污水排入市政管道。
室內(nèi)系統(tǒng)的設備要求,，洗臉盆,、小便斗、浴缸等可采用一 般通用潔具,，根據(jù)水量的不同,，可以有多個潔具連接一個真空 控制閥；座便器必須由德國***公司提供的特殊真空座便 器,，它保證了每次沖洗只要1升的水,，并將真空控制閥整合在 座便器內(nèi)，將整個系統(tǒng)變?yōu)橐环N由空氣作為傳輸介質(zhì)的負壓密 閉狀態(tài)之中,。為了保證真空管道的承受力,，一般采用抗壓能 力1.0兆帕，HD－PE/SDR11標準的材質(zhì),。真空泵為間歇性運作,，在 管道內(nèi)負壓低于0.4bar時才由自動控制柜控制開啟，以維持一定 的真空度,。真空泵平均每天工作時間為4小時,。真空罐將污水 進行收集，當達到一定液位后排放到市政下水道中,。整個系統(tǒng) 通過PLC系統(tǒng)監(jiān)控泵站運行,。
案例介紹：上海南站
使用環(huán)境：上海鐵路南站作為適應21世紀需求的標志性建筑 ，是上海鐵路樞紐規(guī)劃的入門,，由法國設計師設計成全封閉 形高圓形頂屋面,，同時，整個廣場工程以站屋為中心,，將廣場 工程中的主要功能建筑：商場,、車庫及南北聯(lián)系通道設于地 下。根據(jù)建筑的功能,，采用污,、廢合流排水系統(tǒng)，對每個集中 點（如廁所,、廚房,、空調(diào)機房排水等）采用重力排水立管需 要把地下一、二層污,、廢水匯集到集水池中,，在設潛水排水泵 提升至室外,，但地下廣場面積很大，集水池布置點分散,，引 向室外的排出口多,，若使用傳統(tǒng)重力排水，氣味將是一個很難 根本解決的問題并且眾多的透氣管延出屋頂,，影響整個建筑 的美觀,。
解決方案：通過采用真空衛(wèi)生排水系統(tǒng)，南,、北廣場地下 建筑內(nèi)各設一套360型的一體化泵站,，其真空泵站由真空收集罐 、真空泵,、污水泵及自控面板組成,。真空管道和每個出水點 連接，靈活繞開其他管道,，接入真空泵站,。在施工上，降低了 難度和施工周期,，同時,，密閉的真空管道不會溢出難聞的污 水氣味，只需一根排氣管伸出屋頂,。該項目由上海華東建筑設 計研究院總設計,，預計在2005年完成整個項目。
二,、室外系統(tǒng)
***公司的室外系統(tǒng)包括真空泵站（污水泵,、真空泵、 真空罐）,、真空管道,、收集箱組成。
室外系統(tǒng)的工作原理是不改變建筑物內(nèi)原重力排水,，使用 真空收集箱作為功能設備,，連接其出水口，通過氣動傳感原理 將內(nèi)部真空閥門打開,，從而使進入的污水處于真空負壓狀態(tài) ,。污水及廢水就會通過收集箱吸入真空管道，再進入真空泵站 中的真空罐,。室外的真空管道可以隨意繞過各種障礙物,，甚 至在同一溝渠內(nèi)將污水管同其它管線布在同一平面。一個中心 真空泵站的輻射半徑最高可達3公里而不需要另外的提升泵,， 在有水系的地方可以將真空管道直接沿著橋下布管,；在野外管 線長,，放坡大或是地下室有衛(wèi)生間，需將集水池深挖的情況 下,，真空管道只需埋深地下60cm至1.2m,。真空泵站的工作原理和室內(nèi)系統(tǒng)相同。
根據(jù)水量的不同,，一個真空收集箱可以連接多幢低層建筑 物,，其連接的真空管道最大管徑在250mm。系統(tǒng)中每隔100m有一個 90mm管徑的檢查管,，管道設計成波浪形和鋸齒形剖面。真空泵 站可以埋入地下,。系統(tǒng)除了泵房之外,，其他地方均不耗電，既 環(huán)保,，又節(jié)約了能源,。
案例介紹：上海國際賽車場
使用環(huán)境：上海國際賽車場位于上海市嘉定區(qū)安亭鎮(zhèn)，包 括占地2.5平方公里的賽車場和占地2.8平方公里的配套區(qū),，賽道 由曾經(jīng)設計馬來西亞“雪邦”賽道的德國Tilke公司進行設計,， 從空中俯瞰整個車場呈現(xiàn)一個“上”字。整個賽道全長5.451公 里,，且屬軟土地基,，使得管道埋深在地下6～8m。由于賽區(qū)中 不允許建有泵站及管道,，內(nèi)部排水只能通過3個傳統(tǒng)重力泵站 分級提升傳遞,，加上賽區(qū)的管線分布只能往周邊分布，造成在 下管線的分層交錯情況嚴重,，施工相當困難,。賽車場將于2004 年3全部建成。
解決方案：真空系統(tǒng)應用在總長為5.6公里的兩圈賽道看臺 衛(wèi)生間,，總共有44個衛(wèi)生間,。每個衛(wèi)生間包括10個馬桶、20個小 便池,、8個水池,，峰值流量較大。我們在每圈看臺的終端衛(wèi)生 間內(nèi)部設置一個真空泵房,，分別用于解決北圈1.5公里和南圈3. 5公里的衛(wèi)生間排水,，總管管徑最大為250mm。另外,，由于賽車場 使用時的絕對高峰及非賽時期污水存留的氣味,，在每個真空 泵站內(nèi)我們增加了空壓機將殘留在管底的少量污水一次性清空 ,，徹底消除了隱患。
真空排水解決了建筑物內(nèi)外坡度提升的難題,，它的適用場 合包括：
●衛(wèi)生設備使用頻繁,，用水費用高的場合；
●沒有坡度,，缺少空間,，天花板低，或者其它結構上的限 制使得重力管道無法鋪設的地方,；
●需要重建或改造,，但條件困難和地基不牢固的昂貴場合 ；
●地勢比較平坦,，水系復雜,，地質(zhì)條件不好的軟土、流沙 型地帶,；
●污水需要從很遠的地方傳送到市政下水道或是污水處理 廠的地區(qū),；
真空系統(tǒng)相對傳統(tǒng)的重力排水具有較大的優(yōu)勢，無需泵的 分段提升,、檢修方便,、經(jīng)濟成本也相對較為合理。在中國的水 資源正處于緊缺的階段,，真空系統(tǒng)的用水量較低,，而且可以 分別收集廢水污水，對污水回收利用,，彌補了國內(nèi)往往在利用 水資源的同時又浪費的缺陷,；管道埋深淺，具有很強的密閉 性,，沒有氣味,，也不會堵塞和匯漏。其諸多的優(yōu)點都能夠解決 重力排水的問題,，所以真空系統(tǒng)將會推動中國排水系統(tǒng)的發(fā) 展,，更為中國都市建設起到增添新生命力的作用。
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