真空排水系统的原理及发展
进入21世纪以来，全球经济飞速发展，人们在生活水平大跨 步提高的同时，对绿色环保提出了更高的要求，建设一个环 保舒适的居住及工作环境成为城市发展的重点。科技正是通过 需求而推动，真空排水系统正是在这种背景下，具有环保、 节水、低成本等诸多优点，摆脱了建筑史上排水重力坡度的局 限性，使得在施工过程中管道的铺设更具灵活性，深受个性 化设计的青睐。
1860年荷兰工程师Liemur提出了真空排污系统，1950年瑞典工程师Liljendahl发明了系统中所使用的真空连接阀门装置，1980年德 国***公司为医院放射科提供专门减少衰变处理量，在室 内安装真空座便器，大大起到80％节水的效果。1987年***公 司又首次将此设计运用到住房外部的排水管而无须改变原先 内部房屋的重力排水结构，使得这一利用空气作为传输介质的 理念能将室内外排水设计完美而经济地得到结合。
使用真空的原理是一种依靠气压差产生挟裹污水的高速气 流，并把污水从器具中取走的排水系统，其具备的优势在于：
1.可以简单地解决排水沼坡，使污水可以任意地提升；
2.管道管径小，埋深浅，施工更为方便快捷；
3.没有外溢，不会污染地下水，环保程度高；
4.整体密闭性强，没有气味，清洁度高；
5.系统安全自检性强。
我们的系统主要分为室内和室外两个系统：
一、室内系统
由真空泵站（真空泵、污水泵及真空罐）、真空座便器、 控制装置（管道及真空控制阀）组成。
室内系统的工作原理是当污水达到一定水量时，
真空控制阀会自动开启。真空泵站中的真空泵使管道内 维持着0.6bar的负压，污水将以4m/s的速度通过真空管道进入真空泵站中的真空罐。真空排水避免了传统的重力 向下的排水局限性，所以管道布置具有任意性。我们可以看到地下室的洗脸盆及洗衣机的污水通过管道被提 升再进入真空罐。污水在真空罐内存储到一定水位后，污水泵 会开启，把污水排入市政管道。
室内系统的设备要求，洗脸盆、小便斗、浴缸等可采用一 般通用洁具，根据水量的不同，可以有多个洁具连接一个真空 控制阀；座便器必须由德国***公司提供的特殊真空座便 器，它保证了每次冲洗只要1升的水，并将真空控制阀整合在 座便器内，将整个系统变为一种由空气作为传输介质的负压密 闭状态之中。为了保证真空管道的承受力，一般采用抗压能 力1.0兆帕，HD－PE/SDR11标准的材质。真空泵为间歇性运作，在 管道内负压低于0.4bar时才由自动控制柜控制开启，以维持一定 的真空度。真空泵平均每天工作时间为4小时。真空罐将污水 进行收集，当达到一定液位后排放到市政下水道中。整个系统 通过PLC系统监控泵站运行。
案例介绍：上海南站
使用环境：上海铁路南站作为适应21世纪需求的标志性建筑 ，是上海铁路枢纽规划的入门，由法国设计师设计成全封闭 形高圆形顶屋面，同时，整个广场工程以站屋为中心，将广场 工程中的主要功能建筑：商场、车库及南北联系通道设于地 下。根据建筑的功能，采用污、废合流排水系统，对每个集中 点（如厕所、厨房、空调机房排水等）采用重力排水立管需 要把地下一、二层污、废水汇集到集水池中，在设潜水排水泵 提升至室外，但地下广场面积很大，集水池布置点分散，引 向室外的排出口多，若使用传统重力排水，气味将是一个很难 根本解决的问题并且众多的透气管延出屋顶，影响整个建筑 的美观。
解决方案：通过采用真空卫生排水系统，南、北广场地下 建筑内各设一套360型的一体化泵站，其真空泵站由真空收集罐 、真空泵、污水泵及自控面板组成。真空管道和每个出水点 连接，灵活绕开其他管道，接入真空泵站。在施工上，降低了 难度和施工周期，同时，密闭的真空管道不会溢出难闻的污 水气味，只需一根排气管伸出屋顶。该项目由上海华东建筑设 计研究院总设计，预计在2005年完成整个项目。
二、室外系统
***公司的室外系统包括真空泵站（污水泵、真空泵、 真空罐）、真空管道、收集箱组成。
室外系统的工作原理是不改变建筑物内原重力排水，使用 真空收集箱作为功能设备，连接其出水口，通过气动传感原理 将内部真空阀门打开，从而使进入的污水处于真空负压状态 。污水及废水就会通过收集箱吸入真空管道，再进入真空泵站 中的真空罐。室外的真空管道可以随意绕过各种障碍物，甚 至在同一沟渠内将污水管同其它管线布在同一平面。一个中心 真空泵站的辐射半径最高可达3公里而不需要另外的提升泵， 在有水系的地方可以将真空管道直接沿着桥下布管；在野外管 线长，放坡大或是地下室有卫生间，需将集水池深挖的情况 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内系统相同。
根据水量的不同，一个真空收集箱可以连接多幢低层建筑 物，其连接的真空管道最大管径在250mm。系统中每隔100m有一个 90mm管径的检查管，管道设计成波浪形和锯齿形剖面。真空泵 站可以埋入地下。系统除了泵房之外，其他地方均不耗电，既 环保，又节约了能源。
案例介绍：上海国际赛车场
使用环境：上海国际赛车场位于上海市嘉定区安亭镇，包 括占地2.5平方公里的赛车场和占地2.8平方公里的配套区，赛道 由曾经设计马来西亚“雪邦”赛道的德国Tilke公司进行设计， 从空中俯瞰整个车场呈现一个“上”字。整个赛道全长5.451公 里，且属软土地基，使得管道埋深在地下6～8m。由于赛区中 不允许建有泵站及管道，内部排水只能通过3个传统重力泵站 分级提升传递，加上赛区的管线分布只能往周边分布，造成在 下管线的分层交错情况严重，施工相当困难。赛车场将于2004 年3全部建成。
解决方案：真空系统应用在总长为5.6公里的两圈赛道看台 卫生间，总共有44个卫生间。每个卫生间包括10个马桶、20个小 便池、8个水池，峰值流量较大。我们在每圈看台的终端卫生 间内部设置一个真空泵房，分别用于解决北圈1.5公里和南圈3. 5公里的卫生间排水，总管管径最大为250mm。另外，由于赛车场 使用时的绝对高峰及非赛时期污水存留的气味，在每个真空 泵站内我们增加了空压机将残留在管底的少量污水一次性清空 ，彻底消除了隐患。
真空排水解决了建筑物内外坡度提升的难题，它的适用场 合包括：
●卫生设备使用频繁，用水费用高的场合；
●没有坡度，缺少空间，天花板低，或者其它结构上的限 制使得重力管道无法铺设的地方；
●需要重建或改造，但条件困难和地基不牢固的昂贵场合 ；
●地势比较平坦，水系复杂，地质条件不好的软土、流沙 型地带；
●污水需要从很远的地方传送到市政下水道或是污水处理 厂的地区；
真空系统相对传统的重力排水具有较大的优势，无需泵的 分段提升、检修方便、经济成本也相对较为合理。在中国的水 资源正处于紧缺的阶段，真空系统的用水量较低，而且可以 分别收集废水污水，对污水回收利用，弥补了国内往往在利用 水资源的同时又浪费的缺陷；管道埋深浅，具有很强的密闭 性，没有气味，也不会堵塞和汇漏。其诸多的优点都能够解决 重力排水的问题，所以真空系统将会推动中国排水系统的发 展，更为中国都市建设起到增添新生命力的作用。
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