严寒地区屋面排水分析

翟鹏

（中国铁路设计集团有限公司 天津市 300000）

1 严寒地区环境特点分析

严寒地区主要分布在我国东北部以及北部。其气候特点非常明确，四季差别明显，气温差距较大，日照时间变化也较大；冬季尤其漫长，夏季短暂，冬季寒冷夏季凉爽。太阳高度角也随着纬度的提升变化很大。本文以我国东北部省会城市哈尔滨的建筑作为研究对象，哈尔滨的气候属于典型的严寒地区气候，冬季漫长且多雨雪，夏季短暂。严寒多雨雪的气候对屋面的排水系统有着很不好的影响。在冬季这段时间里，由于白天的光照使得屋顶部分的雪融化而晚上温度低融化的雪水冻成冰。如此循环的冻融对外排水有着非常不利的影响，一些大型的屋面在设计时往往没有考虑到这些具体的问题，造成了在建筑建成后出现水管排水不畅甚至造成水管破环、建筑损坏等一些严重的问题。

2 大型建筑冬季排水处理不畅的危害

2.1 冻害问题

冻害问题是外排水问题中所遇到的最重要的问题，其中冰凝结在排水口，阻塞排水口使得无法排水。在严寒地区冬季中午屋顶的积雪开始融化，流向积水斗，晚上流向积水口的水逐渐冻结。这种状况每天循环形成“冻融循环”，经过了很多次的冻融循环，水斗的排水口逐渐封闭，最终形成堵塞。因阻塞使得屋面积水，从而导致屋面渗透。并且水管的结冰使得水管重量增大，易造成水管的损坏和脱落。一旦水管损坏脱落就使得建筑完全丧失了屋面的排水能力，造成屋面渗透等一些情况，影响建筑的使用如图1所示。

图1 落水管结冰问题实景

2.2 建筑耐久性问题

严寒地区冬季排水不畅使得建筑屋面及其墙体受潮从而减少了墙体的寿命，因为建筑的结构如果长期受到潮湿影响会降低其强度，耐久性逐渐减弱，存在安全隐患。

2.3 影响建筑美观

在我国东北严寒地区在如此低温的作用下，雨水管破坏、漏水形成冰柱，冰柱甚至会形成安全事故。因为冰柱和水管在建筑的立面，影响建筑的美观，如图2所示。

图2 水管冻害影响建筑美观

2.4 噪音

噪声是一种震动频率杂乱无章的声音，噪音对整个建筑内的生产生活都会造成十分严重的影响。尤其是当建筑排水管发生破裂时，由于大量的空气混入水流当中，在复杂的混合流动状况下，噪声危害也变得日益严重。

3 严寒地区屋面排水方式及其特点分析

严寒地区目前普遍的排水方法按照排水位置分为内排水和外排水，内排水和外排水都有其优势和弊端。

3.1 内排水

将雨水的排水管全部敷设在室内的排水方式即建筑的内排水。在建筑中内排水不经常使用，因为它的设计流程复杂而且对于构造施工要求较高，若有一个环节出现问题就会出现屋面渗漏水等问题。内排水的优势也很显著，因内排水的落水管位于建筑外墙内侧对于检修来说很方便。在类似于哈尔滨这样的严寒地区可以有效的防治水管冻结阻塞等一些列的事故发生，也不会影响建筑的立面设计。

3.2 屋面外排水

在屋面外排水的系统中，外排水方式与内排水相反，将全部雨水管设置在室外。所有的水管不需要穿越屋面，水通过屋面水沟水管等依靠重力流下，因此设计及施工都非常简单，但是对于室外建筑的立面造型有很大的影响。根据设计不同，屋面外排水分为有组织外排水和无组织外排水。

有组织外排水中又分为檐沟外排水和天狗外排水，在一些较大规模的大型工业的厂房中主要运用天沟外排水。而在一些小规模的工业厂房以及民用建筑中则大多使用檐沟外排水策略。檐沟外排水更适合一些小型建筑。无组织排水形式在中国民居建筑中被广泛应用，其优势明显。但这种排水形式不适用于层高较高的建筑中，因为若采用无组织排水雨水下降的过程中会侵蚀墙体，从而影响其作为结构的耐久性和美观性，同时墙体潮湿会使得墙皮脱落容易引发安全事故。因其造假低廉，建造方便，在我国严寒地区的民居中也普遍采用这种排水形式。但是这种形式的弊端也很明显，即冰雪在屋面逐渐累积形成厚厚的冰层，经过长时间的积累冰层滑下会破坏建筑的檐口以及从房顶坠落，形成安全事故。如果要避免出现这种事故就需要在建筑的檐口增加一定的加热措施，使得冰柱及时融化。防治雪水融化后在檐口凝结成冰。或者在屋顶出减少雪的存量，使得雪融化之后不能形成足够大量的水涌向水管。

在我国的大部分地区都优先采用外排水的设计，这是因为与内排水相比外排水更具有可操作性以及构造简单施工方便、检修方便等优势。但是在我国的严寒地区，由于气候条件的限制，使得暴露在外的外排水很容易发生水管冻结等一些列问题，因此在严寒地区冬季首先采用内排水形式，但是因为造价、施工等问题内排水无法满足，就要在外排水的基础上增加一系列的设计来经可能减小严寒地区屋面外排水的危害。

4 总结

建筑设计中排水是其不可或缺的组成部分，排水设计的水平决定了建筑的使用和建筑的寿命。如今的严寒地区建筑屋面的排水系统中存在着种种的问题，如何优化建筑的排水方式，如何改善建筑的使用功能是严寒地区建筑设计所面临的重大问题。现在已经出现了热虹吸等辅助建筑外排水的措施。在严寒地区合理的设计使得屋面外排水能够更加高效。