Рекомендации по проектированию систем канализации
Проблема высоты гидрозатворов
В странах Европы и у нас, при проектировании и строительстве объектов разного функционального назначения, складывается устойчивая тенденция к уменьшению толщины напольных покрытий внутренних помещений. Это накладывает существенные трудности при проектировании систем канализации, в частности при устройстве трапов в сантехнических помещениях.
Понятно, что разместить в полу с толщиной покрытия 80 или 60 мм трап с высотой гидрозатвора 60 мм невозможно. Поэтому многие производители канализационного оборудования, следуя запросам строителей, начали производить трапы и лотки с высотой гидрозатвора равной 30 мм. При этом не задумываясь, что системы внутренней канализации практически во всех странах рассчитываются из условия высоты гидрозатворов равной 50÷60 мм.
Например, в Германии и Австрии трапы и лотки с высотой гидрозатвора равной 30 мм не соответствуют нормам этих стран. Поэтому многие производители идут на различные ухищрения: предлагают трапы (лотки) с двумя, расположенными друг за другом, гидрозатворами высотой по 30 мм каждый и заявляют, что «30 + 30» дают в сумме 60 мм. Отмечу, что исследования, проведенные А.Я. Добромысловым по определению работоспособности систем канализации, доказали полную несостоятельность данного утверждения.
К чему приводит срыв гидрозатвора
Во-первых, мы не можем изменить данную тенденцию. Нет смысла доказывать, что срыв гидрозатвора только на одном маленьком трапе может привести к отравлению людей во всём здании.
Срыв гидрозатвора только на одном маленьком трапе может привести к отравлению людей во всём здании. Доказано, что вспышки Гепатита-А в наших городах напрямую связаны с неисправной системой канализации. Один пересохший трап в санузле квартиры в Гонконге послужил причиной заболевания птичьим гриппом всех жильцов этого дома. Загрязненный воздух из трапа по системе вентиляции попадал во все помещения.
Во-вторых, объяснять что-то строителям — только портить себе нервную систему, они (строители) знают всё лучше всех.
А когда этот объект начинает эксплуатироваться — возникает вопрос «кто виноват»?
Например: к нам обратилась служба эксплуатации гостиницы «Бега» (г. Москва, Беговая аллея, д. 11) по причине бессистемного срыва гидравлических затворов у ванн в разных номерах гостиницы, на разных этажах и присоединённых к разным канализационным стоякам.
При обследовании объекта наши специалисты установили, что ванны подключались к канализации через сифоны с высотой гидрозатвора менее 50 мм. После замены нестандартных сифонов на сифоны для ванн HL500-6/4” производства фирмы HL Hutterer & Lechner GmbH (Австрия) проблема была устранена.
В этом случае всё обошлось «малой кровью», заменили сифоны у ванн. Но как поменять трапы или лотки, которые вмонтированы в полы душевых или сантехнических помещений?
Следовательно, уже на стадии проектирования мы должны знать, какое оборудование (трапы, лотки, сифоны) будет применяться и так спроектировать систему канализации, чтобы она работала даже с приборами с высотой гидрозатвора равной 30 мм.
Как проектировать?
Вся надземная часть системы канализации здания зависит только от высоты гидрозатворов санитарно-технических устройств, подключенных к этой системе.
Срыв гидрозатвора происходит когда величина разрежения в канализационном стояке становится равной либо чуть превышает геометрическую высоту гидрозатвора. То есть, если к канализационному стояку подключены приборы с высотой гидрозатвора равной 30 мм, то срыв данного гидрозатвора произойдет при возникновении разрежения в канализационном стояке равным 30 мм водяного столба.
Вывод: возникающее в стояке разрежение должно быть меньше этой величины.
Есть два варианта проектирования системы канализации:
Первый вариант — мы можем подключить к одному стояку все приборы, с высотой гидрозатвора и 60, и 30 мм. В этом случае, необходимо определить пропускную способность этого стояка, при которой разрежение будет меньше 30 мм водяного столба.
Второй вариант — разделить стояки. К одному присоединим приборы с высотой гидрозатвора 60 мм, а к другому только приборы с высотой 30 мм. В этом случае первый стояк рассчитываются как всегда (на высоту гидрозатворов 50÷60 мм); второй будем рассчитывать на разрежение меньше 30 мм водяного столба.
У каждого из этих вариантов есть свои достоинства и недостатки.
В первом случае, для уменьшения величины разрежения в стояке, чтобы она не превышала 30 мм водяного столба, можем увеличить диаметр стояка. Например, вместо диаметра 110 мм – принять диаметр 160 мм. Но тогда и отводящий трубопровод (выпуск) будет иметь диаметр не менее 160 мм, что может создать дополнительные трудности для обеспечения режимов самоочищения из-за малых расходов стоков.
Во втором случае, будет два стояка диаметром по 110 мм (в зависимости от расчётных расходов), т.е. возрастут затраты на материал (трубы и соединительные детали). Зато выпуск можно сделать диаметром 110 мм и расходов хватит для обеспечения режимов самоочищения в соответствии с п.19.1 СП 30.13330.2020.
Величина разрежения в канализационном стояке
При проектировании систем канализации мы всегда пользуемся табличными значениями максимальной пропускной способности канализационного стояка (Таблицы К1 - К8 СП 30.13330.2020) в зависимости от диаметра поэтажного отвода, угла присоединения поэтажного отвода к стояку, от рабочей высоты канализационного стояка.
А также от величины разрежения в канализационном стояке. Максимальная величина разрежения в канализационном стояке регламентирована СП 30.13330.2020, а именно:
«п. 19.2 Допустимая величина разрежения (Δр) в вентилируемых и невентилируемых канализационных стояках не должна превышать 0,9 hз, где hз — высота наименьшего из гидравлических затворов санитарно-технических приборов, присоединенных к канализационному стояку»
Другими словами, при расходах, равных максимальным значениям пропускной способности, которые приведены в Таблицах К1 — К8 СП 30.13330.2020, в канализационных стояках возникает максимально допустимое разрежение равное: 0,9h3 = 0,9 x 60 = 54 мм.
В связи с вышеизложенным, при проектировании систем канализации с подключением приборов с высотой гидрозатвора равной 30 мм, пользоваться данными Таблиц К1 — К8 СП 30.13330.2020 — нельзя.
Следовательно, надо определить максимальную пропускную способность канализационного стояка в зависимости от максимально допустимого разрежения равного: 0,9h3 = 0,9 x 30 = 27 мм и диаметра поэтажного отвода, угла присоединения поэтажного отвода к стояку, от рабочей высоты канализационного стояка.
Для этого воспользуемся регламентами по расчету пропускной способности канализационных стояков, которые приведены в СП 30.13330.2020, а именно:
Подставляем полученное значение максимально допустимой величины разрежения, равное 27 мм, в формулу, можем рассчитать максимальную пропускную способность вентилируемого канализационного стояка.
Для удобства полученные результаты сведём в Таблицу 1:
Примечание:
- В таблице приведены данные для труб: ПП 110х2,7мм; ПВХ 110х3,2мм; SML 110х3,5мм; ПП 50х1,8мм; ПВХ 50х1,8мм; SML 50х3,5мм.
- Максимальная пропускная способность указана для стояков высотой более . Если высота канализационного стояка меньше , то табличные значения следует увеличить в раз.
- При применении на канализации шумопоглощающих толстостенных труб данной таблицей пользоваться нельзя, так как расчет ведётся по внутреннему диаметру трубопроводов.
При анализе расчётных данных Таблицы 1 можно сделать вывод, что применять вентилируемые канализационные стояки диаметром 50 мм, при подключении к ним сантехприборов с высотой гидрозатвора равной 30 мм, нельзя. Даже для 2-х этажных зданий (например, расход от полностью заполненной мойки составляет 1 л/с).
При определении пропускной способности невентилируемых стояков необходимо руководствоваться следующим пунктом СП 30.13330.2020:
В этом случае, для определения значений максимальной пропускной способности невентилируемого канализационного стояка , исходя из условия, что максимальное разрежение в стояке равно 27 мм водяного столба, воспользуемся методом итераций и, для удобства, полученные результаты сведём в Таблицу 2:
- В таблице приведены данные для труб: ПП 110х2,7мм; ПВХ 110х3,2мм; SML 110х3,5мм; ПП 50х1,8мм; ПВХ 50х1,8мм; SML 50х3,5мм.
- При применении на канализации шумопоглощающих толстостенных труб данной таблицей пользоваться нельзя, так как расчет ведётся по внутреннему диаметру трубопроводов.
Таблица 2 рассчитана только для стояков диаметром 110 мм (DN100). Следует обратить внимание, что для невентилируемого канализационного стояка из ПП или ПВХ высотой 5м (2 этажа) максимально допустимое разрежение равное 27 мм возникает при подключении только одного диктующего санитарно-технического прибора – унитаза (расчетный расход: 1,6 л/с).
Воздушные клапаны
Для увеличения пропускной способности невентилируемых канализационных стояков в мировой практике уже более 30 лет применяются воздушные клапаны. Впервые в России гидравлические испытания по определению пропускной способности невентилируемых канализационных стояков, оборудованных воздушными клапанами типа HL900N (HL900NECO) производства фирмы HL Hutterer & Lechner GmbH были проведены в 2002 году А.Я. Добромысловым.
Результаты испытаний этих клапанов, а также регламенты по их применению, были включены в СП 40-107-2003.
На сегодняшний день в России предлагаются и применяются воздушные клапаны разных фирм-производителей. Все клапаны отличаются по внешнему виду и размерам, но, самое главное, они отличаются по пропускной способности воздуха, что непосредственно влияет на пропускную способность канализационного стояка.
Об этом необходимо помнить при выборе того или иного воздушного клапана. Данные по пропускной способности невентилируемого стояка, оборудованного воздушным клапаном, приведенные в СП 40-107-2003, рассчитаны для сантехприборов с высотой гидрозатворов равной 60 мм. Для приборов, с высотой гидрозатвора — 30 мм, необходимо воспользоваться аналитическими заключениями, сделанными А.Я. Добромысловым при обработке результатов гидравлических испытаний.
Выводы
При открытом клапане (сброс сточной жидкости по стояку) получаем результат как у вентилируемого канализационного стояка, у которого диаметр вытяжной части меньше диаметра его сточной части. Т.е. сущность физических процессов не изменяется и описывается формулой для определения разрежений в вентилируемых канализационных стояках, но с добавлением уменьшающего коэффициента.
Несложный анализ показывает, что этот постоянный коэффициент не что иное, как функция отношения диаметров сточной и вентиляционной частей и описывается формулой:
Теперь, задавая значения и геометрические параметры системы канализации, нетрудно рассчитать пропускную способность стояка, площадь сечения вытяжной части которого меньше площади живого сечения его сточной части.
Распространённая ошибка, которую допускают монтажные организации при строительстве коттеджей: уменьшение диаметра вытяжной части канализационного стояка по отношению к сточной части, т.е. сточную часть стояка выполняют Ø110 мм, а вытяжку — Ø50 мм, тем самым, значительно уменьшая пропускную способность вентилируемого канализационного стояка.
Зная величину соотношения:
можно сделать вывод о том, насколько пропускная способность стояка с вытяжной частью меньшего диаметра отличается от пропускной способности стояка, у которого диаметры сточной и вытяжной частей равны.
Полученные данные по пропускной способности невентилируемых канализационных стояков диаметрами 50 и 110 мм (DN50 и DN100 для труб SML), оборудованных вентиляционными клапанами HL900N и HL900NECO соответственно, при подключении к ним сантехнических приборов с гидрозатворами высотой 30 мм, представим в виде Таблицы 3:
При анализе расчётных данных Таблицы 3 можно сделать точно такой же вывод, как и при анализе данных Таблицы 1: применять невентилируемые канализационные стояки диаметром 50 мм оборудованные воздушным клапаном HL900N, при подключении к ним сантехприборов с высотой гидрозатвора равной 30 мм, нельзя даже для 2-х этажных зданий (например, расход от полностью заполненной мойки составляет 1 л/с).
Таким образом, мы получили максимально допустимые значения пропускной способности для вентилируемых и невентилируемых, в том числе оборудованных воздушными клапанами, канализационных стояков, рассчитанных из условия, что высота гидрозатвора не превышает 30 мм (Таблицы 1-3).
Еще несколько рекомендаций
Если в нашем здании применяются приборы с высотой гидрозатвора 30 мм и получаются большие расчётные расходы, в этом случае можно:
— либо увеличить количество стояков (т.е. сделать их менее загруженными);
— либо скомпоновать их по приборам с одинаковой высотой гидрозатворов, как говорилось ранее, и рассчитывать стояки в зависимости от различных значений высоты гидрозатворов;
— либо увеличивать диаметры стояков, но при этом необходимо помнить, что тем самым мы увеличиваем диаметр выпуска и при малых расходах не сможем обеспечить в отводящем трубопроводе режимов самоочищения (не хватит расходов).
«Сухой» сифон
Есть ещё один способ, но мы рекомендуем использовать его как «последний аргумент».
Фирма HL Hutterer & Lechner GmbH (Австрия) и ООО «ХЛ-РУС» (Россия) выпускают трапы с вертикальным и горизонтальным выпуском, с так называемым «СУХИМ» сифоном.
Как отмечалось ранее, вода, заполняющая гидрозатвор, является препятствием для проникновения канализационных газов в жилые помещения.
Отсутствие воды в гидрозатворе может быть вызвано двумя причинами:
— либо произошёл срыв гидрозатвора (когда в канализационном стояке возникло разрежение, превышающее по величине высоту гидрозатвора);
— либо произошло пересыхание гидрозатвора (при редком использовании, при установке трапа в тёплых полах и т.п.).
В обоих случаях, «сухие» сифоны зарекомендовали себя с лучшей стороны. Даже с пересохшим или сорванным гидрозатвором «сухой» сифон со 100% гарантией предотвращает попадание канализационных газов в помещения, где могут находиться люди.
HL уже более 20 лет выпускает трапы с «сухим» сифоном. На сегодняшний день «сухой» сифон имеют трапы следующих серий: HL310NPr, HL510NPr, HL3100Pr, HL5100Pr, HL73Pr, HL540 с пропускной способностью от 0,46 до 0,8 л/с.
Надо отметить, что во всех трапах «сухие» сифоны имеют высоту гидрозатвора равную 50 мм. Поэтому, все трапы с «сухим» сифоном могут применяться в обычных системах канализации без каких-либо ограничений.
Недавно компания HL разработала и запатентовала новый «сухой» сифон Primus blue, который является дальнейшим развитием «сухого» сифона Primus. Это комбинированное запахозапирающее устройство, сочетающее в себе как механическое запирание, так и гидрозатвор, что обеспечивает абсолютную герметичность и полную защиту от канализационных газов.
Primus blue обеспечивает большую надёжность по сравнению с обычными сифонами с гидрозатвором высотой 50 мм. «Сухой» сифон Primus blue сохраняет герметичность при избыточном давлении в отводящем трубопроводе до +800 Па (80 мм вод. ст.) и при разрежении в отводящем трубопроводе до -400 Па (40 мм вод. ст.).
При разрежении свыше этой величины (40 мм вод. ст.) сифон открывается и пропускает воздух из помещения в отводящий трубопровод, снимая разрежение в нём. При выравнивании давления с атмосферным, сифон под собственным весом закрывается и надёжно запирает загрязнённый воздух (канализационные газы) в трубопроводах.
Кроме того, Primus blue устойчив к кратковременному подпору в отводящем трубопроводе до 0,5 м вод. ст., что предотвращает подтопление через трап (например, при сливе воды из ванны, присоединённой к тому же отводящему трубопроводу).
В настоящее время «сухой» сифон Primus blue применяется в трапах серий HL541 и HL90Prblue, и душевом лотке HL531Prblue. Вскоре ожидается применение такого сифона и в других моделях трапов и душевых лотков.
Новый сифон Primus blue — как он работает:
Литература:
- СП30.13330.2020 «Внутренний водопровод и канализация зданий».
- Добромыслов А.Я. «Расчёт и конструирование систем канализации зданий», Москва, «Стройиздат», 1978.
- СП 40-107-2003 «Проектирование, монтаж и эксплуатация систем канализации из полипропиленовых труб», издание официальное.
- Добромыслов А.Я. «Вентиляционные клапаны для канализационных стояков», Статья, «Трубопроводы и экология», № 4, 2002.
- Технический каталог HL31/RUS, HL Hutterer & Lechner GmbH, 2325, Austria, Himberg, Brauhausgasse 3-5.