Piony deszczowe, albo inaczej rury spustowe, mogą odprowadzać wodę deszczowa bezpośrednio na teren, lub pośrednio do kanalizacji deszczowej lub ogólnospławnej. W tym ostatnim przypadku połączenie pionu z siecią sanitarną musi być wykonane za pomocą zamknięcia syfonowego, chroniącego przed przenikaniem gazów kanałowych. Według normy PN-EN 12056-3, minimalna średnica rury odpływowej, do której podłączony jest pion deszczowy wynosi 100mm.
Średnica rur spustowych (wewnętrzna) jest zależna od systemu rurowego. Przy projektowaniu zaleca się przyjmować stopień wypełnienia pionów równy 33% (0,33), chyba że przepisy lokalne mówią inaczej. Przepustowość rur spustowych w zależności od średnicy i stopnia wypełnienia należy przyjmować według tabeli 1.
Tabela1. Przepustowość pionowych rur spustowych
Uwaga: Równanie Wyly’ego Eatona
gdzie:
- QRWP – przepustowość pionu w l/s
- kb– chropowatość rury w mm (tutaj przyjęto 0,25mm)
- dj – wewnętrzna sednica rury spustowej w mm
- f – stopień wypełnienia, wielkość bezwymiarowa
Jeśli rura spustowa ma odsadzkę o kącie nachylenia ≥ 10° ( w przybliżeniu 180 mm/m) , odsadzkę tę można pominąć i rurę traktować jako pionową na całej długości. Jeśli odsadzka ma kąt < 10°, pion traktuje się jak rury kolektora. Średnica kolektora musi być dobrana na podstawie oczekiwanej szybkości przepływu i przyjętego poziomu wypełnienia. Współczynnik wypełnienia zgodnie z Polską Normą PN – EN 12056-3 nie powinien przekraczać 0,7 (70%). Rysunek poglądowy poniżej.
Przy dachach stromych piony deszczowe są usytuowane standardowo na zewnętrznej elewacji budynku. Ich zakończenie może znajdować się nad poziomem terenu, lub poniżej poziomu terenu (zob. rys. poniżej). W pierwszym przypadku (A), pion kończy się około 20 cm nad ziemią, przechodząc w kolano o kącie 67-90°. W drugim (B), pion sprowadzony jest pod ziemię i połączony z kanalizacją deszczową, lub systemem rozsączającym. Rura pozioma, odpływowa powinna być w tym wypadku wykonana poniżej strefy przemarzania gruntu. Sam pion musi mieć w tym przypadku osadnik.
Rys. Piony deszczowe zewnętrzne. A-zakończone nad poziomem gruntu, z odprowadzaniem wody bezpośrednio na poziom terenu, B – połączone z kanalizacją deszczową, ogólnospławną, lub systemem rozsączającym. Ozn. 1- rynna, 2- pion deszczowy, 3- rura żeliwna, 4- czyszczak (rewizja), 5- przewód odpływowy, X – średnica pionu (wymiar zależny od producenta i systemu)
W starszych rozwiązaniach, przy rurach spustowych z blachy stalowej, pion na wysokości 2m ponad poziomem terenu przechodził w rurę żeliwną , na końcu której, ponad poziomem terenu, mocowany był czyszczak. Obecnie, przy pionach z tworzyw sztucznych stosowane są czyszczaki mocowane na pionie, jak i tzw. studzienki osadnikowe, mocowane na poziomie terenu.
Rys. Osadnik rynnowy (czyszczak) do montażu w ziemi. (Marley)
Piony deszczowe zewnętrzne mocowane są do elewacji uchwytami o rozstawie zależnym od materiału jak i wymagań producenta systemu. Rury spustowe z blachy stalowej powinny być mocowane nie rzadziej niż co 3m. Rury z tworzyw sztucznych mają bardziej zagęszczony rozstaw uchwytów, od 1,5-2,0m.
Piony wewnętrzne – stosowane są dla dachów płaskich. Dach taki posiada spadek do środka budynku, zwykle o konstrukcji kopertowej. (Rys. obok).
Rys (Po prawej). Różne rozwiązania odwodnienia dachu płaskiego w układzie kopertowym. 1- najwyższa krawędź dachu, 2- tzw. linie koszowe, 3- wpusty dachowe, 4- kierunki przepływu wody deszczowej (źr. Izolacje styropianowe w budownictwie. Poradnik dla projektantów. Termo Organika Kraków 2005)
Piony deszczowe umieszcza się w najniższych miejscach dachu. Ich zakończeniem jest wpust dachowy z ochronną kratką osadnikową, zamocowany w sposób szczelny do konstrukcji dachu. Projektowanie pionów deszczowych powinno uwzględniać konstrukcję i przeznaczenie pomieszczeń wewnątrz budynku. Zabrania się prowadzić piony przez pomieszczenia mieszkalne. Zwykle do tego celu służą klatki schodowe, lub specjalne szyby techniczne.
Piony deszczowe wewnętrzne muszą być odporne na ciśnienie równe 1,5 krotnej wysokości budynku. W praktyce szczelność pionów sprawdza się przez ich całkowite wypełnienie wodą (aż po dach), po uprzednim zatkaniu odpływu z budynku. Z uwagi na zbyt małą odporność na ciśnienie połączeń kielichowych, do montażu pionów deszczowych wewnętrznych stosuje się technologie tworzywowe zgrzewane i klejone, jak i rury z żeliwa sferoidalnego. Dawnej wykorzystywano też do tego celu rury stalowe spawane, jednak ich mała odporność na korozję wyeliminowała tę technologię z rynku.
Wpusty dachowe należy umieszczać w minimalnej odległości do brzegu dachu rzędu 0,5m.
Rys. Nieprawidłowe i prawidłowe umieszczenie wpustu przy brzegu dachu.
Ilość wpustów dachowych zależy od wydajności pojedynczego pionu spustowego i powierzchni dachu. Podane w tabeli 1 przepustowości pionów deszczowych odnoszą się do rur o chropowatości 0,25mm i mają niewiele wspólnego z systemami dostępnymi na rynku. Zalecam tutaj projektowanie z wykorzystaniem tabel dostarczanych przez producentów. Poniżej tabela przepustowości rur pionowych dla systemów firmy VALSIR. UWAGA! – wymienione w tabeli rury Triplus i Silere, są systemami kanalizacyjnymi niskoszumowymi, kielichowymi. Nadają się więc tylko do kanalizacji sanitarnej, grawitacyjnej.
Tabela 2. Maksymalne przepływy przez rury spustowe przy współczynniku wypełnienia f = 0,33 (33%). (Valsir)
Przewody odpływowe z kanalizacji deszczowej
Odpływ ścieków deszczowych należy projektować z wykorzystaniem dowolnego wzoru hydraulicznego. Przy wątpliwościach należy stosować wzór Colebrooka-White’a. W tabeli 3 podano wartości dopuszczalnych przepływów wykorzystujących ten wzór dla wypełnienia rur 70%.
Tabela 3. Wartości przepływu jednostkowego, dla wypełnienia rur 70% (h/d = 0,7)
Przytoczona tabela podaje średnice nominalne rur, które nie są tożsame ze średnicami rur systemowych, dostępnych na rynku. Ponadto przepływy zostały w niej obliczone dla chropowatości rur k=1,0. Poniżej w tabeli 4 podaję więc typowe wartości przepływów dla rur systemu Valsir, co przyda nam się dla późniejszego przykładu obliczeniowego.
Tabela 4. Przepływy jednostkowe dla wypełnienia rur 70% (Valsir)
Średnica przewodów odpływowych nie może być mniejsza, niż średnica pionu i nie mniejsza niż 100mm. Kanalizację deszczową z odwodnienia małej powierzchni typu balkon, taras, dopuszcza się włączać do pionu sanitarnego w budynku, pod warunkiem, że:
- pion sanitarny ma średnicę nie mniejszą niż 100mm
- wody opadowe podłączone są poprzez syfon
- przepływ wody opadowej nie przekracza 1,0 l/s
Zadanie. Zaprojektować instalację kanalizacji deszczowej grawitacyjnej, dla dachu płaskiego o wymiarach 32x40m. Instalacja będzie wykonana z rur PE-HD, spadek przewodów odpływowych wynosi 2%, z wypełnieniem 70%. Przyjąć, że dach jest wykonany z pokrycia o współczynniku spływu 1,0. Intensywność opadów deszczu 0,03 l/s·m2. Odwodnienie typu kopertowego.
Rozwiązanie – to dość duży dach. Podzielimy go na dwie części, każda o wymiarach 16x40m, będzie obsługiwana przez osobne wpusty. Natężenie opadów Q na każde pole efektywnej powierzchni odwadniania A, wyniesie:
gdzie:
- r jest natężeniem opadów r = 0,03 l/s·m2
- A – powierzchnia efektywna – tutaj 32×40/2 = 640m2,
- C – współczynnik spływu równy 1,0
stąd:
Q = 0,03 x 640 x 1 = 19,2 l/s
Wykorzystując dane z tabeli 2, dobieramy średnice pionów spustowych 90mm. Dla tych pionów wydajność wynosi 6,5 l/s, więc wymagana ilość pionów (wpustów dachowych) wyniesie:
19,2/ 6,5 = 2,95 ; przyjęto 3 wpusty
Nasza instalacja będzie więc wyposażona w sumie w 6 wpustów dachowych, rozmieszczonych symetrycznie w dwóch szeregach, jak na rys.
Rys. Schemat projektowanej instalacji (Valsir)
Pozostają do zaprojektowania przekroje przewodów poziomych na odcinkach AB, BC, CD i głównego przewodu odpływowego ED. Przepływy w tych odcinkach wynoszą odpowiednio:
- AB = 6,4 l/s
- BC = 12,8 l/s
- CD = 19,2 l/s
- DE = 38,4 l/s
Dla powyższych wartości przepływów jednostkowych, spadku i=2% i wypełnieniu 70%, z tabeli 4 dobieramy średnice:
- na odcinku AB = 125mm, przepływ Q = 6,4 l/s < 8,9 l/s
- na odcinku BC = 160mm, przepływ Q = 12,8 l/s < 17,9 l/s
- na odcinku CD = 200mm, przepływ Q = 19,2 l/s < 33,5 l/s
- Na odcinku DE = 250mm, przepływ Q = 38,4 l/s < 61,1 l/s
Rys. Projektowana instalacja wraz z dobranymi średnicami.