Wstęp
Odprowadzanie wody z dachów płaskich realizowane jest przy użyciu wpustów dachowych, a przy małych dachach także przy użyciu tzw. rzygaczy. Wpusty dachowe mogą być dalej podłączone do kanalizacji deszczowej grawitacyjnej jak i podciśnieniowej. Systemy grawitacyjne są obecnie rzadko stosowane. Każdy wpust był w tym wypadku podłączony do osobnego pionu deszczowego biegnącego przez całą wysokość budynku. Dopiero na parterze, lub w piwnicach, piony były podpinane do poziomych przewodów odpływowych. Spływ wody odbywał się grawitacyjnie, pod własnym ciężarem i wymagał zastosowania spadków na przewodach poziomych, oraz maksymalnego wypełnienia przewodów nie przekraczającego 70%, aby w ich górnej przestrzeni zachodził swobodny przepływ powietrza.
W instalacjach deszczowych podciśnieniowych nie są wymagane żadne spadki. Przewody odpływowe poziome mogą, a nawet powinny być na całej długości poprowadzone poziomo, aby jak najszybciej, w czasie opadów, wypełniły się wodą. Przy braku przepływu powietrza zachodzi w nich zjawisko „lewara”; powstaje podciśnienie które zasysa wodę z dachu i poprzez system rur odprowadza ją na zewnątrz budynku.
Na stronie postaram się omówić budowę tego typu instalacji, ich podstawowe elementy i zasady montażu.
Budowa i zasada działania instalacji deszczowej podciśnieniowej
Typowa instalacja kanalizacyjna deszczowa podciśnieniowa składa się z:
- wpustów dachowych
- poziomych przewodów zbiorczych odpływowych
- pionu deszczowego
- punktu przyłączenia do kanalizacji grawitacyjnej
Rys. Budowa instalacji deszczowej podciśnieniowej
Zasada działania
Sposób działania kanalizacji podciśnieniowej zmienia się wraz z intensywnością i czasem trwania opadów. Przy niewielkim natężeniu opadów, kanalizacja taka może działać w sposób grawitacyjny. Przewody wypełniają się stopniowo wodą, która powoli, pod własnym ciężarem przemieszcza się przewodami poziomymi do pionu deszczowego i dalej na zewnątrz budynku. Przy wzroście natężenia deszczu, z uwagi na małe przekroje przewodów i brak spadków, następuje całkowite ich wypełnienie wodą i przerwanie przepływu powietrza. Zachodzi zjawisko lewara, pojawia się podciśnienie i następuje gwałtowny wzrost prędkości przepływu ścieków deszczowych z 1-1,5m/s do nawet 7 m/s. W krótkim czasie przewody deszczowe są całkowicie opróżnione ze zgromadzonej wody i proces się powtarza. Jeśli natężenie opadów deszczu jest bardzo duże, podciśnienie w przewodach odpływowych może działać przez cały czas.
Całkowite wypełnienie przewodów przy którym wysokość wypełnienia jest równa ich średnicy (h/d = 1) wymaga spełnienia co najmniej dwóch warunków: zastosowania odpowiedniej budowy wpustów dachowych i odpowiedniego zwymiarowania całej instalacji. Z hydraulicznego punktu widzenia, aby cała instalacja działała prawidłowo, musi byc spełniony poniższy warunek:
gdzie po lewej stronie mamy całkowite straty liniowe i miejscowe ciśnienia między wpustem dachowym, a punktem przyłączenia do kanalizacji grawitacyjnej, a po prawej różnicę wysokości miedzy tymi punktami (rys. poniżej)
Rys. Schemat hydrauliczny instalacji deszczowej podciśnieniowej (źr. Geberit)
Na powyższym rysunku wysokość Hk określa ciśnienie słupa wody w punkcie krytycznym instalacji (Pk), w którym podciśnienie przyjmuje największą wartość. Punktem tym jest w praktyce miejsce przejścia przewodu poziomego w pion. Poniżej punktu krytycznego podciśnienie maleje, spadając do zera w miejscu przyłączenia do kanalizacji konwencjonalnej. Z powyższego warunku wynika, że im większa różnica wysokości HT, tym większe mogą być straty ciśnienia, tym samym mniejsza średnica rur i odwrotnie – im mniejsza HT, tym większa wymagana średnica rur.
Porównanie obu systemów odprowadzania wody: grawitacyjnego i podciśnieniowego, jeszcze lepiej obrazują poniższe rysunki (źr. Geberit).
Jedną z najlepiej widocznych różnic jest mniejsza ilość wpustów. Wpusty konwencjonalne mają wydajność od około 4,1 l/s dla średnicy DN70 (wysokość zalania, czyli wysokość słupa wody 35mm), poprzez 7,5 l/s dla DN100 (zalanie 45mm) i 9,1 l/s dla DN125 (zalanie 55mm). Dla porównania wpusty PLUVIA firmy Geberit posiadają wydajność:
- 12 l/s dla średnicy DN56 i wysokości zalania 40mm
- 19 l/s dla średnicy DN75 i wysokości zalania 55mm
- 25 l/s dla średnicy ND90 i wysokości zalania 50mm
Kolejną różnicą jest zdecydowanie mniejsza ilość rur w całym systemie. Zamiast wielu pionów poprowadzonych osobno od każdego wpustu (system konwencjonalny), wystarczy jeden, umieszczony zwykle przy ścianie zewnętrznej budynku. Nie ma więc potrzeby wykonywania prac ziemnych, co zawsze znacznie obniża koszty inwestycji. Inna (dużo mniejsza), jest też średnica rur. Ułatwia to ich zabudowę. Generalnie system podciśnieniowy jest dużo tańszy i szybszy w montażu. Jego wadą jest natomiast bardziej skomplikowany i wymagający montaż oraz duży hałas przy pełnym działaniu.
Elementy systemu
Z uwagi na ogrom materiału poniżej skupię się tylko na przewodach rurowych i zasadach ich montażu.
Rury – stosowane są w zdecydowanej większości rury HDPE w kolorze czarnym, w zakresie średnic od 56-315mm. Podstawowym połączeniem jest tutaj zgrzewanie doczołowe oraz na elektromufę, zapewniające szczelność połączenia minimum 1,5 bar. Na przejściu między systemem podciśnieniowym a konwencjonalnym, stosuje się też złącza kielichowe.
Uchwyty – rury układane są poziomo i mocowane specjalistycznymi uchwytami do przegród. W systemach podciśnieniowych siły działające na rurociąg są bez porównania większe, niż w grawitacyjnych, dlatego rozstaw i wytrzymałość uchwytów są tutaj ściśle ustalone w fazie projektowania i muszą być przestrzegane przez wykonawców. Stosuje się uchwyty przesuwne i stałe. Te ostatnie tworzone są poprzez montaż na rurze PE opaski elektrozgrzewalnej, która przetapia się z materiałem rury. Na opasce montowany jest następnie uchwyt stalowy.
Rys. Uchwyt stały (po lewej) i przesuwny (źr. Geberit)
Uchwyty mogą mocować rury do specjalnych szyn montażowych podwieszonych pod konstrukcją stropu, lub bezpośrednio do stropu. W pierwszym przypadku uchwyt posiada dopasowany do rozmiaru szyny ceownik z trójkątnym otworem dla klinów szybkiego montażu. Po zawieszeniu na szynie klin wbity przy użyciu młotka zapewnia sztywność połączenia (fot. poniżej).
Uchwyty mocowane bezpośrednio do przegrody posiadają gwinty metryczne w które mocowany jest pręt montażowy. Przykłady mocowań przewodów poziomych i pionowych pokazuje tabela.
Punkt stały może być wykonany także, jako uchwyt przesuwny zamocowany między dwoma mufami. Rozstaw uchwytów zależy od systemu montażu i średnicy rur. Dla montażu bezpośredniego jw. rozstaw można przyjmować według rysunku i tabeli poniżej.
Rys. Zasady montażu uchwytów stałych i przesuwnych. Ozn. F – punkt stały, G – uchwyt przesuwny, RA – rozstaw między uchwytami. (źr. Geberit)
Punkty stałe F powinny być rozmieszczone:
- w miejscach zmiany kierunku
- na odgałęzieniach
- w miejscach zmiany średnicy
Montaż na szynach
Stosowany jest popularnie dla dachów z blachy trapezowej, dotyczy odcinków poziomych instalacji. Rury mocowane są w tym wypadku w pierwszej kolejności do sztywnych szyn stalowych; te ostatnie, poprzez osobne uchwyty i pręty montażowe, mocowane są dalej do przegród.
Rys. Montaż podciśnieniowego odwadniania dachu do blachy trapezowej (źr. Geberit). F – przykładowe rozmieszczenie punktów stałych.
Szyny produkowane są standardowo o długości 5m o przekroju 30x30mm i przycinane na placu budowy. Łączenie szyn między sobą odbywa się osobnym uchwytem kotwionym czterema klinami. Wygląd samego łącznika przedstawiam poniżej, a przykładowy montaż pokazuje zdjęcie w tekście powyżej.
W przypadku montażu tradycyjnego rur, prowadzonego bezpośrednio do przegrody budowlanej, siły wzdłużne pochodzące od wydłużeń cieplnych i energii przepływających ścieków, przenoszone są poprzez uchwyty stałe na przegrodę. Śruby montażowe zastosowane między uchwytem a przegrodą muszą mieć wtedy duże przekroje i (dla większej sztywności) powinny mieć jak najmniejszą długość. W szynowym systemie montażu wszystkie naprężenia w punktach stałych przejmowane są najpierw przez sztywne szyny stalowe zamocowane w bezpośredniej bliskości rurociągu. Ich wpływ na przegrody budowlane jest znikomy. Przy projektowaniu należy jedynie uwzględnić rozszerzalność cieplną stali.
Rys. Schemat montażu szynowego rur. Ozn. A – podwieszenia szyn do stropu (śruby M10), AA – odległości między podwieszeniami (max. 2,5m), F – punkty stałe, FA – odległość między punktami stałymi (max. 5m), G – uchwyty przesuwne rur, RA – odległości między uchwytami przesuwanymi zależne od średnicy rurociągu (zob. tabela), FG – siła ciężkości wypełnionego rurociągu przy zachowaniu odległości jw.
Tabela
* Dla średnic d250 i d315 mm odległości są zredukowane ze względu na inny rodzaj profilu
Kompensowanie przez szyny wydłużeń cieplnych rur oraz sił dynamicznych kolektora nie oznacza, że można go dowolnie daleko mocować od stropu. Przy całkowitym podciśnieniowym działaniu szybkość przepływu wody jest bardzo duża i zbytnie zdystansowanie kolektora od przegrody może powodować powstawanie ruchów poprzecznych i wzdłużnych rur (kołysanie). Z doświadczeń firmy Geberit problem taki pojawia się gdy dystans rur od stropu przekracza wartość:
- L > 60cm dla rur o średnicy 90-125mm
- L . 30cm dla rur o średnicy 160-315mm
Gdzie L jest odległością szyny od stropu (rys. obok).
Dla ww. przypadków firma Geberit opracowała dodatkowe mocowania boczne szyn, usztywniające całość konstrukcji. Miejsca na profilu, które wymagają dodatkowego mocowania wskazuje opracowany na podstawie badań algorytm programu komputerowego Geberit ProPlanner.
Rys. Dodatkowe wzmocnienie kolektora i przykład montażu bocznego. Maksymalne odległości między mocowaniami powinny wynosić tutaj 10m, a kąt montażu do stropu 45 stopni. Po lewej wygląd uchwytu bez gwintowanego pręta
Jeśli długość szyn przekracza 30m stosuje się też stężenia mocowane wzdłuż kolektora (rys. poniżej)
Jeśli rurociąg biegnie blisko ściany budynku, usztywnienie można też uzyskać mocują go dodatkowymi uchwytami bocznymi. Co 10m stosuje się wtedy prostopadle poprowadzone uchwyty od szyn do ściany. Dla odcinków o długości >30 m zaleca się stosować tez uchwyty skośne pod kątem 45 . Poniżej rysunki poglądowe dla tych dwóch przypadków.
Rys. Dodatkowe mocowania boczne systemu pluvia wykonane do ściany. Poniżej przykład.
Więcej szukajcie w katalogach firmowych firmy Geberit.
c.d.n.