Reklama

Dimenzovanie splaškových odpadových potrubí

doc. Ing. Jana Peráčková, PhD., Katedra TZB SvF STU Bratislava

Recenzovaný

Uvedený návrh a technické riešenia odpadového potrubia splaškovej vody sú odporúčané na základe požiadaviek EN 12056-2 a experimentálnych meraní hydraulických pomerov v potrubí. Jednotlivé úpravy pri zalomení potrubia sú obsahom národných noriem, napr. STN 73 6760, ČSN 75 6760 a DIN 1986-100, ktoré musia byť v súlade s EN 12056-2.

Reklama

Na hydraulické pomery v splaškovom odpadovom potrubí pri gravitačnom prúdení má zásadný vplyv spôsob prívodu vzduchu, jeho objemový prietok v potrubí, uhol pripojenia pripájacích potrubí a dĺžka odpadového potrubia. Nedostatočný prívod vzduchu pri gravitačnom prúdení môže spôsobiť vznik podtlaku v potrubí, kedy môže dôjsť k vysatiu vody zo zápachových uzáverov a tým k šíreniu zápachu z kanalizácie v budove. Pri návrhu odpadového potrubia je niekedy nutné zalomiť zvislé potrubie v dôsledku dispozície jednotlivých podlaží, čo má veľký vplyv na tlakové pomery a tiež šírenie hluku. Pri výškových budovách je preto nutné pristúpiť k špecifickým riešeniam hlavne pri zalomených potrubiach. Pre dimenzovanie odpadových potrubí vo vnútri budovy platí STN 73 6760 [6] a ČSN 75 6760 [8], ktoré sú v súlade s EN 12 056-2 [5]. Článok sa venuje technickým opatreniam, ktoré pomôžu eliminovať nežiadúce hydraulické pomery v potrubí.

Zásady návrhu splaškového odpadového potrubia

Kanalizácia v budovách sa podľa STN 73 6760 dimenzuje podobne ako v ČR, Nemecku, Rakúsku ako systém I v súlade s EN 12056-2, ktorá definuje rôzne systémy I až IV. V systéme I sa uvažuje stupeň plnenia odpadového potrubia h/d = 0,5 (t.j. 50 % prierezu potrubia je zaplneného vodou), na rozdiel od systému II, napr. v severoeurópskych krajinách, kde sa uvažuje stupeň plnenia 0,7 (t.j. 70 % prierezu potrubia zaplneného vodou). Optimálne podmienky pre prúdenie vody a vzduchu v odpadovom potrubí sú vtedy, ak je potrubie vedené zvislo bez zmeny prierezu a bez zalomenia potrubia. Odpadové potrubie by sa malo navrhovať priame, s vyvedením hlavného vetracieho potrubia voľne nad strechu, obr. 1a. Pri vyrovnaní tlaku v odpadovom potrubí sa vyžaduje veľký prietok vzduchu – až 35násobne väčší, ako je prietok vody, viď tab. 1 [3]. Menovitá svetlosť odpadového potrubia s hlavným vetracím potrubím, obr. 1a (ak súčet dĺžky odpadového a vetracieho potrubia je menej ako 70 m) sa dimenzuje podľa tab. 2 [5]. Odpadové potrubie po celej jeho dĺžke sa dimenzuje na prietok odpadovej vody v mieste pod napojením najnižšieho pripájacieho potrubia, jeho najmenšia svetlosť je DN 70. Pri odpadových potrubiach s výškou od 70 do 100 m sa musí použiť odpadové potrubie s doplnkovým vetracím potrubím, obr. 1b. podľa tab. 3. Pri odpadových potrubiach s výškou nad 100 m sa odporúča výpočtom preukázať, že nemôže dôjsť k vysatiu zápachových uzáverov zariaďovacích predmetov alebo zo zápachových uzávierok. Maximálny podtlak v týchto potrubiach by nemal prekročiť hodnotu 464 Pa. V prípade, že nie je možné vyviesť odpadové potrubie nad strechu, opatrí sa privzdušňovacím ventilom, obr. 1c. Odpadové potrubia bez vetracích potrubí alebo privzdušňovacích ventilov sa nesmú inštalovať. V budove môže byť inštalované len jedno odpadové potrubie s privzdušňovacím ventilom. Ostatné odpadové potrubia musia mať hlavné vetracie potrubie alebo sa vetrajú spoločným vetracím potrubím [6].

Obr. 1 Odpadové potrubie a – s hlavným vetracím potrubím. 1 – odpadové potrubie, 2 – hlavné vetracie potrubie, 3 – pripájacie potrubie [5]

Obr. 1 Odpadové potrubie b – s doplnkovým vetracím potrubím. 1 – odpadové potrubie, 2 – hlavné vetracie potrubie, 3 – pripájacie potrubie, 4 – doplnkové vetracie potrubie [5]

Obr. 1 Odpadové potrubie c – s privzdušňovacím ventilom. 3 – pripájacie potrubie, 5 – privzdušňovací ventil [5]

Obr. 1 Odpadové potrubie
a – s hlavným vetracím potrubím, b – s doplnkovým vetracím potrubím, c – s privzdušňovacím ventilom
1 – odpadové potrubie, 2 – hlavné vetracie potrubie, 3 – pripájacie potrubie, 4 – doplnkové vetracie potrubie, 5 – privzdušňovací ventil [5]

Tab. 1 Pomer prietoku vody a vzduchu v odpadovom potrubí v závislosti od menovitej svetlosti potrubia [3]
DN	`Q`_ww l/min	`Q`_a l/min	`Q`_ww/`Q`_a l/min
70	60	610	10,2
70	100	630	6,3
100	50	1750	35,0
	100	2340	23,4
	200	2580	12,9
	300	2700	9,0
125	50	1730	34,6
	100	2960	29,6
	200	3850	19,3
	300	4500	15,0

Obr. 2 Priebeh prúdenia vody a vzduchu v odpadovom potrubí s pripojením pripájacieho potrubia b) redukovanou odbočkou 88,5°, kedy nedochádza k vysatiu zápachovej uzávierky [3]

Obr. 2 Priebeh prúdenia vody a vzduchu v odpadovom potrubí s pripojením pripájacieho potrubia a) redukovanou odbočkou 45°, kedy dochádza k vysatiu zápachovej uzávierky; b) redukovanou odbočkou 88,5°, kedy nedochádza k vysatiu zápachovej uzávierky [3]

Experimentálnymi meraniami hydraulických pomerov pri gravitačnom prúdení vody v odpadovom potrubí sa dokázalo, že prietok vody nemá tvar špirály ani piestu, ale má prstencový priebeh [1]. Voda prúdi na vnútornom povrchu potrubia a vzduch prúdi v strede prierezu. Z pripájacieho potrubia priteká voda na protiľahlú stenu odpadového potrubia a klesá v ňom nadol, obr. 2. Veľký vplyv na kolísanie tlaku majú menovité svetlosti potrubia a uhly pripojenia pripájacieho potrubia. Nepriaznivé hydraulické pomery predstavuje napr. pripojenie redukovanou odbočkou 45°, kedy môže dôjsť v dôsledku podtlaku k vysatiu zápachovej uzávierky, obr. 2a. Naopak priaznivé prúdenie nastáva pri odbočke 88,5°, kedy nedochádza k vysatiu zápachovej uzávierky, obr. 2b. V Nemecku sa preto redukované odbočky na odpadovom potrubí pod uhlom 45° nesmú navrhovať [3]. Experimentálne merania potvrdili, že kolmé odbočky 90°, t.j. odbočky s tzv. veľkým uhlom odbočenia, sú z hydraulického hľadiska nevyhovujúce a vhodnejšie sú odbočky 87,5° alebo 88,5° s tzv. malým uhlom odbočenia (obr. 3), pri ktorých sa uvažuje aj s väčšími maximálnymi prietokmi, (tab. 2 a tab. 3). Tlakové pomery v odpadovom potrubí s hlavným vetraním s výškou do 16 m s prietokom 2,5 l/s s nevhodným pripojením pripájacieho potrubia pod uhlom 90° (kolmé pripojenie) dokumentuje obr. 4. Maximálne podtlaky, vznikajúce pri dovolených prietokoch splaškovej vody podľa EN 12056-2 v odpadovom potrubí s hlavným vetraním sú na obr. 5. Z hľadiska hlučnosti má veľký vplyv aj rýchlosť prúdenia odpadovej vody v potrubí. Z obr. 6 je zrejmé, že reálna rýchlosť v odpadovom potrubí s dĺžkou 30 m dosahuje hodnotu okolo 10 m/s, max. 12 m/s.

Tab. 2 Dovolený prietok v odpadovom potrubí s hlavným vetracím potrubím [5]
Odpadové potrubie s hlavným vetracím potrubím DN	Odbočky s veľkým uhlom odbočenia `Q`_ww, max l/s	Odbočky s malým uhlom odbočenia `Q`_ww, max l/s
70	1,5	2,0
90	2,7	3,5
100	4,0	5,2
125	5,8	7,6
150	9,5	12,4
200	16,0	21,0

Tab. 3 Dovolený prietok v odpadovom potrubí s doplnkovým vetracím potrubím [5]
Odpadové potrubie s hlavným vetracím potrubím DN	Doplnkové vetracie potrubie DN	Odbočky s veľkým uhlom odbočenia `Q`_ww, max l/s	Odbočky s malým uhlom odbočenia `Q`_ww, max l/s
70	50	2,0	2,6
90	50	3,5	4,6
100	50	5,6	7,3
125	70	7,6	10,0
150	80	12,4	18,3
200	100	21,0	27,3

Obr. 3 Odbočka 88,5° so 45° oblúkom – odbočka s tzv. malým uhlom odbočenia [7]

Obr. 5 Maximálne podtlaky, vznikajúce pri dovolených prietokoch splaškovej vody v odpadovom potrubí s hlavným vetraním [3]

Obr. 4 Priebehu tlaku v odpadovom potrubí s hlavným vetracím potrubím dĺžky 16 m [3]

Obr. 6 Teoretická a reálna rýchlosť prúdenia vody v odpadovom potrubí
1 – teoretická rýchlosť prúdenia, 2 – reálna rýchlosť prúdenia [3]

Zalomenie odpadových potrubí splaškovej vody

Obr. 7 Zmena smeru odpadového potrubia – tzv. odskok s uhlom najviac 45° od zvislice

Obr. 8 Priebehu tlaku v zalomenom odpadovom potrubí s hlavným vetracím potrubím [3]

V dôsledku dispozičného riešenia je často nutné zmeniť smer odpadového potrubia a vytvoriť odskok alebo zalomenie. Pri odskoku s uhlom najviac 45° od zvislice (obr. 7) nevznikajú výrazné zmeny tlaku v potrubí, nie je nutné ani zväčšovať dimenziu potrubia. Pri zalomení odpadového potrubia dochádza k väčším rozdielom tlaku po dĺžke potrubia podľa obr. 8 ako na priamom potrubí (obr. 4). Príklady zalomenia odpadového potrubia s vyznačením jeho dĺžky sú na obr. 9.

Obr. 9 Príklady dĺžky odpadového potrubia
1 – dĺžka odpadového potrubia, 2 – vetracie potrubie, 3 – zvodové potrubie zavesené pod stropom, 4 – zvodové potrubie v zemi [4]

Podľa krivky reálnej rýchlosti prúdenia na obr. 6 vyplýva, že do dĺžky potrubia cca 22 m krivka stúpa na hodnotu okolo 10 m/s, potom však rastie minimálne. Vzhľadom na jej priebeh a hydraulické pomery v potrubí sa podľa [7] odporúčajú technické riešenia odpadového potrubia podľa jeho dĺžky:

do 3 nadzemných podlaží, cca do 10 m,
od 4 do 8 podlaží, cca od 10 do 22 m,
od 9 nadzemných podlaží nad 22 m.

Odpadové potrubia do 10 m

Pri krátkych odpadových potrubiach nevznikajú kritické podtlaky, preto je dovolené podľa [7] napr. v prípade nízkeho podhľadu riešiť zmenu smeru odpadového potrubia do ležatej časti – zvodového potrubia kolenom 88,5° (obr. 10 a), prípadne vhodnejšou alternatívou 2 × 45° kolenom (obr. 10b). Najvhodnejšie riešenie, ktoré spĺňa požiadavky na optimálne prúdenie vody z hľadiska hydrauliky a tiež z hľadiska šírenia hluku – je prechod pomocou 2 kolien 45° s priamym medzikusom dĺžky 250 mm, obr. 11.

Obr. 10 Prechod odpadového potrubia kratšieho než 10 m do zvodového potrubia: a – pomocou kolena 88,5° – menej vhodný spôsob [4]

Obr. 10 Prechod odpadového potrubia kratšieho než 10 m do zvodového potrubia: b – pomocou dvoch kolien 45° [4]

Obr. 10 Prechod odpadového potrubia kratšieho než 10 m do zvodového potrubia
a – pomocou kolena 88,5° – menej vhodný spôsob, b – pomocou dvoch kolien 45° [4]

Obr. 11 Správne riešenie prechodu odpadového do zvodového potrubia podľa EN 12056

Odpadové potrubia od 10 do 22 m

Obr. 12 Prechod odpadového potrubia do zvodového potrubia so zalomením < 2,0 m [4]

Obr. 13 Prechod odpadového potrubia do zvodového potrubia so zalomením ≥ 2,0 m [4]

Obr. 14 Prechod odpadového potrubia do zvodového potrubia ≥ 2,0 m – nevetrané pripájacie potrubie [4]

Obr. 15 Prechod odpadového potrubia do zvodového potrubia ≥ 2,0 m – vetrané pripájacie potrubie [4]

Pre odpadové potrubia od 10 do 22 m dĺžky sa pri zalomení menšom ako 2,0 m povoľuje riešiť prechod odpadového potrubia do ležatej časti dvoma 45° kolenami podľa obr. 12 s obtokom pre prívod vzduchu [4]. Obtokové potrubie sa s odpadovým potrubím spojí najmenej 2,0 m nad zalomením a najmenej 1,0 m pod zalomením. Menovitá svetlosť obtokového potrubia je rovnaká ako menovitá svetlosť ležatého úseku zalomenia odpadového potrubia. Zariaďovacie predmety inštalované v podlaží nad obtokom sa môžu pripojiť len do obtokového potrubia [6]. Pri zalomení ≥ 2,0 m sa odporúča prechod do ležatej časti navrhovať podľa EN 12056 – obr. 11. Pripojenie zariaďovacích predmetov môže byť samostatnými potrubiami do zvodového potrubia, obr. 13, prípadne spoločným nevetraným pripájacím potrubím podľa obr. 14, alebo vetraným pripájacím potrubím s obtokom vo výške min. 2,0 m nad zalomením odpadového potrubia, obr. 15 [4].

Odpadové potrubia nad 22 m

Obr. 16 Prechod odpadového potrubia do zvodového potrubia ≥ 2,0 m [4]

Pre odpadové potrubia nad 22 m sa zalomenie menšie než 2,0 m navrhuje rovnako ako pre potrubia od 10 do 22 m podľa obr. 12. Ak je zalomenie ≥ 2,0 m, odporúča sa prechod odpadového potrubia do zvodového podľa obr. 16.

Záver

Vyššie uvedený návrh a technické riešenia odpadového potrubia splaškovej vody sú odporúčané na základe požiadaviek EN 12056-2 a experimentálnych meraní hydraulických pomerov v potrubí. Jednotlivé úpravy pri zalomení potrubia sú obsahom národných noriem, napr. STN 73 6760, ČSN 75 6760 a DIN 1986-100, ktoré musia byť v súlade s EN 12056-2. Podľa STN 73 6760 navyše platí, že pri zalomení odpadového potrubia s uhlom väčším než 45° (najviac 88,5°) od zvislice (nehľadiac na dĺžku odpadového potrubia) je nutné zväčšiť priemer potrubia na menovitú svetlosť, ktorá je najbližšia vyššia k menovitej svetlosti podľa tab. 2 a tab. 3. Zväčšenie menovitej svetlosti sa realizuje tesne nad zalomením, pri väčšom počte zalomení sa svetlosť zväčšuje len pri najvyššom zalomení. Norma predpisuje minimálny sklon ležatej časti potrubia pri zalomení najmenej 2 %. V prípade, že je dĺžka odpadového potrubia nad zalomením väčšia ako 30 m, okrem požiadaviek podľa obr. 12, resp. 16 musí byť aj sklon obtokového potrubia najmenej 2 %. Pri každom zalomení potrubia sa zvyšuje hladina hluku v odpadovom potrubí, čo je nutné eliminovať materiálom potrubia, kvalitnou montážou a závesmi s protihlukovou úpravou.

Článok vznikol za podpory grantových projektov Ministerstvom školstva, vedy, výskumu a športu SR VEGA 1/0807/17 a VEGA 1/0847/18.

Literatúra

Valášek, J. a kol.: Zdravotnotechnické zariadenia budov. Jaga group, Bratislava 2005. ISBN 80-8706-13-6 ČSN 75 5409 Vnitřní vodovody.
Valášek, J.–Peráčková, J.: Vnútorná kanalizácia. Zariaďovacie predmety, kanalizácia, sústreďovanie inštalácií. STU Bratislava, 1997. ISBN 80-227-1004-0.
Heinrichs, B. a kol.: Gebäude-und Grundstűcksentwässerung. Planung und Ausfűhrung DIN 1986-100 und DIN EN 12056-4. 5. durchgesehene Auflage 2010. Beuth Verlag GmbH. Berlin-Wien-Zűrich. ISBN 978-3-410-20533-3.
Wasserhydraulik. Leitfaden für Planung, Dimensionierung, Ausführungund den Betrieb von Abwasseranlagen.Geberit Vertriebs GmbH. 2017.
STN EN 12056-2: 2002 Gravitačné kanalizačné systémy vnútri budov. Časť 2: Potrubia pre splaškové odpadové vody. Navrhovanie a výpočet.
STN 73 6760: 2009 Kanalizácia v budovách.
DIN 1986-100: 2008 Entwässerungsanlagenfur Gebäude und Grundstucke – Teil 100: Bestimmungen in Verbindung mit DIN EN 752 und DIN EN 12056.
ČSN 75 6760: 2014 Vnitřní kanalizace.

English Synopsis

Design of sewage pipelines

This design and technical solutions for sewage effluent are recommended based on the requirements of EN 12056-2 and experimental hydraulic pipeline measurements. Individual adjustments for pipe breakage are contained in national standards, e.g. STN 73 6760, ČSN 75 6760 and DIN 1986-100, which must comply with EN 12056-2.