Dimenzovanie splaškových odpadových potrubí
© Fotolia.com
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.
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]](/docu/clanky/0179/017916o1.jpg)
a)
![Obr. 1 Odpadové potrubie b – s doplnkovým vetracím potrubím. 1 – odpadové potrubie, 2 – hlavné vetracie potrubie, 3 – pripájacie potrubie, 4 – doplnkové vetracie potrubie [5]](/docu/clanky/0179/017916o3.jpg)
b)
![Obr. 1 Odpadové potrubie c – s privzdušňovacím ventilom. 3 – pripájacie potrubie, 5 – privzdušňovací ventil [5]](/docu/clanky/0179/017916o5.jpg)
c)
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]
| DN | Qww l/min | Qa l/min | Qww/Qa l/min |
|---|---|---|---|
| 70 | 60 | 610 | 10,2 |
| 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 a) redukovanou odbočkou 45°, kedy dochádza k vysatiu zápachovej uzávierky [3]](/docu/clanky/0179/017916o7.jpg)
a)
![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]](/docu/clanky/0179/017916o9.jpg)
b)
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.
| Odpadové potrubie s hlavným vetracím potrubím DN |  Odbočky s veľkým uhlom odbočenia Qww, max l/s |  Odbočky s malým uhlom odbočenia Qww, 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 |
| Odpadové potrubie s hlavným vetracím potrubím DN | Doplnkové vetracie potrubie DN | Odbočky s veľkým uhlom odbočenia Qww, max l/s | Odbočky s malým uhlom odbočenia Qww, 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]](/docu/clanky/0179/017916o15.png)
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]](/docu/clanky/0179/017916o16.png)
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]](/docu/clanky/0179/017916o18.jpg)
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]](/docu/clanky/0179/017916o20.jpg)
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]](/docu/clanky/0179/017916o24.jpg)
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]](/docu/clanky/0179/017916o26.jpg)
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]](/docu/clanky/0179/017916o28.jpg)
a)
![Obr. 10 Prechod odpadového potrubia kratšieho než 10 m do zvodového potrubia: b – pomocou dvoch kolien 45° [4]](/docu/clanky/0179/017916o30.png)
b)
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]](/docu/clanky/0179/017916o34.jpg)
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]](/docu/clanky/0179/017916o36.jpg)
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]](/docu/clanky/0179/017916o38.jpg)
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]](/docu/clanky/0179/017916o40.jpg)
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]](/docu/clanky/0179/017916o42.jpg)
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.
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.