Větrání vnitřní kanalizace
Vnitřní kanalizace může být zdrojem zápachu v budově. Průniku zapáchajících plynů do interiéru brání vhodně řešené větrání kanalizace a instalace zápachových uzávěrek (slangově nazývaných sifony). V článku jsou shrnuty příčiny průniku zápachu a zásady návrhu větrání kanalizace.
1 Úvod
O nutnosti větrání vnitřní kanalizace víme od 19. století. Také současné normy ČSN EN 12056-2 a ČSN 75 6760 větrání požadují.
Větrání vnitřní kanalizace je nutné z důvodu:
- odvádění zapáchajících plynů z vnitřní kanalizace i kanalizace pro veřejnou potřebu, popř. žumpy, nebo domovní čistírny odpadních vod;
- omezení podtlaku v potrubích vnitřní kanalizace tak, aby nedocházelo k odsávání vody ze zápachových uzávěrek.
Není-li vnitřní kanalizace v některých budovách větrána, šíří se v nich často zápach pronikající nejen odsátými zápachovými uzávěrkami, ale i malými netěsnostmi, zejména v místech napojení některých zařizovacích předmětů. Z uvedeného je patrné, že větrání kanalizace je nutné i u dnešních moderních, např. nízkoenergetických budov.
Ilustrační obrázek
2 Způsob větrání vnitřní kanalizace
Větrání vnitřní kanalizace zajišťují větrací potrubí vyvedená nad střechu. Větrací potrubí tvoří pokračování svislých splaškových odpadních potrubí. U nepodsklepených přízemních budov mohou větrací potrubí navazovat na ležatá potrubí svodná. Vnitřní kanalizace v každé budově musí být opatřena alespoň jedním větracím potrubím, které má být napojeno na jedno ze splaškových odpadních potrubí, nebo na horní konec svodného potrubí v nejvzdálenějším místě od vyústění svodného potrubí z budovy. Pokud je to možné, mají být větrána i ostatní splašková odpadní potrubí. Aby bylo odvádění zapáchajících plynů dostatečně zajištěno, je v ČSN 75 6760 stanovena jmenovitá světlost větracího potrubí nejméně DN 70.
Má-li jít o větrání žump, stanovuje ČSN 75 6081 jmenovitou světlost větracího potrubí nejméně DN 100.
3 Funkce a druhy větracích potrubí
Pokud splaškovým odpadním potrubím neprotékají odpadní vody, proudí zapáchající plyny z kanalizace vlivem komínového tahu tímto odpadním potrubím a navazujícím větracím potrubím nahoru. Projektanti nízkoenergetických a pasivních budov namítají, že toto proudění zvyšuje tepelné ztráty budovy. Proto ČSN 75 6760 u těchto budov zmiňuje možnost tepelné izolace splaškových odpadních a větracích potrubí.
Při průtoku většího množství odpadních vod splaškovým odpadním potrubím se proudění vzduchu větracím a splaškovým odpadním potrubím otočí směrem dolů – vzduch se nasává do odpadního potrubí.
Průtok vzduchu nasávaného z venkovního prostoru Qa [l/s] se může stanovit podle vztahu [1]:
(1)
kde je
- Qww
- průtok odpadních vod [l/s];
- f
- stupeň plnění odpadního potrubí vodou.
Obr. 1 – Splaškové odpadní potrubí s doplňkovým větracím potrubím
1 – doplňkové větrací potrubí, 2 – hlavní větrací potrubí, 3 – splaškové odpadní potrubí, 4 – připojovací potrubí, 5 – svodné potrubí, U – umyvadlo, WC – záchodová mísa
Z výše uvedeného vztahu je patrné, že průtok vzduchu nasávaného z venkovního prostoru je při obvyklých stupních plnění mnohokrát větší než průtok odpadních vod odtékajících splaškovým odpadním potrubím.
Sání vzduchu do odpadního potrubí výrazně omezuje podtlak v tomto potrubí, a tím je zabráněno odsávání vody ze zápachových uzávěrek (sifonů) zařizovacích předmětů a vpustí, které jsou do odpadního potrubí odvodněny.
V budovách o výšce do 60 m obvykle postačuje hlavní větrací potrubí, které je přímým pokračováním odpadního potrubí.
Ve vyšších budovách bývá nutné přívod vzduchu do odpadního potrubí posílit doplňkovým větracím potrubím vedeným souběžně s potrubím odpadním (obr. 1). Doplňkové větrací potrubí se s odpadním potrubím propojí v každém druhém podlaží a jeho horní konec se spojí s hlavním větracím potrubím, nebo se vyvede samostatně nad střechu. U odpadních potrubí v mrakodrapech, která jsou zatížena velkými průtoky odpadních vod, se do doplňkového větracího potrubí zaúsťují ještě větrací potrubí od jednotlivých připojovacích potrubí zařizovacích předmětů. Toto řešení větrání odpadních a připojovacích potrubí se nazývá sekundárním větráním. Doplňkové větrací potrubí nemusí být instalováno při použití speciálních odboček pro napojení připojovacích potrubí známých pod názvem SOVENT [1] a lze ho nahradit také instalací zařízení omezujícího přetlak, a popř. i podtlak, v odpadním potrubí známého pod označením P.A.P.A.
Obr. 2 – Společné větrací potrubí
1 – společné větrací potrubí, 2 – hlavní větrací potrubí, 3 – splaškové odpadní potrubí, 4 – připojovací potrubí, U – umyvadlo, VA – vana, WC – záchodová mísa
Vyústění větracího potrubí se umísťuje do půdorysné vzdálenosti nejméně 3 m od teras, oken nebo jiných otvorů spojených s trvale používanými místnostmi budovy. Pokud je nutná vzdálenost menší, musí se vyústění větracího potrubí nacházet nejméně 1 m nad nejvyšší částí okna nebo otvoru, popř. nejméně 3 m nad úrovní terasy.
Není-li možné vyústit všechna hlavní větrací potrubí samostatně nad střechu, např. z důvodu blízkosti oken či otvorů pro sání větracího vzduchu do vzduchotechnických jednotek, nebo z estetických důvodů, mohou se tato větrací potrubí spojit do společného větracího potrubí vyvedeného nad střechu v jednom místě (obr. 2). Ukončování větracích potrubí větrací hlavicí se nedoporučuje, protože větrací hlavice způsobuje tlakovou ztrátu při proudění vzduchu, zejména v zimním období, kdy může zarůst jinovatkou, neboť větráním odváděný vzduch má obvykle vysoký obsah vodních par. Pokud se větrací hlavice použije, musí být volná průřezová plocha jejích otvorů nejméně 1,5násobkem průřezové plochy větracího potrubí.
4 Zalomená splašková odpadní potrubí
Obr. 3 – Zalomení splaškového odpadního potrubí s obtokovým potrubím podle ČSN 75 6760
Spodní část odpadních potrubí zalomených o více než 45° se při průtoku odpadních vod může chovat téměř jako nevětrané odpadní potrubí, pokud nebudou provedena žádná opatření. V části odpadního potrubí pod zalomením může docházet k velkým podtlakům. Proto je nutné do této části odpadního potrubí přivést vzduch, což se provede obtokovým potrubím instalovaným okolo zalomení. Na toto obtokové potrubí se napojují také připojovací potrubí zařizovacích předmětů nacházejících se v místě zalomení (obr. 3).
U odpadních potrubí vysokých nejvíce 30 m je možné zajistit distribuci vzduchu do jejich části pod zalomením zvětšením světlosti odpadního potrubí těsně nad zalomením. V takovém případě není obtokové potrubí nutné.
5 Nevětraná splašková odpadní potrubí
Při malých průtocích odpadních vod a malé výšce nemusí podtlak v odpadním potrubí překročit přípustnou mez. Proto se dříve mohla navrhovat i nevětraná splašková odpadní potrubí ukončená nad nejvyšší odbočkou zátkou, která však musela být oproti větraným odpadním potrubím předimenzována. Předimenzováno muselo být tedy i navazující svodné potrubí, což při úsporném splachování záchodů malým objemem vody není optimální. Proto se nevětraná splašková odpadní potrubí už navrhovat nemají.
V případě nemožnosti vyvedení větracího potrubí nad střechu lze dnes větrací potrubí nahradit přivzdušňovacím ventilem.
Prodloužení nevětraných splaškových odpadních potrubí 2 m nad nejvyšší odbočku předepsané v minulosti vznik podtlaku v tomto odpadním potrubí příliš neomezovalo.
6 Přivzdušňovací ventily
Přivzdušňovací ventily mohou nahradit jednu funkcí větracího potrubí. Přisátím vzduchu do odpadního potrubí dokážou omezit podtlak, aby nedocházelo k odsávání vody ze zápachových uzávěrek. Nedokážou však odvést zapáchající plyny do venkovního prostoru.
Přivzdušňovací ventil musí být instalován tak:
- aby byl přístupný, vzhledem k potřebě kontroly a případné výměny;
- aby k němu byl zajištěn přívod vzduchu.
Obvykle se tedy instaluje za demontovatelnou mřížkou v instalační šachtě, nad demontovatelnou mřížkou v podhledu apod.). Případně je možné použít přivzdušňovací ventil v podomítkovém provedení, jehož součástí je kryt s otvory pro sání vzduchu.
V článku Proč se v místnosti po instalaci plynového kondenzačního kotle objevil zápach? autor zmiňuje použití přivzdušňovacího ventilu k zabránění průniku zápachu do interiéru v souvislosti s instalací kondenzačního kotle a potřeby vytvořit odbočku na odpadním potrubí pro odvádění kondenzátu. Toto řešení obvykle není nutné a případný průnik zápachu je způsoben spíše použitím nekvalitní zápachové uzávěrky (např. s malou výškou vodního uzávěru), případně vysycháním vody v zápachové uzávěrce v době, kdy kotel není v provozu, nebo v době s velmi nízkou tvorbou kondenzátu v kotli. Proto se pro odvod kondenzátu z kotlů musejí používat zápachové uzávěrky s výškou vodního uzávěru nejméně 50 mm a přídavnou zápachovou uzávěrkou mechanickou. Zápachová uzávěrka nesmí zároveň sloužit jako vodní uzávěrka zamezující sání vzduchu do kotle a úniku spalin z kotle do interiéru. Tato vodní uzávěrka musí být instalována zvlášť, nebo může být součástí kotle.
7 Dimenzování splaškových odpadních a větracích potrubí
Dimenzování spočívá ve stanovení průtoku splaškových odpadních vod (jedná se o špičkový průtok) a návrhu průměru potrubí vhodného pro tento průtok. Při návrhu průměru potrubí je třeba respektovat také empirické zásady pro stanovení nejmenší jmenovité světlosti.
7.1 Stanovení průtoku splaškových odpadních vod
Průtok splaškových odpadních vod se stanoví podle empirického vzorce uvedeného v ČSN EN 12056-2 a ČSN 75 6760. Vzorec pro stanovení průtoku splaškových odpadních vod Qww [l/s] má tvar:
(2)
kde je
- K
- součinitel odtoku [l0,5/s0,5] podle tabulky 1;
- ∑DU
- součet výpočtových odtoků [l/s] od zařizovacích předmětů, jejichž hodnoty najdeme v tabulce 2.
Při stanovení průtoku splaškových odpadních vod se ve výše uvedeném vzorci sečtou výpočtové odtoky všech zařizovacích předmětů napojených na splaškové odpadní potrubí. Pokud je vypočtený průtok splaškových odpadních vod Qww menší než největší výpočtový odtok DU obsažený v součtu výpočtových odtoků, dimenzuje se potrubí na největší výpočtový odtok.
Kromě průtoku splaškových odpadních vod se ve splaškovém odpadním potrubí může vyskytnout také trvalý průtok (např. odtok kondenzátu z klimatizačních zařízení či kondenzačních kotlů nebo průtok z hromadných umýváren a sprch), který by bylo nutné k průtoku splaškových odpadních vod přičíst. Výsledkem součtu je celkový průtok odpadních vod Qtot.
| Druh budovy | Součinitel odtoku K [l0,5/s0,5] |
|---|---|
| Budovy s nepravidelným používáním zařizovacích předmětů (bytové domy, rodinné domy, penziony, administrativní budovy) | 0,5 |
| Budovy s pravidelným používáním zařizovacích předmětů (budovy občanského vybavení sídlišť, např. nemocnice, školy, restaurace, hotely) | 0,7 |
| Budovy, jejichž jednotlivé části jsou charakterizovány oběma výše uvedenými druhy budov (např. bytový dům s restaurací) | 0,6 nebo 0,71) |
| 1) Konkrétní hodnota součinitele odtoku K se zvolí podle toho, ve které části budovy je větší průtok splaškových odpadních vod. | |
| Zařizovací předmět | Výpočtový odtok DU [l/s] |
|---|---|
| Umývátko | 0,3 |
| Umyvadlo, bidet nebo pisoárová mísa | 0,5 |
| Sprcha s podlahovou vpustí nebo sprchová mísa bez zátky | 0,6 |
| Sprchová mísa se zátkou, koupací vana, kuchyňský dřez, bytová myčka nádobí, automatická pračka do 6 kg prádla nebo podlahová vpust DN 50 | 0,8 |
| Podlahová vpust DN 70 | 1,5 |
| Záchodová mísa s tlakovým splachovačem, záchodová mísa s nádržkovým splachovačem o objemu 6,0 nebo 7,5 l, popř. podlahová vpust DN 100 | 2,0 |
| Záchodová mísa nebo keramická výlevka s nádržkovým splachovačem o objemu 9,0 l | 2,5 |
7.2 Návrh průměru splaškového odpadního a větracího potrubí
![Obr. 4 – Proudění splaškovým odpadním potrubím v místě odbočky podle [2]. 1 – vzduch, 2 – voda](/docu/clanky/0217/021769o9.png)
Obr. 4 – Proudění splaškovým odpadním potrubím v místě odbočky podle [2]
1 – vzduch, 2 – voda
Návrh průměru splaškového odpadního potrubí musí zohledňovat, že voda proudí po vnitřním povrchu potrubí, na kterém vytvoří plášť. Okolo osy potrubí se nachází vzduchové jádro. V místě vtoku vody z připojovacího potrubí však vtékající voda překrývá velkou část průřezu odpadního potrubí, což způsobuje velkou tlakovou ztrátu při proudění vzduchu (obr. 4). Proto nesmí být průtok splaškovým odpadním potrubím příliš velký (větší než hydraulické kapacity uvedené v tabulce 3).
Jmenovitá světlost potrubí se u splaškových odpadních potrubí s hlavním větracím potrubím o celkové výšce do 60 m a u splaškových odpadních potrubí do výšky 30 m ukončených přivzdušňovacím ventilem navrhuje na základě porovnání vypočteného průtoku s hydraulickou kapacitou (maximálním dovoleným průtokem) uvedenou v tabulce 3, ve které jsou uvedeny také empirické zásady. Při použití doplňkového větracího potrubí jsou hydraulické kapacity splaškového odpadního potrubí oproti hodnotám uvedeným v tabulce 3 o 30 až 40 % větší. Při použití speciálních odboček (SOVENT) uvádí hydraulickou kapacitu splaškového odpadního potrubí výrobce odboček [3]. Navržená jmenovitá světlost je po celé výšce odpadního a větracího potrubí stejná. Výjimkou jsou pouze zalomená splašková odpadní potrubí do výšky 30 m bez obtokového potrubí v místě zalomení, jejichž jmenovitá světlost se těsně nad zalomením zvětšuje o jednu dimenzi oproti hodnotě stanovené podle tabulky 3.
| Jmenovitá světlost odpadního a hlavního větracího potrubí DN | Hydraulická kapacita splaškových odpadních potrubí Qmax [l/s] | Empirické zásady | ||
|---|---|---|---|---|
| S odbočkami s úhlem 45° nebo obloukovou úpravou | S odbočkami s úhlem nad 45° | S přivzdušňovacím ventilem | ||
| 60 | 0,7 | 0,5 | 0,5 | Není možné napojit pisoáry |
| 70 | 2,0 | 1,5 | 1,1 | Není možné napojit velkokuchyňská zařízení, od kterých odtékají odpadní vody s obsahem tuků, záchodové mísy nebo výlevky s odtokem DN 100 |
| 90 | 3,5 | 2,7 | Použití se nepředpokládá | |
| 100 | 5,2 | 4,0 | 2,5 | – |
| 125 | 7,6 | 5,8 | Nelze použít | – |
| 150 | 12,4 | 9,5 | Nelze použít | – |
| 200 | 21,0 | 16,0 | Nelze použít | – |
U splaškových odpadních potrubí s hlavním větracím potrubím o výšce nad 60 m do 100 m je možné tabulku 3 využít pro předběžný návrh jmenovité světlosti. Po předběžném návrhu jmenovité světlosti je třeba posoudit, jestli podtlak v odpadním potrubí nepřekračuje hodnotu 464 Pa a nemůže tedy dojít k odsátí vody ze zápachové uzávěrky o výšce vodního uzávěru 50 mm po jeho částečném odpaření. Podtlak v odpadním potrubí ∆pmax [Pa] je největší pod napojením připojovacího potrubí, ze kterého do odpadního potrubí přitékají odpadní vody, a stanoví se např. podle Dobromyslovova vztahu [4]:
(3)
kde je
- Qtot
- celkový průtok odpadních vod odpadním potrubím [m3/s];
- dop
- vnitřní průměr odpadního potrubí [m];
- dpp
- vnitřní průměr připojovacího potrubí [m];
- α
- úhel připojení připojovacího potrubí na odpadní potrubí [°].
Jmenovitá světlost společných větracích potrubí se navrhuje o jednu dimenzi větší než jmenovitá světlost největšího napojeného hlavního větracího potrubí. Pouze při malých vypočtených průtocích odpadních vod ve splaškových odpadních potrubích se jmenovitá světlost společného větracího potrubí nemusí zvětšovat. Např. pokud součet průtoků odpadních vod v odpadních potrubích nepřekročí 5,5 l/s, může být jmenovitá světlost jejich společného větracího potrubí DN 100.
8 Dimenzování přivzdušňovacích ventilů
Při dimenzování přivzdušňovacích ventilů je třeba znát průtok vzduchu přivzdušňovacím ventilem a porovnat jej s průtokem vzduchu uvedeným výrobcem přivzdušňovacího ventilu. Průtok vzduchu přivzdušňovacím ventilem uvedený jeho výrobcem musí být větší než osminásobek celkového průtoku odpadních vod ve splaškovém odpadním potrubí. Nejmenší průtoky vzduchu přivzdušňovacími ventily, jimiž jsou ukončena odpadní potrubí mající hydraulické kapacity podle tabulky 3, stanovené podle vztahu (1) jsou uvedeny v tabulce 4.
| Jmenovitá světlost odpadního potrubí ukončeného přivzdušňovacím ventilem DN | Nejmenší průtoky vzduchu přivzdušňovacím ventilem Qa [l/s] |
|---|---|
| 60 | 5,0 |
| 70 | 9,0 |
| 100 | 21,8 |
9 Závěr
Vliv proudění vody a vzduchu ve splaškových odpadních potrubích na tlakové poměry v těchto potrubích se zkoumá od 19. století do současné doby (viz např. [1], [2], [3]). Za dlouhou dobu výzkumu stanovili různí odborníci různé výpočtové vztahy popisující tento jev a umožňující dimenzování splaškových odpadních potrubí (stanovení jejich hydraulických kapacit). Tento článek je stručným shrnutím uvedené problematiky.
Literatura
- Wyly, R. S. – Eaton, H. N.: Capacities of Stacks in Sanitary Drainage Systems for Buildings. NBS Washington 1961.
- Dobromyslov, A. Ja.: Ventiljacionnyje klapany dlja kanalizacionnych stojakov. Časopis Truboprovody i ekologija 4/2002.
- Geberit Sovent – perfektní kanalizace pro výškové budovy. TZB-info 2014.
- Valášek, J. a kol.: Zdravotně technická zařízení budov. Jaga group Bratislava 2005.
- Žabička, Z. – Vrána, J.: Zdravotnětechnické instalace. ERA group Brno 2009.
- ČSN EN 12056-2 Vnitřní kanalizace – Gravitační systémy – Část 2: Odvádění splaškových odpadních vod – Navrhování a výpočet.
- ČSN 75 6760 Vnitřní kanalizace.
- ČSN 75 6081 Žumpy.
Internal sewers can be a source of odors in a building. The penetration of odorous gases into the interior is prevented by suitably designed ventilation of sewers and installation of odor traps (slang called siphons). The article summarizes the causes of odor penetration and the principles of sewer ventilation design.