Расчет внутренней канализации. Теоретические предпосылки

Современному строителю знать какие-либо законы физики, химии, теории сопротивления материалов и прочие премудрости вовсе не обязательно. На то есть строительные нормы — СНиПы, своды правил — СП и разного рода стандарты — ГОСТы, СТО. Именно они регламентируют все тонкости расчета и устройства любых строительных конструкций, водопровода, канализации, отопления и вообще всего, что имеет отношение к строительству и другим отраслям человеческой деятельности.

Это удобно. Вот только далеко не всегда понятно. Впрочем, официальный язык документов понимания и не требует, а только неукоснительного исполнения. В итоге формулировки строительных норм и правил сухи и категоричны, как воинский устав.

Пример: СНиП 2.04.01-85 (2000) «Внутренний водопровод и канализация зданий», п. 18.2: «Расчет канализационных трубопроводов следует производить, назначая скорость движения жидкости V, м/с, и наполнение H/d таким образом, чтобы было выполнено условие:

где К = 0.5 — для трубопроводов из пластиковых и стеклянных труб

К = 0.6 — для трубопроводов из других материалов.

При этом скорость движения жидкости должна быть не менее 0,7 м/с, а наполнение трубопроводов — не менее 0,3. » и так далее.

Примечание: в данном случае речь идет о расчете горизонтальных участков самотечных (безнапорных) канализационных сетей. Такие значения скорости и наполнения трубопроводов необходимы для сохранения самоочищающей способности канализации.

Для человека, хотя бы немного знающего основные законы физики, такая формулировка звучит, как команда сержанта: «Самолет, стой! Р-раз, два.» Потому как назначить можно только Гюльчатай главной женой или там одного чиновника начальником над другими чиновниками. А скорость можно только определить, исходя из имеющихся условий, или получить требуемую, изменяя исходные условия или другие параметры потока. К примеру скорость сточных вод, попадающих в канализационную трубу из умывальника будет больше скорости сточных вод, попадающих в канализационную трубу из ванны при равных прочих условиях (диаметр труб, уклон, сифоны, решетки и др.) как минимум потому, что любое тело, падая с высоты около 50 см под действием силы тяжести, в точке падения имеет скорость больше, чем тело, падающее с высоты 15 см.

Я ни в коей мере не подвергаю сомнению правильность, нужность, а тем более элегантную простоту приведенной формулы, просто хочу пояснить, откуда эта и другие, используемые при расчете канализационных сетей, формулы взялись и что они означают.

В любой квартире или доме все канализационные трубы по виду их расположения или назначению можно разбить на 3 основных вида:

Кроме труб в систему канализации входят сифоны и непосредственно сантехприборы.

Рисунок 1. Простейшая схема канализации двухэтажного дома.

К вертикальным трубопроводам относятся стояки, проходящие через все этажи .

На рисунке 1 стояк от второго до первого этажа показан зеленым цветом, стояк от первого этажа до точки поворота в подвале показан темно-зеленым цветом, так как объем воды, проходящий через этот стояк может быть в 2 раза больше. Труба, ведущая от стояка на крышу, показана серым цветом. Дело в том, что по этой трубе сточные воды не текут, а предназначена она для вентиляции канализации и для снижения перепадов давления при смыве большого количества воды. А снижение перепадов давления необходимо для того, чтобы из сифонов сантехприборов не вымывалась вода, выражаясь научным языком — не срывались гидрозатворы.

На каждом этаже к стояку подсоединяются горизонтальные отводы от санитарно-технических приборов .

На рисунке 1 такие трубы показаны голубым цветом. Все горизонтальные трубы прокладываются с уклоном и потому являются условно горизонтальными. Более того, задача гидравлического расчета часто состоит в том чтобы, подобрать необходимый уклон для трубы заданного диаметра.

К горизонтальным отводам некоторые санитарно-технические приборы — например, мойки, умывальники — могут подсоединяться с использованием вертикальных труб

которые никакого особенного названия не имеют, но для наглядности их можно называть невентилируемыми министояками, так как процессы, происходящие в таких вертикальных трубах, мало чем отличаются от процессов, происходящих в стояках. На рисунке 1 такие трубы показаны светло-зеленым цветом. Дело в том, что диаметр таких труб как правило принимается конструктивно — исходя из соображений удобства монтажа, а потому пропускная способность таких труб значительно больше необходимой и дополнительного расчета такие трубы не требуют.

В подвале или в подполье стояки подсоединяются к выпуску

к одному выпуску может подсоединяться несколько стояков. На рисунке 1 выпуск — горизонтальная труба — показан синим цветом. Выпуск идет в придомовой канализационный колодец, оттуда труба идет в колодец внутридворовой канализации и далее, пока сточные воды не доберутся до очистных сооружений, но это уже не наша тема, хотя принцип расчета канализационных труб вплоть до очистных сооружений такой же как и для внутридомовой канализации.

В местах изменения траектории движения сточных вод устанавливаются разного рода переходники

отводы прямые и косые, тройники прямые и косые, крестовины прямые и косые, переходники с одного диаметра трубы на другой и т.п. На рисунке 1 показаны переходники с углом перехода около 90 о — это самый неблагоприятный угол перехода, тем не менее все еще самый распространенный при монтаже канализации. Прямой отвод на переходе из стояка в выпуск показан на рисунке 1 красным цветом потому, что такой переход в зданиях большой этажности недопустим, тем не менее такой переход встречается. Прямая крестовина, показанная на рисунке 1 фиолетовым цветом, также не является оптимальным решением с точки зрения плавности потока, тем не менее из конструктивных соображений такие крестовины устанавливаются очень часто.

Как правило расчет внутренней канализации сводится к определению диаметра стояка (темно-зеленый цвет) и выпуска (синий цвет). Для этого существуют весьма удобные эмпирические формулы таблицы и номограммы .

Иногда рассчитывается горизонтальный отвод от унитаза, если унитаз установлен на значительном расстоянии от стояка. Расчет переходников не выполняется, в частности потому, что процессы, происходящие в переходниках, достаточно сложные. Тем не менее мы попробуем хотя бы приблизительно представить, что же в этих местах перехода происходит. Итак:

1. Основой гидравлического расчета является максимальный расход воды, который канализационная сеть должна беспрепятственно пропустить

Расход воды обозначается литерой «q» и может измеряться в л/с, м 3 /с, см 3 /с и т.п.

Например, когда вы нажимаете на кнопку сливного бачка, содержащего около 6 литров воды, вода начинает изливаться из бачка. Если это происходит в течение 4-6 секунд, то расход воды составит 1-1.5 л/с. Конечно, процесс слива воды из бачка не равномерный, а нас интересует максимальный расход воды. Для расчетов справочники и строительные нормы рекомендуют для унитазов со сливным бачком использовать значение q = 1.6 л/с.

Если ваш сосед сверху нажмет кнопку слива чуть раньше, а такая вероятность, хотя и не очень большая, существует, особенно если вы вместе пили пиво перед тем, как посетить санузел, то расчетный расход воды может составить уже q = 1.6·2 = 3.2 л/с. Зато вероятность того, что вы выльете в унитаз 10 литров грязной воды из ведра после влажной уборки, достаточно высокая. Если это сделать за 3-4 секунды, то максимальный расход воды может составить до 3.0-3.5 л/с. В связи с этим даже при расчете внутренней канализации на одну квартиру расчетный расход воды должен составлять не менее 3.2 л/с — впрочем это мое личное мнение.

При этом также не исключена вероятность того, что в канализацию из двух квартир будут поступать сточные воды из ванн и тогда при расходе воды от каждой ванны до 0.8 л/с общий расход воды еще увеличится до q_tot = 3.2 +0.8·2 = 4.8 л/с. Таким образом для двухэтажного дома такой расход воды можно принять за расчетный, хотя и очень мало вероятный. А вот вероятность того, что в канализацию могут поступать стоки от двух унитазов и одной ванны или от вылитого ведра воды и одной ванны — существует. Другой вопрос — насколько часто это может происходить, тем не менее, если народу в квартирах много, особенно детей, то происходить это может довольно часто и тогда канализацию двухэтажного дома (одного стояка) следует рассчитывать на расход:

q_s = 3.2 +0.8 = 4.0 л/с или 0.004 м 3 /с.

Для многоэтажных же домов с большим количеством сантехприборов определить максимальный расчетный расход воды на глаз не получится. Если тупо сложить все возможные расходы воды от сантехприборов, то для пропуска таких объемов воды потребуются трубы очень большого диаметра. Устанавливать такие трубы не имеет смысла, так как по теории вероятности подобное стечение обстоятельств практически невозможно, к тому же это дорого, а расчет для того и производится, что минимизировать расходы на устройство и обслуживание канализационных сетей. Поэтому возможный максимальный расчетный расход воды для канализации с большим количеством сантехприборов определяется по формулам (здесь не приводятся), составленным на основе теории вероятности, учитывающим множество различных факторов, в частности часы максимального водопотребления и соответственно водоотведения. Формулы эти не то, чтобы очень уж сложные, однако требуют внимательного к себе отношения. Бездумное отношение к указанным формулам иногда приводит к тому, что для стояка 5-этажного дома расчетный расход воды составляет менее 1.6 л/с.

2. Когда известен расчетный расход воды можно определить площадь поперечного сечения трубы — ω, способной пропустить данный объем воды за определенное количество времени, однако для этого необходимо знать скорость потока — V :

ω = q/V (2.1.1)

V = q/ω (2.1.2)

Здесь мы впервые сталкиваемся с понятием скорости и на основе формул (1.1.1) и (1.1.2) можем сделать вполне логичный вывод:

чем больше скорость потока, тем больше пропускная способность трубы при том же диаметре

Вот только как определить эту самую скорость? Ведь не назначать же ее в самом деле.

Тут придется вспомнить основные законы динамики и кинематики движения. В самотечных канализационных сетях движение сточных вод и содержащихся в воде твердых частиц происходит под действием силы тяжести F:

F = mg (2.2),

где m — масса тела, g — ускорение свободного падения g = 9.81 м/с 2 .

скорость тела, падающего с ускорением, зависит от времени движения t:

V = V_o + gt (2.3.1)

а если начальная скорость V_o = 0, то формула (2.3.1) еще более упрощается и тогда

V = gt (2.3.2)

3. Движение с ускорением означает, что скорость тела на разных участках прямолинейной траектории движения разная, из чего следует, что для разных участков канализационной сети требуется разный диаметр труб при одном и том же расходе воды. Но так как участки канализационной сети для некоего расчетного расхода воды выполняются из труб постоянного по длине диаметра, то достаточно расчетом определить сечение трубы в таких местах, где скорость потока минимальна и потому требуется максимальное сечение трубы .

4. При этом нельзя забывать, что

вода не является свободно падающим телом. При движении по трубам воде приходится преодолевать трение о стенки трубы, сопротивление воздуха, находящегося в трубе,

а иногда и полностью его выдавливать, если поперечное сечение трубы заполнено водой полностью. Направлены эти силы в сторону, противоположную направлению действия силы тяжести, таким образом

суммарная сила, действующая на сточные воды всегда меньше силы тяжести

При этом в отличие от силы тяжести, сила трения и сила сопротивления воздуха не являются постоянными, а изменяются в зависимости от скорости.

Чем больше скорость потока, тем больше сопротивление воздуха и сила трения .

Для сточных вод, движущихся по вертикальным трубам максимально возможная скорость достигается на высоте, примерно равной 90 диаметрам трубы (согласно экспериментальных данных). При этом скорость потока при попадании сточных вод в стояк — начальная скорость — зависит от угла подключения горизонтальных труб. Наиболее неблагоприятный угол подключения, как уже говорилось, 90 о . При таком угле подключения сточные воды сначала движутся почти по горизонтальной траектории и, попадая в стояк, изменяют траекторию движения, потому имеют начальную скорость V_о близкую к 0 м/с.

Это очень удобно для расчетов, но очень плохо для поддержания нормального режима эксплуатации канализации.

Во-первых, при использовании прямых крестовин (показаны на рисунке 1 фиолетовым цветом) часть сточных вод вместе с содержимым при большой скорости потока в горизонтальной трубе может затекать в противоположную горизонтальную трубу. Там эта вода остановится и благодаря уклону, стечет в стояк, однако твердые частицы вполне вероятно останутся в противоположной трубе, что со временем может привести к заиливанию трубы и как результат к частым засорениям канализации.

Во-вторых, вода, имеющая начальную скорость, близкую к 0 м/с, заполняет все поперечное сечение трубы (вероятность этого наиболее высока при диаметре отвода равном диаметру стояка) или большую его часть. Таким образом создается препятствие для свободного циркулирования воздуха. Сточные воды, спускаясь по стояку увлекают за собой и воздух. Причем воздух увлекается водой, даже если сечение заполнено водой не полностью, этот эффект называется эжектирующей способностью жидкости. Все это может привести к срыву гидрозатворов, защищающих наше жилище от проникновения газов из канализационных труб.

5. Таким образом главным критерием расчета стояков является недопущение срыва гидрозатворов. Чем ближе угол подключения к 0 о , тем больше пропускная способность стояка. Пропускная способность вентилируемого стояка больше, чем невентилируемого стояка при том же диаметре .

5.а) Так как при устройстве канализации используются стандартные трубы, переходники, сифоны и сантехприборы, для которых максимально допустимые расходы воды уже давно определены, а данные сведены в соответствующие таблицы, то расчет стояков сводится к сравнению расчетного расхода воды с пропускной способностью стояка в зависимости от диаметра и угла подключения. Например, согласно СНиП 2.04.01-85 (2000):

Таблица 1.

Таблица 2.

и мы сразу видим, что при подключении унитазов прямыми отводами к стояку диаметром 100 мм максимальная пропускная способность стояка не превышает 3.2 л/с.

5.б) Впрочем, для канализации, выполненной полностью из пластиковых труб более правильно пользоваться таблицами СП 40-107-2003 «Проектирование, монтаж и эксплуатация систем внутренней канализации из полипропиленовых труб», учитывающими увеличение внутреннего диаметра труб, при переходе с чугунных труб на пластиковые:

Таблица 3.

Примечание: Пропускная способность рассчитана для стояков высотой L_ст = 90 D_ст и гидравлических затворов высотой 60 мм. При L_ст < 90 D_ст табличные значения пропускной способности стояков следует увеличить в (90D_ст/L_ст) 0.5 раз; при высоте гидрозатворов 50 мм пропускная способность стояков уменьшается в 1,1 раза.

Здесь D_ст — внутренний диаметр стояка, равный 0,1046 м (104,6 мм), 0,0464 м (46,4 мм) и 0,0364 м (36,4 мм) для труб наружным диаметром 110, 50 и40 мм соответственно.

Таблица 4.

Примечание: При высоте гидравлических затворов 70 мм значения расходов следует увеличить на 10 %, при высоте 50 мм — уменьшить на 10 %.

Таким образом, если рассматриваемая в нашем примере канализация является пластиковой вентилируемой, то пропускная способность стояка при тех же начальных условиях составляет:

q_max(60) = 3.6(90·0.1046/5) 0.5 = 4.94 л/с.

А если высота гидрозатворов будет 50 мм, то

q_max(50) = 4.94/1.1 = 4.49 л/с.

Пока вроде бы все хорошо но не будем спешить с выводами.

Если мы не будем обращать внимания на таблицу 3, а будем руководствоваться только данными таблицы 1, то для обеспечения расхода воды 4 л/с следует проверить величину разрежения в стояке при таком расходе воды. СП 40-102-2000 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие требования» предлагает использовать для вентилируемых стояков следующую эмпирическую формулу:

(6.1)

где Δp — величина разрежения в стояке, мм вод. ст.;

q_s — расчетный расход стоков, м 3 /с;

α₀ — угол присоединения поэтажного отвода к стояку, град.;

D_ст — диаметр стояка (внутренний), м;

d_отв — диаметр поэтажного отвода (внутренний), м;

L_ст — рабочая высота стояка, м.

Примечание: При 90 D_ст > L_ст следует принимать L_ст = 90 D_ст, так как скорость потока в стояке не может превышать максимального значения, достигаемого на расстоянии, приблизительно равном 90 диаметрам.

Тогда для пластиковой канализации при рабочей высоте стояка L_ст = 5 м (расстоянии от точки входа в стояк на 2 этаже до точки перехода в выпуск), внутреннем диаметре поэтажного отвода и стояка D_ст = d_отв = 0.1046 м и угле подсоединения α₀ =90 о , разрежение в стояке составит:

Δр = (366(0.004/0.1046 2 ) 1.677 )/(90·0.1046/5) 0.5 = 49.34 мм вод.ст.

Это означает, что использовать в данном случае сифоны с высотой гидрозатвора h_з = 50 мм — нельзя, так как

А нужно использовать сифоны с высотой гидрозатвора 60, 70 мм. Также можно поменять угол входа в стояк или увеличить диаметр стояка.

Если входы в стояк выполняются под разными углами, или сточные воды поступают в стояк по трубам разного диаметра, то можно отдельно рассчитать разрежение в стояке для каждого рассматриваемого случая, а затем полученные значения сложить. Впрочем результат расчетов все равно останется очень приблизительным.

Примечание: Не смотря на то, что человек пользуется канализацией в том или ином виде уже несколько тысячелетий, точный расчет канализационных сетей по-прежнему невозможен. Теоретическое моделирование процесса движения сточных вод, да еще и по изменяющейся траектории — достаточно сложное и трудоемкое занятие само по себе, при этом нужно учесть влияние множества различных факторов, таких как диаметр трубы, высоту наполнения трубы, шероховатости трубы, изменяющуюся скорость отдельно движущихся частиц воды, что мы в целом условно рассматриваем как скорость потока, температуру воды, влияющую на вязкость, процентное содержание и размеры твердых частиц — фекалий, туалетной бумаги, песка и др. — переносимых сточными водами, и много чего еще. Как показывает накопленный опыт и многочисленные серии экспериментов, намного проще производить расчет по максимально упрощенным эмпирическим или полуэмпирическим формулам, подтвержденным результатами экспериментов. Тем не менее исследования особенностей движения фекалий по трубам продолжают активно проводиться учеными России, США, Германии, Швейцарии и других стран. На основе новых наблюдений и исследований в формулы таблицы, номограммы вносятся уточняющие поправки. Например, в одной из лучших на мой взгляд книг, посвященных проблемам расчета канализационных сетей А.Я. Добромыслова «Расчет и конструирование систем канализации зданий», М. Стройиздат, 1978 г также приводятся таблицы для определения пропускной способности вентилируемых и невентилируемых стояков, но с четким указанием, что это пропускная способность при высоте гидрозатворов 60 мм. Если высота гидрозатвора 50 мм, то значение пропускной способности нужно уменьшить на 20%, а если высота гидрозатворов 70 мм — то увеличить на 20%. Так вот согласно указанной книге максимальная пропускная способность вентилируемого стояка диаметром 100 мм при подключении отвода диаметром 100 мм под углом 90 о составляет 3.54 л/с, т.е. на 10% больше, чем по требованиям ныне действующего СНиПа, в котором высота гидрозатворов вовсе не указывается. Это я к тому, что не смотря на обилие удобных таблиц и номограмм дополнительно просчитать параметры по имеющимся формулам никак не помешает. А если результаты, полученные по таблицам и по формулам, то для надежности расчетов следует принимать наиболее неблагоприятный результат. В данном случае определяющим будет считаться расчет по формулам (6.1) и (6.2).

7. Величину разрежения в невентилируемом канализационном стояке можно рассчитать по формуле:

где V_см — скорость воздушной смеси, которая в свою очередь определяется по формуле:

где q_s — расчетный расход воды, м3/с,

ω — площадь поперечного сечения трубы:

Q_в — расход воздуха, увлекаемого сточными водами, м 3 /с, определяется по формуле:

(7.4)

Например, если сосед сверху решит заглушить стояк, т.е. обрезать трубу ведущую на крышу и поставить заглушку, то при тех же условиях, которые рассматривались ранее, расход воздуха составит:

Q_в = 13.8·4 0.333 0.1046 1.75 /(90·0.1046/5) 0.5 = 0.0308 м3/с,

V_см = (0.0308 + 0.004)4/(3.14·0.1046 2 ) = 4.046 м/с

Δр = 0.31·4.046 4.3 = 126.4 мм вод. ст.

Как видим, при заглушенном стояке перепад давлений будет в 2.5 раза больше и выдержать такой перепад могут разве что сифоны с высотой гидрозатвора около 100 мм, так что удалять фановую вентиляцию даже в двухэтажном доме крайне не желательно.

8. В последнее время при устройстве новой или ремонте старой канализации все чаще используется обратный воздушный клапан

Такой клапан открывается, когда в стояке падает давление и закрывается, когда давления в стояке и в помещении выравниваются, таким образом газы из канализации не попадают в квартиру. Конструкция воздушных клапанов бывает разная, но как правило диаметр впускного отверстия меньше диаметра канализационного стояка. В связи с этим пропускная способность стояков, оборудованных воздушными клапанами меньше, чем стояков, вентилируемых через трубы такого же диаметра. Производители обратных воздушных клапанов под торговой маркой HL утверждают, что по результатам испытаний именно их продукции в СП 40-107-2003 «Проектирование, монтаж и эксплуатация систем канализации из полипропиленовых труб» (действует с 01.05.2003) появилась следующая таблица в приложении Б.1:

Таблица 5.

Примечание: Данная таблица только для стояков диаметром 110 мм. Площадь впускного отверстия в таблице обозначена литерой А. Воздушный клапан может быть оборудован вставкой или устанавливаться без нее и тогда пропуская способность клапана выше.

Если вы собираетесь использовать воздушные клапаны другой конструкции, или другого диаметра, то пользоваться данной таблицей не стоит. Тем не менее особенности течения сточных вод по стояку таковы, что использование воздушных клапанов любой конструкции на всех этажах и даже для каждого сантехприбора позволяет снижать перепад давления и тем стабилизирует работу гидрозатворов.

9. Для сточных вод, движущихся по горизонтальным трубам, а точнее по трубам, проложенным с некоторым уклоном, вертикальная составляющая силы тяжести очень мала

например, при уклоне 1 см/м значение вертикальной составляющей силы тяжести будет составлять

0.01 и тогда ускорение движения сточных вод будет составлять а ≈ 0.0981 м/с 2 .

При этом сила трения и сопротивления воздуха никуда не деваются. Если силы трения и сопротивления воздуха больше вертикальной составляющей силы тяжести, то скорость потока будет уменьшаться до тех пор, пока значения сил не выровняются. Если силы трения и сопротивления воздуха меньше вертикальной составляющей силы тяжести, то скорость потока будет увеличиваться до тех пор, пока значения сил не выровняются. Но и в том и в другом случае скорость через некоторый промежуток времени станет постоянной при достаточно большой длине трубы, проложенной с неизменным уклоном

Таким образом поперечное сечение, в котором скорость становится постоянной, и является расчетным. Так как и в этом и во всех последующих сечениях при постоянной скорости параметры потока меняться не будут, то пропускная способность труб постоянного по длине диаметра будет неизменной. На основании этого предположения, а также с учетом всех возможных характеристик трубы, параметров потока и свойств сточных вод составляются разного рода таблицы и номограммы

позволяющие достаточно легко и быстро определить, исходя из расчетного расхода сточных вод, и диаметр трубы и уклон трубы при известном диаметре. Например, в упоминавшемся СП 40-107-2003, в приложении В даются следующие

9.а) А вот чтоб корректно пользоваться такими таблицами, нужно соблюдать требования п.18.2, с которого данная статья и начинается. И только теперь мы можем сформулировать требования этого пункта более расширенно и точно:

Расчет достаточно длинных горизонтальных участков безнапорных канализационных трубопроводов достаточно производить для сечений с установившейся скоростью. Для того, чтобы выполнялось самоочищение, скорость потока должна быть не менее 0.7 м/с. Из экономических соображений (для удешевления канализационной сети) наполнение трубы должно составлять H/d ≥ 0.3.

Максимальная пропускная способность труб обеспечивается при H/d ≈ 0.9. И теоретически эту величину можно принимать для расчетов. Но.

Так как начальная скорость потока может быть очень малой, что может привести к полному заполнению трубы, что приведет к замедлению достижения требуемой скорости, а значит и увеличит риск засорения канализации, то:

— при угле перехода

90 о расчетное наполнение трубы желательно принимать H/d ≤ 0.6.

— при угле перехода

45 о расчетное наполнение трубы желательно принимать H/d ≤ 0.7.

— при выполнении перехода несколькими отводами расчетное наполнение трубы желательно принимать H/d ≤ 0.8.

А чтобы увеличить значение начальной скорости и тем самым уменьшить риск засорения трубы на участке трубы, где скорость будет увеличиваться, то лучше использовать плавные переходы (несколько отводов).

Примечание: Максимальное наполнение трубы строительными нормами не регламентируется, и на приведенные выше рекомендации по заполнению трубы можете не обращать внимания.

Таким образом при устройстве выпуска трубой диаметром 110 мм (а трубу меньшего диаметра, чем диаметр стояка, использовать запрещено да и технически сделать это достаточно сложно), если принять уклон трубы i = 0.02, то при расчетном расходе воды около 4 л/с наполнение трубы после (стабилизации скорости потока) составит около h/D ≈ 0.47, а установившаяся скорость потока около V ≈ 1 м/с. Более точные значения определяются интерполяцией, но в данном случае такой необходимости нет, так как требования по скорости потока и наполнению трубы соблюдены с хорошим запасом.

На этом расчет можно и закончить, но не следует забывать и о том, что вероятность такого большого секундного расхода воды для рассматриваемого примера достаточно мала, т.е. такой расход может быть зафиксирован далеко не каждый день, возможно даже не каждую неделю. А для того чтобы канализационная система самоочищалась, расчетный расход должен фиксироваться несколько раз в день. В данном случае за минимальный расчетный расход воды, обеспечивающий самоочищение, следует принимать слив воды от одного унитаза, т.е.

q_min = 1.6 л/с

Для такого расхода по таблице при уклоне i = 0.02 даже нельзя корректно определить наполнение трубы и скорость, так как наполнение будет меньше рекомендуемого 0.3. В этом случае напрашивается уменьшение уклона, до i = 0.01÷0.015. Но я бы не рекомендовал уменьшать уклон из конструктивных соображений.

Чем меньше значение уклона на чертеже, тем сложнее его воспроизвести в реальности. Для этого нужны более точные измерительные инструменты, более точная техника исполнения, не допускающая просадок труб, фундамента здания и много чего еще. В индивидуальном строительстве чаще всего используются не очень дорогие инструменты и приборы. Точные расчеты несущей способности основания и фундамента — тоже редкость. В итоге уклон в 1 см может вообще исчезнуть или даже превратиться в контруклон. Поэтому соблюдением условия по наполняемости трубы в таких случаях можно пренебречь, а вот скорость потока для самоочищения более важный показатель и грубый анализ таблицы для трубы диаметром 110 мм при уклоне i = 0.02 и расходе 1.6 л дает нам наполнение трубы h/D ≈ 0.28÷0.295, скорость потока V ≈ 0.75÷0.8 м/с.

П.18.2 СНиП 2.04.01-85 (2000) при несоблюдении условий по скорости и наполнению из-за недостаточного расхода сточных вод рекомендует безрасчетные участки трубопроводов диаметром 40-50 мм прокладывать с уклоном i = 0,03, а диаметром 85 и 100 мм — с уклоном i = 0,02. Согласно СП 40-107-2003 в таких случаях уклон должен быть не менее 1/D.

Максимальное значение уклона не должно превышать i ≤ 0.15, для участков, длина которых превышает 1.5 м. Считается, что на участках меньшей длины вода не успевает набрать скорость, потенциально опасную для работы канализации.

9.б) Для чугунных труб пока нет расчетных таблиц, прошедших проверку СНиПами. Поэтому при расчетах СНиП 2.04.01-85 (2000), п.18.1 предлагает воспользоваться номограммой приложения 9 или таблицами (вообще вся эта статья посвящена всего только двум пунктам указанного СНиПа), где взять эти таблицы СНиП не указывает. Для приближенного расчета можно воспользоваться справочником «Гидравлический расчет систем водоотведения» под. ред. Ю.М. Константинова, 1987 г. Ниже приводятся эти таблицы в несколько измененном виде:

Лично у меня большое сомнение вызывают значения скорости и расхода воды при h/D = 1, но в целом этими таблицами можно пользоваться. Однако, если учитывать, что со временем чугунные трубы ржавеют и коэффициент шероховатости при этом повышается, то расчетные значения расхода воды и скорости следует принимать еще меньше. Насколько меньше сказать не могу и указаний в технической литературе не встречал, могу предположить, что за каждый год работы пропускную способность следует уменьшать на

0.5%, а скорости на

0.2%, хотя зависимость эта будет явно не линейной.

Более точными для гидравлических расчетов считаются таблицы братьев Лукиных, выдержавшие несколько изданий. Одна беда — таблицы эти рассчитаны для бетонных и железобетонных труб, имеющих коэффициент шероховатости, отличный от бетона. Тем не менее для приближенных расчетов можно пользоваться и этими таблицами:

Как видим для максимального расчетного расхода 4.0 л/с и для минимального 1.6 л/с подходят чугунные трубы диаметром 100 мм с уклоном i = 0.02.

10. Как уже говорилось, расчет переходников обычно не производится. Процессы происходящие в переходниках, т.е. местах изменения траектории движения жидкости, достаточно сложные и смоделировать их трудно. Но при проектировании канализации следует помнить, что чем более плавным является переход, тем меньше в итоге будет потеря скорости, гидроудар, завихрения потока, оседание твердых частиц и прочие неприятности. В гидродинамике любые относительно резкие изменения параметров потока рассматриваются, как результат действия местных сопротивлений, в данном случае переходников. В общем виде влияние местных сопротивлений определяется по формуле Бернулли, учитывающей падение напора, что для условно безнапорного потока означает падение или увеличение скорости до и после местного сопротивления. Падение напора в местных сопротивлениях определяется по формуле:

h_м = ξV 2 /(2g) (10.1)

где ξ — коэффициент местного сопротивления, отнесенный к средней скорости до или после сопротивления:

Как видим разница для отвода 30 о и 90 о — очень существенная. Потому в мире и разрабатываются все новые и новые модели переходников, например:

Таковы вкратце теоретические предпосылки для гидравлического расчета внутренней канализации.

На этом пока все.

Доступ к полной версии этой статьи и всех остальных статей на данном сайте стоит всего 30 рублей. После успешного завершения перевода откроется страница с благодарностью, адресом электронной почты и продолжением статьи. Если вы хотите задать вопрос по расчету конструкций, пожалуйста, воспользуйтесь этим адресом. Зараннее большое спасибо.)). Если страница не открылась, то скорее всего вы осуществили перевод с другого Яндекс-кошелька, но в любом случае волноваться не надо. Главное, при оформлении перевода точно указать свой e-mail и я обязательно с вами свяжусь. К тому же вы всегда можете добавить свой комментарий. Больше подробностей в статье «Записаться на прием к доктору»

Для терминалов номер Яндекс Кошелька 410012390761783

Номер карты Ymoney 4048 4150 0452 9638 SERGEI GUTOV

Для Украины — номер гривневой карты (Приватбанк) 5168 7422 4128 9630

Примечание: Возможно ваш вопрос, особенно если он касается расчета конструкций, так и не появится в общем списке или останется без ответа, даже если вы задатите его 20 раз подряд. Почему, достаточно подробно объясняется в статье «Записаться на прием к доктору» (ссылка в шапке сайта).

Пример расчета уклона канализации: формулы и технологические нормативы

Система канализации – это сеть трубопроводов, функциональных узлов, модулей и стандартных компонентов. Весь набор призван обеспечить беспрепятственное прохождение сточных вод. Очевидно, что самопроизвольное движение хозяйственно-бытовых стоков в трубах возможно, если при их укладке соблюдался уклон.

Из предложенной нами статьи вы узнаете, как производится расчет уклона канализации. Ведь это не произвольная величина: наклон должен обеспечивать перемещение стоков со скоростью, необходимой для нормальной работы системы. Мы расскажем, как определяется важный для канализации параметр.

Устройство канализационной сети: правила и нормы

Монтаж бытовой и любой другой канализации достаточно чётко разъясняется СНиП. Более того, имеющиеся в документах разъяснения являются нормами и правилами, которые профессиональные строители соблюдают неукоснительно.

Бытовое строительство своими руками, конечно, сложно приравнять к профессиональной деятельности. Но этот момент не снимает с домашнего мастера монтажных обязательств. Поэтому каждому строителю рекомендуется знать, как ведётся расчёт канализации.

Казалось бы, для чего вдаваться во все тонкости расчётов? Неужели что-нибудь кардинально изменится в системе канализации, если сделать уклон труб чуть меньше или чуть больше существующих параметров СНиП?

Так вот, практика эксплуатации коммуникаций показывает: даже небольшие отклонения значений уклона от установленных норм способны нарушить нормальную работу системы канализации.

К примеру, владелец частного дома делает канализацию своими руками и не владеет методикой расчёта. Он берёт и закладывает уклон трубопроводов «на глазок». В итоге получает значение уклона бытовой канализации меньше нормативных цифр.

Скорость движения хозяйственно-фекальной среды снижается, образуются сначала незначительные заторы, следом массивные, трудно пробиваемые. Наконец, линия забивается окончательно, на повестку дня выходит задача глобальной чистки. И такая работа системы, при недостаточном уклоне труб, обещает завидное постоянство заторов и неприятных запахов.

Другой момент: непрофессиональный мастер монтирует канализацию под уклоном, превышающим нормативные цифры. Завышенный наклон трубопроводов канализации способствует увеличению скорости жидкой среды, но при этом образуется так называемый «эффект сепарации».

Жидкость, текущая выше скорости самоочищения, отделяется от твердотельной массы, которая остаётся на стенках труб. Со временем остаточные массы наращиваются, и получается тот же результат – затор, запахи, чистка.

Правильно установленные значения уклона – залог долгой и надёжной работы системы.

О расчёте канализационных сетей

Скорость движения хозяйственно-фекальной среды, при которой достигается эффект самоочищения, математически вычисляется по формуле:

• V – скорость движения жидкой среды, (не менее 0,7 м/с);
• H/d – наполняемость канализационной трубы (не менее 1/3 объёма);
• K – коэффициент сопротивления, зависящий от материала трубопровода (0,5 – пластик, стекло; 0,6 – другие).

Практикум устройства бытовой и промышленной канализации допускает ситуации, когда условия, рассчитанные указанной формулой, выполнить не представляется возможным в силу малого расхода канализационных стоков.

На этот случай рекомендуется монтировать коммуникации из труб диаметром до 50 мм с уклоном 3 мм на 1 метр длины. Трубопроводы диаметром 85 – 100 мм укладывают при соблюдении нормы уклона 2 мм на 1 метр длины. В любом случае, максимально допустимое значение нормы уклона может составлять 15 мм на метр длины, но не более того.

Если в системе канализационных сетей используется лотковый механизм транспортировки стоков, на этот случай тоже есть норматив. Так, уровень наполнения лотков не должен превышать 0,8 размера их высоты. Размер ширины канализационного лотка не может быть меньше 200 мм.

Причём ширина лотка устанавливается, исходя из расчёта гидравлических свойств системы и конструктивных особенностей этого элемента. Так, канализационные лотки высотой более 500 мм в размере ширины не должны быть меньше 700 мм.

Лотки в сооружении канализации применяются в устройстве ливневых и дренажных систем. С расчетом уклона дренажных труб ознакомит статья, прочитать которую мы очень советуем.

Сточные воды, наполненные высоким содержанием механических взвесей, отводятся по линиям канализации, сделанных с уклоном, величину которого также определяют расчётным путём с учётом обеспечения в трубах самоочищающих скоростей движения жидкости.

Наполнение трубопроводов нормируется значением 1/3 их объёма. Обычно такой вид стоков относится к продуктам промышленного производства, где механическими взвесями являются частицы металлов и других твердых веществ.

Другие нормы (правила) монтажа

Положения нормативной документации затрагивают как характеристики оборудования, задействованного в канализационной системе, так и нюансы непосредственно самой установки.

Оборудование закрытых коммуникаций

Для большинства случаев проектирования бытовых канализационных коммуникаций нормы (правила) предусматривают исполнение закрытых линий трубопроводов. Такая схема традиционно работает по принципу движения хозяйственно-фекальных вод самотёком.

На некоторых объектах (чаще промышленных), где отводятся сточные воды без наличия запахов и опасных испарений, допустимо выполнять коммуникации на основе самотечных лотков. При этом требуется оснащать лотковые линии устройством гидрозатвора.

Если рассматривать систему в плане, то каждый отдельный участок канализационных коммуникаций монтируется строго прямолинейно. Если требуется изменить направление укладки трубопроводов, применяются стандартные монтажные компоненты (уголки, крестовины, тройники, переходы и т.п.).

Изменять расчетные величины уклона канализационных трубопроводов недопустимо на отдельном участке завершённой линии, смонтированной в горизонтальном положении.

Какие трубы подходят для системы?

По отношению к сетям канализации (бытовой, промышленной), а также с упором на свойства коррозийной стойкости и прочности, под монтаж канализации применяют разные модификации труб.

Для коммуникаций, сделанных по принципу самотека, материалом труб служат:

;
• чугун;
• бетон;
• стекло;
• асбестоцемент.

Критерии и правила выбора труб для наружной канализации приведены здесь. Рекомендованная нами информация будет полезна всем рачительным хозяевам загородных участков, запланированных к обустройству.

Под коммуникации, транспортирующие жидкости с напором, делаются трубы из материалов:

• полимеры;
• чугун;
• асбестоцемент;
• железобетон.

Канализационные линии внутреннего действия монтируют одним из двух способов: открытый / скрытый. Независимо от способа укладки, широкое распространение в монтаже получили полимерные трубы. С ориентирами выбора лучших труб для канализации ознакомит рекомендуемая нами статья.

Канализационные трубопроводы из пластика допускается укладывать в земле ниже уровня полов зданий. Но следует учитывать нагрузку, приходящуюся на участок с такими коммуникациями.

Пластиковая арматура рассматривается как универсальная, может успешно применяться для внутренних и внешних сетей.

Особенности установки стояков

Монтаж стояков внутри жилых строений делают в каналах, шахтах, коробах. Их конструктивное исполнение должно соответствовать правилам пожарной безопасности. Шахты, короба, каналы и т.п., обязательно оснащаются съёмными панелями.

Через съём панелей обеспечивается доступ к коммуникациям. Применять съемные панели, сделанные из материалов, способных гореть допускается, если линия канализации состоит из поливинилхлоридных труб. Панели шахт, где проложены полиэтиленовые трубы, обычно делают из несгораемых материалов.

Открытые и закрытые линии

Монтаж открытых канализационных трубопроводов, сделанных из пластмассы, разрешается выполнять внутри чердачных зон жилых строений, а также в зонах подвалов.

Места перехода канализационных стояков из области жилого помещения в область чердака требуется заделывать раствором цемента, толщиной не менее 20-30 мм. Этой же смесью защищают область трубы выше уровня перекрытия на 80-100 мм, причём перед заделкой цементом на поверхность трубопровода накладывается гидроизоляционный материал.

Укладка внутренних канализационных линий запрещена в структуре полов, внутри стен, в области потолка комнат жилого фонда. Под эти же требования подпадает ещё ряд строений и помещений иного назначения, где предусмотрен особый санитарный режим.

Если необходимо проложить отводной трубопровод от раковины ванны или мойки кухни, делается это над уровнем пола с применением средств гидроизоляции с последующей облицовкой зоны монтажа.

Не допускается объединение канализации бытового и промышленного назначения, если промышленные стоки содержат жидкости токсичного характера или легко воспламеняющиеся. Канализационные сети любого типа, схемой которых предусматривается отвод сточных вод к наружной канализации, следует оснащать вентиляционными стояками.

Верхние концевики вентиляционных труб необходимо выводить сквозь толщу кровли и поднимать на высоту:

1. Для плоских кровельных покрытий (не менее 300 мм).
2. Для скатных кровельных покрытий (не менее 500 мм).

Отступ в горизонтальном направлении от вывода стояка до близлежащих окон и балконов здания должен составлять не меньше 4 метров.

Закладка канализационных труб

Прокладка трубопровода канализации с уклоном – это лишь часть требований для общей закладки канализационной сети. Также следует принимать во внимание нормы, установленные под закладку труб, исходя из рисков их повреждений и разрушений.

Эти нормы обусловлены действием временных и постоянных нагрузок на коммуникации. Например, для бытовых условий закладка труб канализации внутри зданий выполняется на глубину не менее 100 мм, если за точки измерений брать поверхность пола и верхнюю внешнюю стенку канализационной трубы.

Трубопроводы внутренней бытовой канализации, смонтированные в местах возможных механических воздействий, рекомендуется защитить с помощью ограничения к ним прямого доступа. Для этих целей применяют защитные сетки, лотки, каналы и т.п.

Если трубопровод располагается ниже уровня сезонного промерзания грунтовых пластов, следует применять технологию утепления канализационных труб. На роль современного утеплителя вполне претендует жесткий пенополиуретан. Также утепляют канализационные трубы минеральной ватой с предварительной гидроизоляцией.

Когда местом закладки коммуникаций выступает траншея, после разработки таковой с расчётным уклоном и перед закладкой труб рекомендуется выполнить уплотнение грунта. Работы по уплотнению грунта ведутся на площади донной части траншеи по всей её длине.

Уплотнять грунт требуется не менее чем на 200-300 мм глубины. После выполнения этих мероприятий в траншее производится отсыпка гравия с расчетным наклоном или закладываются лотки и уже в лотки помещают канализационные трубы.

Выводы и полезное видео по теме

Интересные и познавательные размышления о правильном уклоне канализационной трубы:

Организация бытовых хозяйственно-фекальных стоков – не такое простое дело, как это может представлять себе неискушённый обыватель. Профессионалы в области жилищно-хозяйственных коммуникаций знают: рассчитывать укладку канализационных сетей необходимо в каждом случае их строительства, независимо, ведётся ли монтаж для частного дома или делается система промышленного назначения.

Пишите, пожалуйста, комментарии, задавайте вопросы, публикуйте фото в расположенном ниже блоке. Расскажите о том, как прокладывали канализационные ветки на собственном загородном участке, соблюдали ли при этом оговоренный нормативами уклон. Не исключено, что ваши советы будут полезны посетителям сайта.

Как выполнить расчет канализационных и ливневых стоков для частного дома

Важность проведения правильных расчетов при проектировании канализации

Сточные воды — это не просто текучая жидкость однородной структуры. Нечистоты включают в себя примеси различной фракции и веса. Полидисперсная субстанция, коей являются сточные воды, к тому же содержит коллоиды и суспензии. Скорость движения нечистот может периодически меняться. Если жидкие включения движутся быстрее, то тяжелые примеси в виде песка, шлаков и др. чаще оседают на стенках труб, образуя наросты и засоры. В результате коллектор забивается. Чтобы этого не произошло, на этапе проектирования системы проводят гидравлический расчет канализационных сетей.

Для вычисления всех параметров в качестве исходных данных берется предполагаемый объем стоков.

Расчет диаметра канализационной трубы

Эта статья посвящена подбору наружного самотечного канализационного трубопровода; как определить диаметр трубы канализации, а также назначить ей требуемый уклон

Рассмотрим это на следующем примере:

Расход на участке внутриквартальной хозяйственно-бытовой канализации составляет Q=3 л/c. Подобрать железобетонную трубу.

Расчет канализационной трубы (участка сети) заключается в назначении для него диаметра и подборе уклона, см. расчетную схему ниже:

Расчетная схема участка канализационной сети

В соответствии с СП32.13330, минимально возможный диаметр внутриквартальной канализации составляет 150 мм. Это имеется в виду внутренний диаметр.

При подборе трубы мы стремимся назначить как можно меньший диаметр, обеспечив при этом минимально возможный уклон. Однако при этом действуют ограничения по минимальной скорости и максимально возможному наполнению трубы H/D:

Минимальные значения скорости и максимальные наполнения для различных диаметров канализационных труб

Например, исходя из этой таблицы для диаметра трубы 300 мм скорость на участке должна быть не меньше 0,8 м/c, а предельное наполнение H/D – 0,8 (т.е. максимально возможный слой воды в такой трубе 300*0,8 = 240 мм).

Необходимо отметить, что эта таблица в части наполнения H/D не касается дождевой канализации (ее трубопроводы подбираются на полное наполнение).

Также нужно помнить, что при гидравлическом расчете канализационной сети, состоящей из нескольких участков >>> скорость не должна уменьшаться по ходу движения.

В рассматриваемом случае речь идет о внутриквартальной канализации, поэтому постараемся подобрать трубу диаметром 150 мм.

Открываем таблицы Лукиных для данного типа труб:

Фрагмент таблиц Лукиных для диаметра Д=150 мм

Мы пытаемся подобрать минимальный уклон, т.к. это будет способствовать минимальной глубине заложения трубы и сократит объем земляных работ.

Берем уклон 0,008 (это значит понижение отметки трубы на величину 8 мм на каждый метр ее длины, еще могут сказать: 0,8% или 8‰). Ищем в соответствующем столбце расход 3 л/c > он заключен между 2,51 и 4,32 л/c. Точное наполнение h/d и скорость v могут быть найдены интерполяцией: H/D составляет 0,33, а скорость v = 0,58 м/c. Наполнение удовлетворяет требованиям нормативной таблицы (<0,6 для диаметра 150 мм), а вот скорость меньше минимально допустимой (0,7 м/c для диаметра 150 мм). При скорости 0,58 м/c труба будет заиливаться (т.е. на дно из-за медленного движения стоков будет выпадать осадок).

Таким образом, необходимо выбрать большее значение уклона трубы. Уклоны 0,01 и 0,012 также, очевидно, не подходят из-за скорости, а вот при уклоне 0,014 скорость составит 0,71 м/c (> 0,7 м/c). Поскольку наполнение H/D меньше 0,6, то можно считать трубу подобранной.

интерполяция значения скорости по значениям расхода (3 л/c между 1,49 л/c и 3,32 л/c)

Фрагмент таблиц Лукиных для диаметра Д=150 мм, подбираем уклон трубы для расхода Q = 3 л/c

ИТОГ: для транспортирования расчетного расхода 3 л/c во внутриквартальной хозяйственно-бытовой канализации подойдет труба диаметром 150 мм, положенная с уклоном 0,014 (14 ‰ ).

При больших расходах возникает вопрос выбора диаметра трубы. Например, на расход Q = 20 л/c подходит, как минимум, три варианта:

Первый вариант — труба 200 мм, уклон 6 ‰.

Второй вариант — труба 250 мм, уклон 3,5 ‰.

Третий вариант — труба 300 мм, уклон 5 ‰. (для этого диаметра скорость уже должна быть не меньше 0,8 м/c)

Окончательный выбор между вариантами можно сделать на основании их технико-экономического сравнения. Чаще всего при проектировании сетей канализации стремятся обеспечить наименьшую глубину заложения при выдерживании нормативных скоростей. Учитывая, что сопряжение участков канализации преимущественно выполняют «шелыга в шелыгу» (т.е. участки соединяются в колодцах по верхним точкам), то увеличение диаметра даже при уменьшении уклона может дать большую итоговую глубину заложения трубы. Поэтому из рассмотренных вариантов, первые два являются конкурирующими между собой, а третий им явно уступает.

Сопряжение участков канализации «шелыга в шелыгу»

По данной ссылке можно также загрузить электронные таблицы Лукиных со встроенной интерполяцией

Основные виды расчетов

При выполнении расчетов чаще используют данные СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения», а также рекомендации из СП 40-102-2000 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие требования».

Уклон трубопровода канализации

Рекомендуемый уклон

Уклон отвечает за безнапорную работу системы и беспрепятственный сброс стоков в приемник. В таблицах СНиП приведены рекомендуемые для каждого диаметра труб минимальные уклоны:

• сечение 110 мм — 1 см на каждый погонный метр коллектора;
• диаметр 160 мм — 0,8 см на метр;
• сечение 220 мм — 0,7 см на один метр протяженности коллектора.

Для внутренней части коммуникации придерживаются 1,5-2 см уклона на каждый погонный метр.

Если есть необходимость высчитать уклон коллектора через формулу, пользуются такой: d х коэффициент, где d — это сечение трубопровода, а коэффициент соответствует таким значениям:

• 160 — 0,6;
• 220 — 0,7;
• 500 мм — 1;
• 600-800 — 1,1;
• 1000-1200 мм — 1,3.

Уклон делают в сторону центральной магистрали или дворового септика/выгребной ямы.

Расчет сечения труб

Чтобы уложить трубы нужного диаметра, можно воспользоваться данными СНиП. Выглядят рекомендуемые значения следующим образом:

• внутренняя часть канализации от всех сантехнических приборов — 50 мм;
• труба от унитаза — 110 мм;
• общественный стояк — 110-160 мм;
• наружная часть канализации — 160-220 мм (для частного сектора и многоквартирного жилого дома);
• центральная магистраль и промышленные предприятия — от 500 мм.

При правильном сечении коллектора наполненность трубы будет составлять примерно 0,3-0,5 от общего её диаметра.

Расчет наполнения коллектора

Высчитывают наполненность трубы по формуле: Y= h/d. Здесь значение h — это максимальный уровень жидкости в системе, d — внутреннее сечение коллектора. В норме результат должен колебаться в пределах от 0,3 до 0,6.

Пример расчета уровня наполненности трубы канализации в частном секторе: за исходные данные берут уровень наполненности коллектора в пределах 60 мм, в то время как сечение тубы составляет 110 мм. Согласно приведенной формуле, 60/110 и получается 0,55. Значение соответствует норме.

Вычисление пропускной способности труб

На момент проектирования системы обязательно высчитывают пропускную способность трубопровода – определяют расчетные расходы сточных вод. Этот параметр вычисляют относительно суток, часов и секунд в зависимости от назначения здания (жилое, предприятие и пр.). Секундный расход стоков исчисляют в литрах, для суточного и часового данные исчисляют в м3.

Данные для средних расходов:

• Qcp.сут= п · Nр / 1000 м³/сутки;
• Qcp.час= п · Nр / (24 · 1000) м³/час;
• qср.сек= п · Nр / (24 · 3600) л/сек.

• п — средние нормы водоотведения на 1 жителя (в литрах);
• Nр– расчётное количество жителей.

Для максимальных расходов:

• Qмакс.сут= Qcp.сут · kсут = п · Nр · kсут / 1000 м³/сутки;
• Qмакс.час= п1 · Nр · kобщ / (24 · 1000) м³/час;
• qмакс.сек= п1 · Nр · kобщ / (24 · 3600) л/сек.

Где k – коэффициенты неравномерности: kсут – суточной, kобщ – общей.

Чтобы определить максимальную пропускную способность коллектора, пользуются формулой: q = aХv, где значение а – площадь живого сечения потока, а v – скорость транспортировки стоков.

За норму максимальных скоростей для каждого вида труб (материал изготовления) принято считать 8 м/с (металл) и до 4 м/с (бетон, пластик). Если скорость по факту получается больше, её нужно гасить с помощью поворотов системы или монтажа перепадных колодцев.

Все гидравлические вычисления нужно проводить последовательно. Однако чаще мастера используют для проведения расчетов не формулы, а приведенные в СНиП данные (в виде таблиц), либо пользуются онлайн-калькулятором.

Расчет и схема внутренней канализации

Как и любые строительные работы, расчет канализации начинается с эскиза. Тщательно продумайте, какие вам нужны сантехнические приборы, где их лучше установить так, чтобы при всех остальных равных условиях фановая система была по возможности прямой и короткой. В этом случае у вас не будет возникать при ее эксплуатации дополнительных проблем, да и затраты на материалы будут меньше.

Сразу оговоримся. При расчете системы внутренней канализации надо помнить, что существует ряд серьезных ограничений, продиктованных самой жизнью. Например, недопустимо прокладывать систему через вентиляционные каналы, а тем более дымоотводящие. Так же запрещено подключать приборы напрямую к горизонтальной трубе. Необходимо применять сильфоны, представляющие собой гидрозатвор. Есть еще ряд рекомендаций, которые можно почитать в СНиПах 2-32-74 и 3-28-75. Все, что будет непонятно по проектированию системы канализации, вы сможете найти ответ там.

Определение эффективных параметров ливневой канализации

Если параллельно с фекально-бытовой системой монтируется ливневка, для правильных расчетов нужно учесть такие данные:

• норма годовых осадков по региону;
• площадь обслуживаемого объекта;
• тип покрытия (бетон, грунт, плитка);
• свойства грунта на участке;
• масса отводимой дождевой воды.

Все данные, кроме последнего пункта, берутся в местной геодезической службе. С помощью полученной информации подбирают желоба по их пропускной способности. Для примера рассчитаем данные по лоткам для ливневки с помощью формулы: Q=q20∙P∙φ

• Q — средний годовой объем ливневой воды в регионе;
• q20 — коэффициент по региону;
• P — площадь объекта, с которого будет отводиться вода;
• φ — коэффициент водопоглощения для разных видов материалов.

Определив по этой формуле пропускную способность лотка, выбирают желоба в соответствии с их техническими характеристиками. Как правило, на товаре указан этот параметр.

Некоторые важные моменты расчетов

Горизонтальные участки канализации внутри объекта (т.е. линии от всех санитарно-технических приборов до стояка) выполняются трубой диаметром 50 мм. От унитаза всегда отходит труба 110 мм в диаметре, такой же диаметр принимается для вертикальных участков (стояков), которые выходят во внешнюю канализационную систему через цокольный этаж.

Фитинги – соединительные элементы системы, для которых не нужно гидравлических расчетов. Материалы фитингов должны совпадать с материалом основных труб. Специальные лючки облегчают ревизию и ремонт, организуют доступ к местам возможных засоров.

Уклон канализации – особый момент расчетов. Благодаря ему устраивается самотек (без нагнетательного насоса, что экономит электроэнергию). Для внутренней системы специалисты могут принять значение уклона в 3 градуса, но в СНиПах существуют таблицы, в которых указаны точные значения для каждого из сантехнических приборов. Кроме того, в расчетах уклона нужно учитывать особенности архитектуры объекта. Уменьшать или увеличивать уклон по собственному усмотрению нельзя: это помешает нормальному водоотведению.

Схемы уклона для труб разного диаметра

Принудительные насосы используются при отрицательном уклоне (который сточные воды не в состоянии преодолеть), если приборы сантехники расположены в подвальных (цокольных) этажах – ниже, чем выход канализации. Нагнетательные насосы разной мощности монтируются непосредственно на трубу и успешно перекачивают стоки. Они также используются при сложном, неровном ландшафте или в случаях, если при пересечении с иными инженерными конструкциями нужно увеличить высоту пролегания трубопровода.

Пример проекта водоснабжения и канализации дома

Расчет внутренней канализации требует специальной подготовки и повышенного внимания: любая ошибка может стать причиной аварийной ситуации и повлечет за собой большие финансовые затраты. Вот почему решение этой задачи необходимо доверять профессионалам.

Рассчитать стоимость проекта канализации, можно на калькуляторе, представленном ниже:

Расчет наружной канализации

Чтобы спроектировать наружную часть коллектора вычисляют такие данные:

• Протяженность коммуникации от выпуска из дома до подключения к септику или центральной магистрали.
• Диаметр труб (для частного строительства используют тубы сечением 110, 160 или 220 мм).
• Объем стоков. За норму принимается 2 куба на одного человека в месяц.
• Наличие поворотов и перепадных колодцев на протяженности коммуникации.

Для устройства безнапорной системы соблюдают уклон. Если ввиду особенностей рельефа монтируют напорный участок канализации, для фекального насоса монтируют специальный кессон и устраивают дюкер. Он будет защищать отрезок системы от воздействия минусовых температур и застаивания фекальных масс.

Устройство внутренней канализации в доме

Ванну, например, необходимо устанавливать так, чтобы она имела маленький уклон в сторону водосливного отверстия. Все приборы типа раковины или той же ванны должны снабжаться устройствами, не позволяющими проникновение в систему крупных предметов, а так же чистками. Это необходимо, понятное дело, для простоты обслуживания системы в случае ее засорения. Неплохо посмотреть, какие фитинги сегодня выпускает промышленность. Это лучше всего сделать в той торговой организации, где вы планируете приобрести необходимые материалы. Сделать это нужно для того, чтобы не изобретать велосипед: промышленность уже учла все, даже самые изысканные вкусы покупателей. К тому же, вы уточните, каких размеров продают различные трубы. Это будет необходимо для составления конечного списка закупки.

Источник http://doctorlom.com/item301.html

Источник https://sovet-ingenera.com/kanaliz/k-drugoe/raschet-uklona-kanalizacii.html

Источник https://santehno96.ru/kanalizaciya-i-vodoprovod/raschet-diametra-kanalizacii.html