Zásady navrhování odpadního splaškového potrubí

Na hydraulické poměry ve splaškovém odpadním potrubí má při gravitačním proudění zásadní vliv způsob přívodu vzduchu, jeho objemový průtok v potrubí, úhel napojení připojovacích potrubí a délka odpadního potrubí. Nedostatečný přívod vzduchu může při gravitačním proudění způsobit vznik tlaku v potrubí, v důsledku čehož může dojít k vysátí vody ze zápachových uzávěr a šíření zápachu z kanalizace v budově. 

Při návrhu odpadního potrubí je někdy nevyhnutelné zalomit svislé potrubí v důsledku dispozice jednotlivých podlaží, což má velký vliv na tlakové poměry a na šíření hluku. Ve výškových budovách je proto třeba přistoupit ke specifickým řešením, zejména u zalomených potrubí.

Článek je napsán v souladu se slovenskou normou STN 73 6760 [6], českou obdobou této normy je ČSN 75 6760, platná od ledna 2014. Normy jsou v souladu s EN 12 056-2, která definuje různé systémy I až IV.

Zásady návrhu odpadních potrubí splaškové vody

V systému I se počítá se stupněm plnění odpadního potrubí h/d = 0,5 (tj. 50 % průřezu potrubí zaplňuje voda), na rozdíl od systému II, kde se počítá se stupněm plnění 0,7 (tj. 70 % průřezu potrubí zaplňuje voda). Optimální podmínky pro proudění vody a vzduchu v odpadním potrubí jsou tehdy, když je potrubí vedené svisle beze změny průřezu a bez zalomení. Odpadní potrubí by se mělo navrhovat přímé, s vyvedením hlavního větracího potrubí volně nad střechu (obr. 1a). Vyrovnání tlaku v odpadním potrubí vyžaduje velký přítok vzduchu – až 35násobně vyšší, než jaký je přítok vody (tab. 1) [3].

Jmenovitá světlost odpadního potrubí s hlavním větracím potrubím (obr. 1a) (pokud je součet délky odpadního a větracího potrubí méně než 70 m) se dimenzuje podle tab. 2 [5]. Odpadní potrubí se v celé své délce dimenzuje na průtok odpadní vody v místě pod napojením nejnižšího připojovacího potrubí, jeho nejmenší světlost je DN 70. V odpadních potrubích s výškou od 70 do 100 m se musí použít odpadní potrubí s doplňkovým větracím potrubím (obr. 1b) podle tab. 3.

Obr. 1 Odpadní potrubí a) s hlavním větracím potrubím; b) s doplňkovým větracím potrubím; c) s přivzdušňovacícm ventilem 1 – odpadní potrubí; 2 – hlavní větrací potrubí; 3 – připojovací potrubí, 4 – doplňkové větrací potrubí; 5 – přivzdušňovací ventil [5]

Pro odpadní potrubí s výškou nad 100 m se doporučuje prokázat výpočtem, že nemůže dojít k vysátí zápachových uzávěrek zařizovacích předmětů nebo ze zápachových uzávěrů. Maximální podtlak v těchto potrubích by neměl překročit hodnotu 464 Pa. Pokud není možné vyvést odpadní potrubí nad střechu, opatří se přivzdušňovacím ventilem (obr. 1c). Odpadní potrubí bez větracích potrubí nebo přivzdušňovacích ventilů není možné instalovat. V budově lze instalovat jen jedno odpadní potrubí s přivzdušňovacím ventilem. Ostatní odpadní potrubí musí mít hlavní větrací potrubí, nebo se větrají společným větracím potrubím [6]. Experimentálním měřením hydraulických poměrů gravitačního proudění vody v odpadním potrubí bylo dokázáno, že průtok vody nemá tvar spirály ani pístu, ale má prstencový průběh [1].

Obr. 2 Průběh proudění vody a vzduchu v odpadním potrubí s připojením připojovacího potrubí
a) redukovanou odbočkou pod úhlem 45°, kdy dochází k vysátí zápachové uzávěry;	b) redukovanou odbočkou pod úhlem 88,5°, kdy nedochází k vysátí zápachové uzávěry [3].

Voda proudí po vnitřním povrchu potrubí a vzduch proudí středem průřezu. Z připojovacích potrubí přitéká voda na protilehlou stěnu odpadního potrubí, ve kterém klesá dolů (obr. 2). Velký vliv na kolísání tlaku mají jmenovitá světlost potrubí a úhly připojení připojovacích potrubí. Nepříznivé hydraulické poměry představují například připojení redukovanou odbočkou pod úhlem 45°, v takovém případě může dojít v důsledku podtlaku k vysátí zápachové uzávěry (obr. 2a). Naopak příznivé proudění nastává u odboček pod úhlem 88,5°, v takovém případě nedochází k vysátí zápachové uzávěry (obr. 2b).

Obr. 3 Odbočka 88,5°se 45°obloukem – odbočka s tzv. malým úhlem odbočení [7]

Například v Německu se proto redukované odbočky na odpadní potrubí pod úhlem 45°nesmí navrhovat [3]. Experimentální měření potvrdila, že kolmé odbočky s úhlem 90°, tedy odbočky s tzv. velkým úhlem odbočení, z hydraulického hlediska nevyhovují, vhodnější jsou odbočky s úhly 87,5°nebo 88,5°, tedy s tzv. malým úhlem odbočení (obr. 3), u kterých se počítá i s většími maximálními průtoky (tab. 2 a tab. 3).

Obr. 4 Maximální podtlaky vznikající při dovolených průtocích splaškové vody v odpadním potrubí s hlavním větráním [3]

Tlakové poměry v odpadním potrubí s hlavním větráním s výškou do 16 m a s průtokem 2,5 l/s s nevhodným připojením připojovacího potrubí pod úhlem 90°(kolmé připojení) dokumentuje obr. 6. Maximální podtlaky vznikající při povolených průtocích splaškové vody dle normy EN 12 056-2 v odpadním potrubí s hlavním větráním jsou na obr. 4. Z hlediska hlučnosti má velký vliv i rychlost proudění odpadní vody v potrubí. Z obr. 5 je zřejmé, že reálná rychlost v odpadním potrubí s délkou 30 m dosahuje hodnot okolo 10 m/s, max. 12 m/s.

Obr. 5 Teoretická a reálná rychlost proudění vody v odpadním potrubí 1 – teoretická rychlost proudění; 2 – reálná rychlost proudění [3]

Zalomení odpadního potrubí splaškové vody

V důsledku dispozičních řešení je často nevyhnutelné změnit směr odpadního potrubí a vytvořit odskok nebo zalomení. U odskoku s úhlem maximálně 45°od svislice (obr. 7) nevznikají výrazné změny tlaku v potrubí, není třeba ani zvětšovat dimenzi potrubí. U zalomeného odpadního potrubí dochází k větším rozdílům tlaku v délce potrubí (obr. 8) než u přímého potrubí (obr. 6).

Obr. 6 Průběh tlaku v odpadním potrubí s hlavním větracím potrubím s délkou 16 m [3]	Obr. 8 Průběh tlaku v zalomeném odpadním potrubí s hlavním větracím potrubím [3]

Příklady zalomení odpadního potrubí s vyznačením jeho délky jsou na obr. 10. Z křivky reálné rychlosti proudění na obr. 5 vyplývá, že do délky potrubí přibližně 22 m křivka stoupá na hodnotu okolo 10 m/s, potom však roste minimálně. Vzhledem k jejímu průběhu a k hydraulickým poměrům v potrubí se podle [7] doporučuje řešit odpadní potrubí vzhledem k délce takto:
– do 3 nadzemních podlaží: cca do 10 m,
– od 4 do 8 podlaží: cca od 10 do 22 m,
– od 9 nadzemních podlaží: nad 22 m.

Obr. 7 Změna směru odpadního potrubí – tzv. odskok – s úhlem max. 45°od svislice

 

Odpadní potrubí s délkou do 10 m

U krátkých odpadních potrubí nevznikají kritické podtlaky, proto je podle [7] dovoleno například v případě nízkého podhledu řešit změnu směru odpadního potrubí v ležaté části (svodného potrubí) kolenem s úhlem 88,5° (obr. 11a), případně vhodnější alternativou – dvěma koleny s úhlem 45° (obr. 11b). 

Obr. 9 Správné řešení přechodu odpadního potrubí do potrubí svodového dle EN 12 056

 

Nejvhodnější řešení, které splňuje požadavky na optimální proudění vody z hlediska hydrauliky a též z hlediska šíření hluku, představuje přechod pomocí dvou kolen s úhlem 45° s přímým mezikusem o délce 250 mm (obr. 9).

Obr. 10 Příklady délky odpadního potrubí: 1 – délka odpadního potrubí; 2 – větrací potrubí; 3 – svodné potrubí zavěšené pod stropem; 4 – svodné potrubí v zemi [4]

Odpadní potrubí o délce od 10 do 22 m

U odpadních potrubí s délkou od 10 do 22 m se přechod odpadního potrubí při zalomení menším než 2 metry povoluje řešit v ležaté části dvěma koleny s úhlem 45° s obtokem na přívod vzduchu podle obr. 12 [4].

Obr. 11 Přechod odpadního potrubí kratšího než 10 metrů do svodného potrubí
a) pomocí kolena s úhlem 88,5°– méně vhodný způsob;	b) pomocí dvou malých kolen s úhlem 45° [4]

Obtokové potrubí se s odpadním potrubím spojí nejméně 2,0 m nad zalomením a nejméně 1,0 m pod zalomením. Jmenovitá světlost obtokového potrubí je shodná se jmenovitou světlostí ležatého úseku zalomení odpadního potrubí. Zařizovací předměty instalované v podlaží nad obtokem se mohou připojit jen do obtokového potrubí [6]. U zalomení ≥ 2,0 m se doporučuje navrhovat přechod do ležaté části podle EN 12 056 (obr. 9).

Obr. 12 Přechod odpadního potrubí do svodného se zalomením < 2,0 m [4]

Zařizovací předměty lze připojit samostatnými potrubími do svodného potrubí (obr. 13), případně společným nevětraným připojovacím potrubím podle obr. 14 nebo větraným připojovacím potrubím s obtokem ve výšce min. 2,0 m nad zalomením odpadního potrubí (obr. 15) [4].

Obr. 13 Přechod odpadního potrubí do svodného potrubí se zalomením ≥ 2,0 m [4]	Obr. 14 Přechod odpadního potrubí do svodného potrubí ≥ 2,0 m – nevětrané připojovací potrubí [4]

 

Odpadní potrubí s délkou nad 22 m

U odpadních potrubí s délkou nad 22 m se zalomení menší než 2,0 m navrhuje stejně jako u potrubí s délkou od 10 do 22 m podle obr. 12. Pokud je zalomení ≥ 2,0 m doporučuje se přechod odpadního potrubí řešit do svodného podle obr. 16.

Obr. 15 Přechod odpadního potrubí do svodného potrubí ≥ 2,0 m – větrané připojovací potrubí [4]	Obr. 16 Přechod odpadního potrubí do svodného potrubí ≥ 2,0 m [4]

Závěr

Výše uvedený návrh a technické řešení odpadního potrubí splaškové vody se doporučuje na základě požadavku EN 12 056-2 a experimentálních měření hydraulických poměrů v potrubí. Jednotlivé úpravy při zalomení potrubí jsou obsahem národních norem, např. STN 73 6760, ČSN 75 6760 a DIN 1986-100, které musí být v souladu s EN 12 056-2. Podle STN 73 6760 navíc platí, že při zalomení odpadního potrubí s úhlem větším než 45° (nejvíce 88,5°) od svislice (nehledě na délku odpadního potrubí) je nutné zvětšit průměr potrubí na jmenovitou světlost, která je dle tab. 2 a tab. 3 nejbližší vyšší ke jmenovité světlosti.

Zvětšení jmenovité světlosti se realizuje těsně nad zalomením, u většího počtu zalomení se světlost zvětšuje jen u nejvyššího zalomení. Norma předepisuje minimální sklon ležaté části potrubí u zalomení 2 %. V případě, že je délka odpadního potrubí nad zalomením větší než 30 m, musí být mimo požadavků dle obr. 12, resp. obr. 16 i sklon obtokového potrubí nejméně 2 %. U každého zalomení potrubí se zvyšuje hladina hluku v odpadním potrubí, což je nutné eliminovat materiálem potrubí, kvalitní montáží a závěsy s protihlukovou úpravou.

 

Doc. Ing Jana Peráčková, PhD.
Autorka působí na katedře TZB SvF STU v Bratislavě

Recenzoval: prof. Ing Jaroslav Valášek, PhD.

Obrázky: Foto: archiv autorky
Článek vznikl s podporou grantových projektů Ministerstva školství, vědy, výzkumu a sportu SR VEGA 1/0807/17 00a VEGA 1/0847/18.

Literatura

1. 1Valášek, J. a kol.: Zdravotnotechnické zariadenia budov. Bratislava: JAGA Group, 2005.
2. Valášek, J. – Peráčková, J.: Vnútorná kanalizácia. Zariaďovacie predmety, kanalizácia, sústreďovanie inštalácií. STU Bratislava, 1997.
3. 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.
4. Wasserhydraulik. Leitfaden für Planung, Dimensionierung, Ausführungund den Betrieb von Abwasseranlagen.Geberit Vertriebs GmbH. 2017.
5. STN EN 12056-2: 2002 Gravitačné kanalizačné systémy vnútri budov. Časť 2: Potrubia pre splaškové odpadové vody. Navrhovanie a výpočet.
6. STN 73 6760: 2009 Kanalizácia v budovách.
7. DIN 1986-100: 2008 Entwässerungsanlagenfur Gebäude und Grundstucke – Teil 100: Bestimmungen in Verbindung mit DIN EN 752 und DIN EN 12056
8. ČSN 75 6760: 2014 Vnitřní kanalizace.

Článek byl uveřejněn v časopisu TZB Haustechnik 1/2018.