| Сантехнический прибор | Минимальный диаметр подводящей трубы, мм (DN) | Особенности подключения |
|---|---|---|
| Умывальник | DN 40 – DN 50 | Стандартное подключение через сифон с гидрозатвором высотой 50–60 мм |
| Мойка кухонная | DN 40 – DN 50 | Рекомендуется DN 50 при использовании измельчителя пищевых отходов |
| Душевая кабина, поддон | DN 50 | Трап с гидрозатвором, обеспечивающий скорость отвода не менее 0,7 м/с |
| Ванна | DN 40 – DN 50 | Выпуск ванны определяет минимальное сечение; DN 50 при объеме более 150 л |
| Биде | DN 40 – DN 50 | Возможно подключение к общей отводной линии с умывальником |
| Унитаз со смывным бачком | DN 100 – DN 110 | Прямое подключение к стояку или горизонтальному выпуску; больший диаметр для транспортировки твердых фракций |
| Писсуар настенный | DN 50 | При групповой установке используется общий отводящий трубопровод DN 100 |
| Стиральная машина | DN 32 – DN 40 | Подключение через сифон или тройник на общей отводной линии |
| Посудомоечная машина | DN 32 – DN 40 | Подключение к общей линии с обязательным гидрозатвором |
| Канализационный стояк жилых зданий | DN 100 – DN 110 | DN 150 для зданий высотой более 20 этажей; вытяжная часть выводится выше кровли на 0,3–1,0 м |
| Диаметр трубопровода, мм (DN) | Минимальный уклон (безразмерный) | Уклон на 1 метр длины, см/м | Область применения |
|---|---|---|---|
| DN 40 – DN 50 | i = 0,025 – 0,035 | 2,5 – 3,5 см/м | Отводы от умывальников, моек, ванн, душевых кабин; оптимально i = 0,03 |
| DN 85 – DN 110 | i = 0,012 – 0,020 | 1,2 – 2,0 см/м | Выпуски от унитазов, горизонтальные отводные линии, стояки; оптимально i = 0,02 |
| DN 150 | i = 0,007 – 0,008 | 0,7 – 0,8 см/м | Сборные коллекторы, выпуски многоквартирных зданий |
| DN 200 | i = 0,005 – 0,007 | 0,5 – 0,7 см/м | Наружные участки, выпуски крупных объектов, промышленные коллекторы |
| Диаметр трубопровода, мм | Минимальная скорость, м/с | Оптимальная скорость, м/с | Максимальная скорость, м/с | Режим работы |
|---|---|---|---|---|
| DN 40 – DN 50 | 0,7 | 0,8 – 1,0 | 4,0 | Самоочищение при наполнении h/d ≥ 0,3 для предотвращения осаждения взвешенных частиц |
| DN 85 – DN 110 | 0,7 | 0,8 – 1,0 | 4,0 | Транспортировка твердых фракций и жироподобных веществ; предотвращение заиливания |
| DN 150 – DN 200 | 0,7 | 0,9 – 1,2 | 4,0 | Обеспечение транспортирующей способности при наполнении не более 0,6; исключение срыва гидрозатворов |
| DN 250 и более | 1,0 | 1,1 – 1,5 | 8,0 | Наружные коллекторы с повышенной транспортирующей способностью для крупнозернистых примесей |
| Сантехнический прибор | Секундный расход стоков, л/с | Часовой расход, л/ч | Коэффициент одновременности Ks | Вероятность использования P |
|---|---|---|---|---|
| Умывальник со смесителем | 0,3 | 108 | 0,5 – 0,7 | 0,01 – 0,04 (жилые здания) |
| Мойка кухонная со смесителем | 0,5 | 180 | 0,5 – 0,7 | 0,02 – 0,05 (жилые здания) |
| Ванна со смесителем | 0,8 | 288 | 0,6 – 0,8 | 0,015 – 0,03 (жилые здания) |
| Душевая кабина | 0,4 | 144 | 0,5 – 0,7 | 0,01 – 0,03 (жилые здания) |
| Унитаз со смывным бачком | 1,6 | 300 – 540 | 0,8 | 0,015 – 0,04 (жилые здания) |
| Биде | 0,3 | 108 | 0,5 | 0,005 – 0,01 (жилые здания) |
| Писсуар настенный | 0,2 | 72 | 0,4 – 0,6 | 0,02 – 0,1 (общественные здания) |
| Стиральная машина автоматическая | 0,5 | 180 | 0,3 – 0,5 | 0,01 – 0,02 (жилые здания) |
Содержание статьи
- Принципы проектирования самотечных систем водоотведения
- Выбор диаметров труб для различных сантехнических приборов
- Расчет и обоснование минимальных уклонов трубопроводов
- Гидравлические параметры самоочищения канализационных сетей
- Определение расчетных расходов стоков и вероятности использования приборов
- Размещение ревизий и прочисток на канализационных сетях
- Часто задаваемые вопросы специалистов
Принципы проектирования самотечных систем водоотведения
Самотечная система внутренней канализации представляет собой совокупность трубопроводов, арматуры и санитарно-технических приборов, работающих на принципе гравитационного движения сточной жидкости. Согласно СП 30.13330.2020 с изменениями «Внутренний водопровод и канализация зданий», проектирование таких систем основывается на обеспечении необходимой скорости транспортировки стоков при оптимальном наполнении трубопроводов.
Ключевым параметром является гидравлический уклон, который определяет кинетическую энергию потока. При недостаточном уклоне происходит замедление движения жидкости, осаждение взвешенных частиц на внутренней поверхности труб и последующее заиливание системы. Чрезмерный уклон провоцирует разделение твердой и жидкой фаз стоков: вода движется с высокой скоростью, а твердые включения остаются на дне трубопровода, формируя наслоения и препятствуя нормальной эксплуатации.
Основным документом для проектирования систем внутреннего водоотведения служит СП 30.13330.2020 с изменениями (действующая редакция включает изменения №1–5, последнее от 17.01.2025 введено в действие с 25.02.2025 года). Дополнительно используются положения СП 32.13330.2018 с изменениями №1–4 для наружных сетей, СП 73.13330.2016 для монтажа санитарно-технических систем.
Расчет системы водоотведения выполняется методом гидравлического моделирования с учетом вероятности одновременного использования санитарно-технических приборов. Для жилых зданий эта вероятность составляет от 0,01 до 0,05 в зависимости от типа прибора и количества водопотребителей. Максимальный секундный расход определяется по формуле q = q₀ × α, где q₀ – расход одного прибора, α – коэффициент, зависящий от общего числа приборов N и вероятности их использования P.
Выбор диаметров труб для различных сантехнических приборов
Физические основы подбора условного прохода
Диаметр канализационного трубопровода определяется максимальным расходом стоков и требованием к незаполненному сечению для циркуляции воздуха. Согласно СП 30.13330.2020 с изменениями, расчетное наполнение h/d (отношение высоты потока к диаметру) не должно превышать 0,6 для труб диаметром 150–200 мм и 0,5 для труб диаметром свыше 200 мм. Для труб меньшего диаметра (DN 40 – DN 110) оптимальная наполняемость составляет 0,5–0,6.
Выбор диаметра DN 110 для подключения унитазов обусловлен необходимостью транспортировки не только жидкой фазы, но и твердых фракций крупностью до 60–80 мм. Залповый сброс из современного смывного бачка составляет 6–9 литров за 3–5 секунд, что соответствует расходу 1,6 л/с. При меньшем диаметре трубопровода возрастает вероятность образования засоров вследствие застревания крупных частиц.
Недопустимо подключение унитаза к трубопроводу диаметром менее DN 100. При таком решении возникает турбулентное течение с кавитационными явлениями, приводящими к срыву гидрозатворов смежных приборов и проникновению канализационных газов в помещения.
Диаметры отводных линий от санитарных приборов
Для умывальников и моек применяются трубы DN 40 или DN 50. Выбор конкретного значения зависит от длины горизонтального участка: при расстоянии до стояка более 3 метров рекомендуется DN 50 для компенсации гидравлического сопротивления. Душевые кабины и поддоны оснащаются трапами с минимальным условным проходом DN 50, что обеспечивает отвод 0,4 л/с без перелива.
Ванны подключаются через выпуск DN 40, однако участок от выпуска до стояка проектируется диаметром DN 50 при объеме ванны более 150 литров. Это связано с тем, что проходимость трубопровода определяется наименьшим сечением на пути движения стоков, которым является выпускной патрубок ванны. При опорожнении крупноформатной ванны (объем 200–300 литров) расход может кратковременно достигать 0,8–1,0 л/с, что требует увеличенного диаметра отводящей линии.
Диаметры стояков и выпусков
Канализационные стояки в жилых зданиях высотой до 20 этажей проектируются диаметром DN 110. Для зданий большей этажности применяются стояки DN 150, что связано с увеличением расчетного расхода стоков и необходимостью предотвращения разрежения в системе. Вытяжная часть стояка выводится выше кровли на расстояние не менее 0,3 метра (для неэксплуатируемых кровель) или 1,0 метра (для эксплуатируемых кровель и террас).
Выпуски – горизонтальные трубопроводы от нижней части стояка до первого смотрового колодца наружной сети – выполняются диаметром не менее DN 110 для индивидуальных жилых домов и DN 150 для многоквартирных зданий. Минимальная длина выпуска составляет 3 метра для обеспечения плавного перехода от вертикального к горизонтальному движению потока.
Расчет и обоснование минимальных уклонов трубопроводов
Гидравлическое обоснование уклонов
Минимальный уклон канализационного трубопровода рассчитывается из условия обеспечения скорости самоочищения, которая для бытовых стоков составляет не менее 0,7 м/с при расчетном наполнении. Для труб диаметром DN 50 минимальный уклон принимается i = 0,03 (3 см на 1 метр длины), что соответствует формуле Шези для открытых потоков при коэффициенте шероховатости n = 0,012 для пластиковых труб.
Для труб DN 110 оптимальный уклон составляет i = 0,02 (2 см на метр). Снижение до i = 0,012 допускается на отдельных участках при соответствующем гидравлическом обосновании, однако на практике такие решения применяются редко из-за риска заиливания. Увеличение уклона более i = 0,15 (15 см на метр) не рекомендуется, поскольку при этом происходит чрезмерное ускорение жидкой фазы, а твердые частицы остаются на дне трубы.
При длине горизонтального участка DN 110 протяженностью 10 метров с уклоном i = 0,02 перепад высот между началом и концом участка составит 10 м × 0,02 = 0,2 м = 20 см. Это необходимо учитывать при разработке проектных решений и определении отметок прокладки трубопроводов.
Влияние материала труб на уклон
Современные полимерные трубопроводы (ПВХ, полипропилен, полиэтилен) обладают коэффициентом шероховатости n = 0,010–0,012, что позволяет применять меньшие уклоны по сравнению с чугунными трубами (n = 0,013–0,015). Однако в нормативной документации уклоны указаны универсально, без привязки к материалу, что создает запас по пропускной способности для пластиковых систем.
Особенностью полимерных труб является термическое расширение: при изменении температуры стоков от 20°C до 60°C линейное расширение составляет 1,5–2,0 мм на метр длины для ПВХ и 3,0–4,0 мм на метр для полипропилена. Это компенсируется установкой компенсаторов и соблюдением зазоров в местах прохода через строительные конструкции.
Контроль уклонов при монтаже
Проверка уклона выполняется строительным нивелиром или лазерным уровнем с точностью не менее ±2 мм на метр длины трубопровода. При отклонении от проектных значений более чем на 5 мм на метр требуется корректировка положения трубы. Особое внимание уделяется зонам стыковки раструбных соединений, где возможно образование локальных контруклонов при неправильной сборке.
Гидравлические параметры самоочищения канализационных сетей
Физика процесса самоочищения
Самоочищение канализационного трубопровода – это процесс непрерывного удаления отложений со стенок за счет сдвигающего усилия потока жидкости. При скорости менее 0,7 м/с турбулентность потока недостаточна для поддержания взвешенных частиц в объеме жидкости, что приводит к их оседанию на дно. Формула Н.Ф. Федорова для расчета незаиливающей скорости имеет вид: v = К × √(g × R), где К – коэффициент, зависящий от крупности примесей (0,5–0,6 для бытовых стоков), g – ускорение свободного падения (9,81 м/с²), R – гидравлический радиус (площадь живого сечения, деленная на смоченный периметр).
Максимальная скорость ограничивается условием предотвращения механического истирания стенок трубопровода. Для пластиковых труб предельная скорость составляет 4,0 м/с при транспортировке бытовых стоков и 8,0 м/с для осветленных производственных стоков без абразивных включений. Превышение этих значений приводит к сокращению срока службы трубопровода вследствие кавитационной и абразивной эрозии.
Распределение скоростей по сечению потока
В самотечном потоке сточных вод скорости распределяются неравномерно: максимальные значения наблюдаются в центральной части потока (ядре), минимальные – у дна и стенок трубопровода. Донные скорости составляют 0,5–0,6 от средней скорости, что критично для транспортировки тяжелых частиц. При расчетной средней скорости 0,7 м/с донная скорость равна примерно 0,4 м/с, что является пределом для начала движения осадка.
Расчет ведется на среднюю скорость потока, поскольку определение донных скоростей сопряжено с математическими сложностями. Запас по средней скорости обеспечивает достаточные донные скорости для большинства эксплуатационных ситуаций.
Режимы движения взвешенных частиц
При увеличении скорости потока от нуля до критической наблюдается последовательная смена режимов движения взвешенных частиц: неподвижное ложе наносов, вибрация отдельных частиц, качение и перекатывание, скачкообразное движение, грядовое перемещение, взвешенное состояние. Для бытовых сточных вод с включениями плотностью 1,2–1,5 г/см³ и размером 1–5 мм переход к устойчивому транспортированию происходит при скоростях 0,7–0,8 м/с.
Определение расчетных расходов стоков и вероятности использования приборов
Методика расчета по СП 30.13330.2020
Расчетный секундный расход стоков для стояка определяется как сумма общего максимального расхода qtot и максимального секундного расхода от прибора с наибольшим водоотведением (для жилых зданий это унитаз со смывным бачком, qmax = 1,6 л/с). Общий максимальный расход вычисляется по формуле: qtot = 5 × q₀ × α, где q₀ – расход одного прибора (л/с), α – коэффициент, определяемый по приложению Б СП 30.13330.2020 в зависимости от числа приборов N и вероятности использования P.
Вероятность использования приборов рассчитывается по формуле: P = (q₀,hr × U) / (q₀ × N × 3600), где q₀,hr – часовой расход воды прибором (л/ч), U – число водопотребителей, q₀ – секундный расход воды прибором (л/с), N – количество приборов на расчетном участке. Для жилых зданий при норме водопотребления 200–250 литров на человека в сутки вероятность использования умывальников составляет 0,01–0,02, унитазов – 0,015–0,04.
Коэффициент одновременности
Коэффициент одновременности Ks учитывает статистическую природу водопотребления и водоотведения. Для горизонтальных отводных линий расчетный расход определяется по формуле: qsL = Ks × Qhr / 3600 + qmax, где Qhr – общий максимальный часовой расход воды на участке (м³/ч), Ks – коэффициент из таблицы 3 СП 30.13330.2020 (зависит от длины участка L), qmax – расход от прибора с максимальным водоотведением.
Значение Ks варьируется от 0,5 для коротких участков (L = 2–5 м) до 1,0 для протяженных коллекторов (L > 20 м). Это отражает снижение вероятности одновременного использования всех приборов на коротком участке и повышение этой вероятности при увеличении числа подключенных приборов.
Для квартиры с четырьмя проживающими, оборудованной умывальником (q₀ = 0,3 л/с), мойкой (q₀ = 0,5 л/с), ванной (q₀ = 0,8 л/с) и унитазом (qmax = 1,6 л/с), при вероятности P = 0,02 и N = 4 коэффициент α = 1,73. Общий расход: qtot = 5 × 0,3 × 1,73 = 2,6 л/с. Расчетный расход стояка: q = 2,6 + 1,6 = 4,2 л/с.
Учет пиковых нагрузок
Пиковые расходы возникают при одновременном использовании нескольких сантехнических приборов, что характерно для утренних и вечерних часов в жилых зданиях. Согласно исследованиям, максимальный часовой расход достигается в период 7:00–9:00 и составляет 12–15% от суточного потребления. Для общественных зданий (офисы, административные учреждения) пик приходится на 11:00–12:00 и 17:00–18:00.
Размещение ревизий и прочисток на канализационных сетях
Нормативные требования к устройству ревизий
Согласно СП 30.13330.2020 с изменениями (пункт 8.2.23), ревизии или прочистки устанавливаются в следующих местах: на стояках при отсутствии отступов – в нижнем и верхнем этажах; при наличии отступов на стояках – также в вышерасположенных над отступами этажах; в жилых зданиях высотой 5 этажей и более – не реже чем через три этажа; в начале участков отводных труб при числе присоединяемых приборов 3 и более, если под ними отсутствуют устройства для прочистки; на поворотах сети при изменении направления движения стоков, когда участки не могут быть прочищены через другие участки.
Высота установки ревизии от пола помещения принимается равной 1,0 метр до центра ревизии, но не менее 150 мм выше борта присоединенного сантехнического прибора. Это обеспечивает удобство доступа при эксплуатации и исключает возможность попадания стоков в помещение при засоре.
Максимальные расстояния между ревизиями
На горизонтальных участках сети канализации максимальные расстояния между ревизиями или прочистками составляют (СП 30.13330.2020, таблица 4): для труб DN 40–50 – не более 10 метров; для труб DN 85–110 – не более 15 метров; для труб DN 150 и более – не более 20 метров. При превышении этих расстояний требуется установка промежуточной ревизии либо использование смотровых тройников в местах подключения приборов.
Распространенной ошибкой является отсутствие ревизии на горизонтальном участке длиной более допустимой. При засоре такого участка прочистка возможна только с разборкой трубопровода, что увеличивает трудозатраты и риск повреждения смежных конструкций.
Конструктивное исполнение ревизий и прочисток
Ревизия представляет собой тройник с резьбовой крышкой, расположенной перпендикулярно оси трубопровода. Крышка снабжена резиновым уплотнительным кольцом для обеспечения герметичности. Прочистка – патрубок с заглушкой, выведенный вертикально вверх через перекрытие в вышерасположенный этаж или под потолок подвала. Для подвесных трубопроводов, прокладываемых под потолком, вместо ревизий устанавливают прочистки с устройством люка в полу верхнего этажа.
Материал ревизий соответствует материалу трубопровода: для систем из ПВХ применяются ревизии из ПВХ, для полипропиленовых – из полипропилена. Диаметр ревизии равен диаметру трубопровода, на котором она установлена. Крышка ревизии должна быть доступна для обслуживания без демонтажа облицовочных панелей или перемещения сантехнических приборов.
