Расчет канализации

Расчет канализации


Неизбежные вычисления дадут вам возможность пресечь частые засорения канализационного трубопровода, избежать переливов стоков, ремонтов системы и других проблем. 
Данная часть проектирования состоит из таких основных этапов: 
расчет уклона канализации к коммунальной сети, выгребной яме либо септику; 
гидравлические вычисления; 
определение эффективных параметров ливневой канализации (этот этап нужен для собственного дома). 

Почему важен угол наклона, и как его определить . 

Наиболее важная часть проектирования канализации — это грамотный расчет наклона ее труб. Правильный его метод избавит вас от вероятных ошибок, способных стать причиной проблем в работе системы. 
Если изъясняться непонятно, но зато по-научному, то: величина угла уклона канализационных труб определяется уровнем изменения местоположения их рабочей части (внутренняя плоскость), по отношению к линии горизонта. 

В стандартной системе мер степень смены угла поворота измерялась бы в градусах. Однако в случае с уклоном труб канализации он определяется посредством разницы высот поверхности ветки в ее начале и конце. 
Приведу пример. Для труб сечением 40 миллиметров рекомендуемый СНиП угол уклона на один метр их длины равен 0.03 метра. 
Если длина ветки будет 5 метров, то ее общий наклон в сторону стояка должен составить: 50.03=0.15 метра, то есть 15 сантиметров. 

Как рассчитать уклон 

Cуществует безрасчетный и расчетный способы нахождения наклона канализационных труб: 
При первом методе используются рекомендуемые нормативными документами параметры разницы высот на отрезке сети, исходя из их сечения. В среднем изменения величины равняются 3 процентам. При этом параметр, исходя из особенностей условий, меняется незначительно. 
Второй способ используется для канализационных систем со сравнительно постоянным напором стоков. 
При этом есть два метода расчета. 
При первом определяется соответствие скорости тока отходов в трубах нормируемому коэффициенту. 
При втором используется формула Кольбрука-Уайта. 
Формула соответствия параметров трубопровода выглядит так: 

v(Hd)>к. В ней: 

к – это коэффициент наполненности труб, для изделий из стекла и пластика он равен 0.5, для прочих материалов – 0.6; 
H характеризует наполнение труб; 
v является скоростью тока жидкости; 
d означает внутреннее сечение труб. 
Формула Кольбрука-Уайта помогает рассчитать среднюю скорость тока жидкости в трубах, при их полном заполнении: 

v=-2(2gdi)log10(k3.71d+2.51d2gdi). В ней: 

v является средней скоростью тока жидкости в трубе, в м/с; 
g означает ускорение свободного падения, в м/с; 
d указывает на внутренний диаметр сети, в м; 
i означает гидравлический уклон, являющийся безразмерной величиной; 
k – это шероховатость внутренней стенки трубы, в м; 
указывает на кинематическую вязкость жидкости, в м/с. 
При определении средней скорости по данной формуле, для трубы с частичным заполнением, вместо ее внутреннего сечения используется 4Rн. Данный символ означает гидравлический радиус. Он характеризует отношение площади сечения тока жидкости А к смоченному периметру . 

Не буду вас обманывать: при бытовом строительстве использовать озвученные формулы крайне сложно. 
Величину заполняемости трубы и скорость стоков, исходя из угла уклона, просчитать своими руками почти невозможно. 
Поэтому я вам советую при проектировании канализации для своей квартиры или дома применять безрасчетный метод. 

Расчет сечения труб 

Подбор диаметра для отводящих стоки труб определяется нижеследующими факторами. 
При подключении сантехнических приборов, внутреннее сечение трубы не должно быть меньшим, нежели наружный диаметр выходных патрубков приспособлений. 
Проходимость ветки зависима от ее диаметра и повышается в геометрической прогрессии. Например, полезный объем 200-миллиметровой трубы в 3 раза больший, чем у аналога сечением 110 миллиметров. 
Для беспроблемного эксплуатирования сети следует избегнуть полной наполненности труб. Нужно, чтоб оставался воздушный коридор для беспрепятственного течения сточной жидкости. 
Для выбора сечения канализационных труб используйте рекомендуемые величины из СНиП №2.04.01/85. 

Ниже таблица с ними. 
Сантехнический прибор Рекомендуемый диаметр трубы, в сантиметрах 
Унитаз 10 
Стояк 10 
Душ, ванная, писсуар 4-5 
Раковина, умывальник 4 
Слив комбинированный (душ, ванная, мойка) 5 

Вычисление уровня наполненности труб 

Важный параметр при проектировании канализации жилого дома – это уровень наполненности труб. То есть возможный максимально объем стоков, находящийся в сети при работе сантехнических приборов. 
Данный параметр нужен, чтоб определить максимум нагрузок на стояк во время слива со всех сантехнических точек. Коэффициент наполненности трубы является соотношением максимальной высоты стоков в ней (H) и ее внутреннего сечения (d): 

Hd. 

СНиП №2.04.03/85 рекомендует такие величины коэффициента заполнения для труб разного диаметра. 
Диаметр трубы, в миллиметрах 20 30-40 45-90 100-110 
H/d 0.6 0.7 0.75 0.8 
Максимальная величина затрат воды для одной большой квартиры равна 4.8 л/сек. Данная цифра справедлива при единовременной работе двух унитазов, двух раковин и ванны. Для собственного двухэтажного дома этот параметр составляет 4 литра в секунду. 

При расчете диаметра для труб можно использовать и СП №40.107.2003. Привожу таблицу из него. 

Диаметр трубы канализации, в сантиметрах Угол входа в стояк, в градусах Пропускная способность у стояков 
При d=50 мм При d=110 мм 
4 40 1.23 8.95 
60 1.14 8.25 
87.5 0.76 5.5 
5 40 1.07 8.4 
60 1 7.8 
87.5 0.66 5.2 
11 40 5.9 
60 5.4 
87.5 3.6 

Обращаю ваше внимание: таблица ясно показывает, что при уменьшении сечения подводящих труб растет пропускная способность у коллектора. 

Разделы СНиП, касающиеся уклона труб 

Сразу хочу сказать вам, что вычисления уклона труб канализации по формулам применимы лишь при проектировании больших систем. Например, для производственных объектов, коммунальной сети и пр. 
В квартире и в частном доме такие сложные расчеты не имеют смысла. В данном случае я советую вам использовать рекомендуемые величины уклона из СНиПа №02.04.01/85. Вот таблица, которая вам поможет в этом. 

Сечение трубы в миллиметрах Расчет наклона Полученное значение Рекомендуемый СНиПом уклон, в метрах на каждый метр длины трубы 
50 1/50I0.15 0.02I0.15 0.03 
100 1/100I0.15 0.01I0.15 0.02 
110 1/110I0.15 0.009I0.15 0.02 
150 1/110I0.15 0.009I0.15 0.02 
160 1/160I0.15 0.006I0.15 0.008 
200 1/200I0.15 0.005I0.15 0.007 
300 1/300I0.15 0.003I0.15 0.004 
Примечание: символ «I» тут является гидравлическим уклоном, являющимся безразмерной величиной. 
Хочу предупредить вас, что нормативная документация помимо оптимальных значений, оперирует еще и лимитированными величинами – максимальным и минимальным уклоном сети. 

Наименьшее снижение наружных труб должно составлять 0.015 метра на метр их длины. 
Обратите внимание! 

При уменьшении данного значения твердые фракции стоков из-за трения будут задерживаться, и оседать на внутренних стенках труб. Это приведет к постоянным засорам. 

При обустройстве внутренней сети также придерживайтесь этого правила. 
Исключением могут быть только небольшие отрезки трассы (до 1.5 метров). В этом случае можно выставить наклон 0.01, при том же повышенном риске засора. 
Зависимость скорости тока жидкости от диаметра и наклона труб. 
Зависимость скорости тока жидкости от диаметра и наклона труб. 

Уровень максимального снижения труб зависим напрямую от скорости тока жидкости. Для сетей из пластика, максимально, этот параметр должен составлять 1.4 метра в секунду. 
При повышении значения стоки делятся по фракциям и твердые частички оседают, потому как скорость их ниже, чем скорость воды. Максимально, тут уровень наклона не должен быть более 3%. 
Внутренняя и наружная части канализации 

Обратите особое внимание на обустройство автономной канализации. Тут риски неправильно смонтировать систему возрастают многократно. 
Обратите особое внимание на обустройство автономной канализации. Тут риски неправильно смонтировать систему возрастают многократно. 

Как известно, внутренняя часть канализации служит для отведения стоков в коммунальную сеть либо автономное накопительное, очистительное сооружение. 

При планировании этого участка системы учтите, что по составу текущие по нему отходы жизнедеятельности делятся на две разновидности. 

Серые стоки представляют собой отработанную воду, сбрасываемую с ванн, раковин, душей, моек, стиральных машин. Она в себе не содержит большого объема твердых фракций, поэтому у нее постоянная скорость по всей длине сети. 
Некоторые ответственные владельцы участков даже разделяют системы для сброса серых и черных стоков. 
Некоторые ответственные владельцы участков даже разделяют системы для сброса серых и черных стоков. 

Черные стоки являются отходами жизнедеятельности, которые сбрасываются в трубопровод из туалета. Помимо фекалий, они могут содержать туалетную бумагу, салфетки, прочий мелкий мусор. Это ведет к неоднородной плотности стоков. Она оказывает влияние на скорость отходов: жидкая их часть течет быстрее, твердая передвигается медленней. 
Постарайтесь, чтобы система содержала в себе минимальное число поворотов. 
Постарайтесь, чтобы система содержала в себе минимальное число поворотов. 

Еще и из-за этого вам придется выдержать нормативы уклона труб, чтоб скорость тока отходов была одинаковой. Далее я вам дам несколько рекомендаций относительно грамотного проектирования внутренней части канализации: 

Строго придерживайтесь нормативного наклона труб. 
Постарайтесь, чтобы сеть имела минимальное число поворотов. Стояк при этом их содержать не должен вовсе. 
Всю внутреннюю часть канализационной сети можете сделать из труб сечением 40-50 мм. Исключение – унитаз, его следует соединить со стояком отводом диаметром не меньше 100 мм. 
Профессиональная схема автономной канализации. 
Профессиональная схема автономной канализации. 

Просчет и создание схемы прокладки труб является важной и ответственной частью проектирования. Тут необходимо учесть особенности дома и условия эксплуатации канализационной системы. Я вас предупреждаю – если вы в себе не уверены, то обратитесь за помощью в специализированную компанию. И пускай вас не смущает цена, которую вы заплатите за работу ее специалистов. 
Канализация в собственном доме и квартире 

Я настойчиво призываю вас расчеты наклона внутренней части канализации в собственном доме основывать на таких моментах. 

Обязательно принимайте во внимание возможные неровности основания. Вычисляя уклон, опирайтесь на точку вхождения в канализационный стояк. Что я могу вам тут посоветовать – отведите от него при помощи уровня по стене черту монтажа до точки сопряжения с сантехническим прибором. Разница высот должна соответствовать нормам СНиП. 
Подсоединяя несколько точек в одну сеть, принимайте во внимание сумму стоков. 
Угол наклона труб не должен быть зависим от объемной суммы стоков. Он важен лишь для равномерности скорости тока разнофракционных отходов. 
Для наружной части сети особенно важен уклон труб. 
Для наружной части сети особенно важен уклон труб. 

Внешнюю часть канализационной сети проектируйте, придерживаясь таких моментов. 

За начальный участок понижения берите выходную точку трубопровода из здания. 
Приведу пример: устанавливая трубу сечением 110 миллиметров, обеспечьте ее наклон 0.02 метра. Иными словами — для трассы длиною 20 м общее ее понижение должно составлять 0.4 метра. 
Монтируя элементы системы, учтите рельеф участка. Например, сливное сооружение следует установить в наиболее низкой части территории. 
К высоте выходной точки трубы из здания прибавьте величину ее уклона. Так вы получите нужную глубину второй (входной) точки сети у накопительного колодца либо септика. 
Обязательно примите во внимание еще один важный момент. Трубы следует укладывать ниже точки замерзания грунта. Причем делать это надо, начиная с самого высокого участка трассы. 
Обратите внимание! 

Расчеты для труб канализации в квартирах практически не отличаются от проектирования для собственного дома. 
Их особенности состоят лишь в небольшой длине трубопровода и подводке к общедомовому стояку. 

О гидравлическом расчете 

Гидравлический расчет – достаточно сложная вещь. 
Гидравлический расчет – достаточно сложная вещь. 

Правильный гидравлический расчет канализационных сетей должен учесть нижеследующие ограничения: 

0.7<v 
0.3<Hd<0.6; 
1d<I<0.15. 
В них: 

H является наполнением труб; 
v означает скорость тока отходов; 
d указывает на внутреннее сечение труб в миллиметрах; 
I обозначает их уклон. 
Использовать при проектировании эти ограничения надо обязательно. Однако при расчетах наклона труб определенного сечения вы можете применить комбинированный способ – учитывать данные условия и применять рекомендованные данные из СНиП. 

Проектирование ливневой канализации 

Расчет ливневой канализации необходим при проектировании системы, отводящей дождевые и талые воды с участка. Эта система состоит из двух частей: водосборников на кровле дома и водоотводов, размещаемых на территории. 

Теоретическая часть 

Методика расчета, которую я хочу вам предоставить, базируется на нормах и положениях СНиП №2.04.03/85. 
Основополагающая формула для вычислений, касающихся «ливневки», выглядит так: Q=q20P. Символы в ней означают: 

Q – это искомая нами величина, представляющая собой общий объем ливневых вод, характерных для вашей местности, которые необходимо отвести. 
q20 представляет собой коэффициент, который можно найти в нормативной документации и специальных таблицах. Это значение определяет среднегодовой объем ливневых вод в заданном регионе. 
Символ P является общей площадью территории, на которой планируется обустроить ливневую сеть водоотведения. 
Литера представляет собой коэффициент водопоглощения материалов. 
Усредненный, то есть упрощенный расчет 

В теории, чтобы грамотно подобрать оснащение для «ливневки», следует вычислить объем осадков, регулярно выпадающих на заданной площади. 
При таком методе следует рассчитать объем влаги (обозначается литерой Q и исчисляется в литрах в секунду) c данной площади, исходя из уже озвученной формулы: 

Q=q20P. Однако при таком методе вычислений смысл ее несколько меняется: 

В ней q20 означает интенсивность осадков (измеряется в литрах за секунду) на один гектар территории (10 000 метров квадратных); 
P является расчетной площадью стока в квадратных метрах; 
обозначает коэффициент водопоглощения канализационного покрытия. Значения последнего параметра я привожу в нижней таблице 

Тип покрытия Коэффициент водопоглощения  
Травянистый грунт 0.05-0.35, исходя из вида почвы 
Гравий 0.15-0.3 
Щебень 0.25-0.6 
Цементный бетон 0.85 
Асфальтобетон 0.95 
Кровля 1 

Приведу конкретный пример: 
Пусть мне нужно будет выбрать водоотводящий лоток. 
Вид покрытия стока: бетон, у которого коэффициент составляет 0.85. 
Дом расположен в Саратовской области. Нахожу по приводимой ниже таблице интенсивность осадков (q20) в данном регионе. Она составляет 70 л/сек. на один гектар. 
Регион Интенсивность осадков, в л/сек. 
Санкт-Петербург 60 
Волгоград 60 
Самара 70 
Саратов 70 
Казань 80 
Москва 80 
Нижний Новгород 90 
Ростов-на-Дону 90 
Краснодар 100 
Площадь участка составляет 1825:10000=0.0375 гектара. 
Класс нагрузки по EN №1433 составляет C-250. 
Заменяю символы в формуле собранными данными и получаю объем осадков, который должна отводить ливневая канализация в моем примере: Q=700.03750.85=2.23 л/сек. 

Теперь дело техники: по найденной величине мне осталось выбрать водоотводящий лоток, исходя из его класса нагрузки и пропускной способности.