Neigung für die Schwereabwasserentlastung
Neigung: Die Geometrie der Schwereströmung
Im Gegensatz zu Versorgungsrohren (die Druck von Pumpen verwenden) setzen Entwässerungs-, Abwasser- und Lüftungsrohre (DWV) auf die Schwerkraft. Das Rohr muss in every Anschlussstelle nach unten geneigt sein: und die Neigung muss genau eingehalten werden.
Neigung ist das Verhältnis von Anstieg (vertikaler Abfall) zum Lauf (horizontaler Abstand), ausgedrückt als Zoll Abfall pro Fuß Lauf.
Standardneigungen nach Rohrgröße:
- Rohre bis 3 Zoll: 1/4 Zoll pro Fuß (2,08%-Neigung, 1,19 Grad)
- Rohre von 4 Zoll und größer: 1/8 Zoll pro Fuß (1,04%-Neigung, 0,60 Grad)
Warum nicht steiler? Das überrascht die meisten Menschen. Wenn das Rohr zu steil ist, beschleunigt das Wasser und überholt das feststoffreiche Wasser. Die Feststoffe werden hinten herum gelassen, trocknen aus und verstopfen das Rohr. Ein richtig eingestelltes Rohr hat eine Selbstreinigungsgeschwindigkeit: schnell genug, um Feststoffe zu befördern, aber langsam genug, dass Wasser und Feststoffe gemeinsam reisen.
Warum nicht flacher? Wenn die Neigung zu flach ist, haben weder Wasser noch Feststoffe genügend Geschwindigkeit. Feststoffe setzen sich ab und sammeln sich, bis das Rohr blockiert ist.
Der sweet spot ist eng: zwischen etwa 1 und 4 Fuß pro Sekunde Strömungsgeschwindigkeit.
Berechnung der Neigung
Sie führen ein 2-Zoll-Abwasserrohr von einer Badezimmer-Waschbeckenablage zur Hauptleitung. Der horizontale Lauf beträgt 14 Fuß.
Winkel und Strömungspfade
Rohrfittings: Die Geometrie bestimmt den Strömungspfad
Jede Änderung der Richtung erfordert ein Fitting, und jedes Fitting ist durch seine Geometrie definiert.
Standard passende Winkel:
- 90-Grad-Elbow (Viertelbogen): ändert die Richtung um einen rechten Winkel
- 45-Grad-Elbow (Achtelbogen): ändert die Richtung um 45 Grad
- 22,5-Grad-Bogen (Sechzehntelbogen): ein sanfter Wechsel
- Y-Fuge (Y-Gabelung): verbindet zwei Rohre unter einem 45-Grad-Winkel
- T-Fuge (T-Gabelung): verbindet zwei Rohre unter einem 90-Grad-Winkel
DWV gegen Druckverbindungen: hier zählt die Geometrie am meisten:
- DWV (Abfluss-Abwasser-Entgasungs-) Verbindungen verwenden langschwungige Kurven. Ein langeschwinger 90 hat einen allmählichen Radius: Feststoffe und Abwasser können die Kurve folgen, ohne dass sich Abfall an der Kurve ansammelt. Der innere Radius beträgt in der Regel 1,5 mal den Rohrdurchmesser.
- Druckverbindungen (Zuleitungen) können kurzradierte Wendungen verwenden, weil das Wasser unter Druck steht und um die Ecke geschoben wird, unabhängig davon.
Bei DWV-Arbeiten ist ein Standard-90-Grad-Elbow eigentlich verboten, wenn es um horizontale zu horizontalen Änderungen der Richtung in der Abwasserbeseitigung geht. Sie müssen entweder einen langschwungenen 90 oder zwei 45-Grad-Elbows mit einem kurzen Stück Rohr dazwischen verwenden.
Wahl der passenden Verbindung
Sie müssen einen horizontalen Küchenabfluss mit einem vertikalen Stacks (in die Tiefe laufend) verbinden. Dann am unteren Ende des Stacks von vertikal auf horizontal wechseln, um zur Hauptabwasserleitung zu laufen.
Trigonometrie im Freien
Rohrversatz: Wo Trigonometrie und Schläuche zusammentreffen
Wenn ein Rohr seitlich um ein Hindernis (ein Träger, ein anderes Rohr, Rohrleitung) herumgeführt werden muss, erstellt der Installateur einen Versatz mit zwei Fittings desselben Winkels.
Der Versatz ist eine Y-förmige Umleitung: Das Rohr neigt sich zur einen Seite, läuft diagonal (der Weg), und neigt sich dann wieder in die ursprüngliche Richtung.
Die Geometrie ist ein rechtwinkliges Dreieck:
- Versatz = die senkrechte Entfernung, die das Rohr seitlich versetzt (die gegenüberliegende Seite des Winkels)
- Weg = die Diagonale des Rohrs zwischen den beiden Fittings (die Hypotenuse)
- Ausdehnung = der horizontale Raum, der vom Versatz verbraucht wird (die benachbarte Seite)
Das Verhältnis: versatz = weg x sin(winkel). Umgeformt: weg = versatz / sin(winkel).
Für gängige Fitting-Winkel merken Installateure Multiplikatoren:
- 45-Grad-Fittings: weg = versatz x 1,414 (weil 1/sin(45) = sqrt(2) = 1,414)
- 22,5-Grad-Fittings: weg = versatz x 2,613 (weil 1/sin(22,5) = 2,613)
- 60-Grad-Fittings: weg = versatz x 1,155 (weil 1/sin(60) = 1,155)
Der 45-Grad-Versatz ist weitaus am häufigsten. Jeder Installateur hat 1,414 in sein Gedächtnis eingebrannt.
Berechnung eines Versatzes
Sie führen eine 3-Zoll-Abflussleitung horizontal mit 48 Zoll über dem Boden. Eine Stahl-I-Träger kreuzt senkrecht zu Ihrer Route, und Sie müssen das Rohr um 10 Zoll herunterlassen, um es unter dem zu heben.
Durchmesser, Fläche und Manings Gleichung
Rohrgröße: Wie die Geometrie die Kapazität bestimmt
Versorgungsrohre werden nach Durchflussrate (Gallonen pro Minute) und Druck dimensioniert. Abflussrohre werden jedoch nach einem Einheitssystem namens Drainage Fixture Units (DFU) dimensioniert.
Jedes sanitäre Gerät wird mit einem DFU-Wert versehen, der auf die Menge angibt, die es entladen kann:
- Waschbecken im Bad: 1 DFU
- Badewanne: 2 DFU
- Dusche: 2 DFU
- Küchenzeile: 2 DFU
- Toilette (Wassercloset): 3-4 DFU
- Waschmaschine: 2 DFU
DFU-Gesamtwerte entsprechen minimalen Rohrdurchmessern über Tabelle nach DIN. Mehr DFU bedeuten mehr potenzielles Fließen und größeren Rohrbedarf.
Die zugrunde liegende Geometrie: Manning-Gleichung berechnet den Durchfluss in teilweise gefüllten Rohren. Sie verwendet den hydraulischen Radius: eine rein geometrische Eigenschaft, definiert als das Querschnittsgebiet des fließenden Wassers geteilt durch die benetzte Umfangslänge (die Teil des Rohrwalls, die Wasser berühren).
Ein halb gefülltes Rohr hat den besten hydraulischen Radius für sein Durchmesser. Dies ist die Entwurfsbedingung für Abflussleitungen: DWV-Rohre werden so dimensioniert, dass sie etwa zur Hälfte voll laufen, wenn der maximale Durchfluss erreicht ist.
Hydraulischer Radius
Überlege ein 4-Zoll-Durchmesser-Abflussschlauch, der genau zur Hälfte voll läuft.