Helling voor Zwaartekrachtafwatering
Gradiënt: De Geometrie van Zwaartekrachtstroming
In tegenstelling tot toeleidingsleidingen (die pompdruk gebruiken), vertrouwen afvoer-afval-ventilatie (DWV) leidingen op zwaartekracht. De leiding moet afwaarts hellend lopen van elk sanitair naar het riool; en de helling moet nauwkeurig worden beheerd.
Gradiënt is de verhouding van verticale daling tot horizontaal bereik, uitgedrukt in inches daling per voet horizontaal bereik.
Standaardgradiënten naar pijpgrootte:
- Leidingen van 3 inches & kleiner: 1/4 inch per voet (2,08% helling, 1,19 graden)
- Leidingen van 4 inches & groter: 1/8 inch per voet (1,04% helling, 0,60 graden)
Waarom niet steiler? Dit verrast de meeste mensen. Als de leiding te steil is, versnelt water en gaat sneller dan vast afval. De vaste stoffen blijven achter, drogen uit en verstopppen de leiding. Een correct gegradeerde leiding handhaaft zelf-schoonmaaksnelheid: snel genoeg om vaste stoffen mee te voeren, maar langzaam genoeg dat water en vaste stoffen samen reizen.
Waarom niet vlakker? Als de gradiënt te ondiep is, hebben water en vaste stoffen geen voldoende snelheid. Vaste stoffen zetten zich af & hopen op tot de leiding verstopt is.
De ideale zone is nauw: tussen ongeveer 1 & 4 voet per seconde stroomsnelheid.
Gradiënt Berekenen
U legt een 2-inch afwateringslijn van een badkamerwastafelt naar de hoofdstapel. De horizontale afstand bedraagt 14 voet.
Hoeken en Stromingspaden
Pijpfittings: Geometrie bepaalt Stroming
Elke richtingverandering vereist een fitting, & elke fitting wordt gedefinieerd door de geometrie ervan.
Standaardfittinghoeken:
- 90-graden elleboog (kwartbocht): verandert de richting met een rechte hoek
- 45-graden elleboog (achtbocht): verandert de richting met 45 graden
- 22,5-graden bocht (zestiendebocht): een zachte verandering
- Wye (Y-verbinding): verbindt twee leidingen onder een hoek van 45 graden
- Tee (T-verbinding): verbindt twee leidingen onder een hoek van 90 graden
DWV vs drukleidingfittings: dit is waar geometrie het meest van belang is:
- DWV (afvoer-afval-ventilatie) fittings gebruiken lange-bocht bochten. Een lange-bocht 90 heeft een geleidelijke radius; vaste stoffen en afvalwater kunnen de bocht volgen zonder zich op de bocht op te stapelen. De binnenstraal bedraagt meestal 1,5 keer de buisdiameter.
- Drukleidingfittings (toeleidingslijnen) kunnen korte-radius bochten gebruiken omdat het water onder druk staat & toch om de hoek wordt geduwd.
In DWV-werk is een standaard 90-graden elleboog eigenlijk verboden voor horizontale-naar-horizontale richtingsveranderingen in afwatering. U moet ofwel een lange-bocht 90 gebruiken ofwel twee 45-graden ellebogen met een kort stuk leiding ertussen.
De Juiste Fitting Kiezen
U moet een horizontale keukenafvoer aansluiten op een verticale stapel (naar beneden gaande). Vervolgens moet u onderaan de stapel van verticaal terug naar horizontaal veranderen om naar de hoofdrioollijn te gaan.
Trigonometrie in het Veld
Pijpcompensaties: Waar Trigonometrie Loodgieterswerk Ontmoet
Als een leiding zijwaarts moet bewegen om een obstakel te omzeilen (een balk, een ander buiswerk, kanaalwerk), maakt de loodgieter een compensatie met behulp van twee fittings van dezelfde hoek.
De compensatie is een Z-vormige omleiding: de leiding buigt naar één kant, loopt diagonaal (het traject), en buigt dan terug naar de oorspronkelijke richting.
De geometrie is een rechthoekige driehoek:
- Compensatie = de loodrechte afstand dat de leiding zijwaarts beweegt (de zijde tegenover de hoek)
- Traject = de diagonale lengte van de leiding tussen de twee fittings (de schuine zijde)
- Spreiding = de horizontale afstand verbruikt door de compensatie (de aangrenzende zijde)
De relatie: compensatie = traject x sin(hoek). Herschikt: traject = compensatie / sin(hoek).
Voor veelvoorkomende fittinghoeken onthouden loodgieters vermenigvuldigers:
- 45-graden fittings: traject = compensatie x 1,414 (omdat 1/sin(45) = sqrt(2) = 1,414)
- 22,5-graden fittings: traject = compensatie x 2,613 (omdat 1/sin(22,5) = 2,613)
- 60-graden fittings: traject = compensatie x 1,155 (omdat 1/sin(60) = 1,155)
De 45-graden compensatie is veruit het meest voorkomend. Elke loodgieter heeft 1,414 in het geheugen gebrand.
Een Compensatie Berekenen
U legt een 3-inch afwateringslijn horizontaal op 48 inches boven de vloer. Een stalen I-balk kruist loodrecht op uw pad, & u moet de leiding 10 inches laten zakken om eronder door te gaan, en dan terugkomen naar de originele hoogte.
Diameter, Oppervlakte en Mannings Vergelijking
Pijpmaten: Hoe Geometrie Capaciteit Bepaalt
Toeleidingsleidingen worden qua grootte bepaald door debiet (gallon per minuut) & druk. Maar afwaterleidingen worden qua grootte bepaald door een eenheidssysteem genaamd Drainage Fixture Units (DFU).
Aan elk sanitair wordt een DFU-waarde toegewezen op basis van hoeveel het kan uitstoten:
- Wastafel (badkamerwastafels): 1 DFU
- Badkuip: 2 DFU
- Douche: 2 DFU
- Keukenwastafel: 2 DFU
- Toilet (water closet): 3-4 DFU
- Wasmachine: 2 DFU
DFU-totalen worden via codetabellen toegewezen aan minimale buisdiameters. Meer DFU = meer mogelijke stroming = grotere leiding nodig.
De onderliggende geometrie: Mannings vergelijking berekent stroming in gedeeltelijk gevulde leidingen. Het gebruikt de hydraulische straal: een zuiver geometrische eigenschap gedefinieerd als het dwarsdoorsnedegebied van het stromende water gedeeld door de bevochtigde omtrek (het deel van de pijpwand dat water raakt).
Een half volle leiding heeft de beste hydraulische straal voor de diameter. Dit is de ontwerpvoorwaarde voor afwatering: DWV-leidingen zijn qua grootte zodanig dat ze ongeveer half vol lopen bij piekdebiet.
Hydraulische Straal
Overweeg een afwateringsleidig met een diameter van 4 inch die precies half vol loopt.