Уклон для гравитационного стока
Уклон: геометрия гравитационного потока
В отличие от напорных труб (использующих насосное давление), трубы дренажа-отходов-вентиляции (DWV) полагаются на гравитацию. Труба должна идти под уклоном вниз от каждого прибора к канализации: и уклон должен быть точно контролируемым.
Уклон - это отношение подъёма (вертикального падения) к горизонтальному расстоянию, выраженное в дюймах падения на фут горизонтального расстояния.
Стандартные уклоны по размерам труб:
- Трубы 3 дюйма и меньше: 1/4 дюйма на фут (2,08% уклон, 1,19 градуса)
- Трубы 4 дюйма и больше: 1/8 дюйма на фут (1,04% уклон, 0,60 градуса)
Почему не круче? Это удивляет большинство людей. Если труба слишком крута, вода ускоряется и опережает твёрдые отходы. Твёрдые вещества остаются позади, высыхают и закупоривают трубу. Правильно уклонённая труба поддерживает скорость самоочистки: достаточно быстро, чтобы переносить твёрдые вещества, но достаточно медленно, чтобы вода и твёрдые вещества двигались вместе.
Почему не плоче? Если уклон слишком пологий, ни вода, ни твёрдые вещества не имеют достаточной скорости. Твёрдые вещества оседают и накапливаются, пока труба не заблокируется.
Идеальная точка узкая: между примерно 1 и 4 футами в секунду скорость потока.
Расчёт уклона
Вы прокладываете 2-дюймовую дренажную линию от раковины в ванной комнате к основному стояку. Горизонтальный пролёт составляет 14 футов.
Углы и траектории потока
Сантехнические соединения: геометрия определяет поток
Каждое изменение направления требует соединения, и каждое соединение определяется его геометрией.
Стандартные углы соединений:
- 90-градусное колено (четвертьгиб): изменяет направление на прямой угол
- 45-градусное колено (восьмигиб): изменяет направление на 45 градусов
- 22,5-градусный гиб (шестнадцатигиб): мягкое изменение
- Тройник Y (Y-соединение): соединяет две трубы под углом 45 градусов
- Тройник T (T-соединение): соединяет две трубы под углом 90 градусов
DWV или напорные соединения: вот где геометрия имеет наибольшее значение:
- DWV (дренаж-отходы-вентиляция) соединения используют длинные кривые. Длинный изгиб 90 имеет постепенный радиус: твёрдые вещества и сточные воды могут следовать кривой без скопления на повороте. Внутренний радиус обычно в 1,5 раза больше диаметра трубы.
- Напорные соединения (напорные линии) могут использовать короткорадиусные повороты, потому что вода находится под давлением и будет протолкнута вокруг угла в любом случае.
В работе DWV стандартное 90-градусное колено фактически запрещено для горизонтально-горизонтальных изменений направления в дренаже. Вы должны использовать либо 90-градусный длинный изгиб, либо два 45-градусных колена с коротким куском трубы между ними.
Выбор правильного соединения
Вам нужно подключить горизонтальный кухонный сток к вертикальному стояку (спускающемуся вниз). Затем в нижней части стояка вам нужно перейти от вертикали обратно к горизонтали, чтобы пройти к основной канализационной линии.
Тригонометрия на практике
Смещения труб: где тригонометрия встречается с сантехникой
Когда труба должна двигаться в сторону, чтобы обойти препятствие (балка, другая труба, воздуховод), сантехник создаёт смещение, используя два соединения одного и того же угла.
Смещение - это Z-образный объезд: труба угловов в сторону, идёт диагонально (путь), затем угловой назад в исходное направление.
Геометрия - это прямоугольный треугольник:
- Смещение = перпендикулярное расстояние, на которое труба движется в сторону (сторона, противоположная углу)
- Путь = диагональная длина трубы между двумя соединениями (гипотенуза)
- Разброс = горизонтальное расстояние, потребляемое смещением (смежная сторона)
Отношение: смещение = путь x sin(угол). Переставлено: путь = смещение / sin(угол).
Для обычных углов соединений сантехники запоминают множители:
- 45-градусные соединения: путь = смещение x 1.414 (потому что 1/sin(45) = sqrt(2) = 1.414)
- 22,5-градусные соединения: путь = смещение x 2.613 (потому что 1/sin(22,5) = 2.613)
- 60-градусные соединения: путь = смещение x 1.155 (потому что 1/sin(60) = 1.155)
45-градусное смещение - по сути самое распространённое. Каждый сантехник имеет 1.414 выжженное в его памяти.
Расчёт смещения
Вы прокладываете 3-дюймовую дренажную линию горизонтально на 48 дюймов выше пола. Стальная двутавровая балка пересекает перпендикулярно вашему пути, и вам нужно опустить трубу на 10 дюймов, чтобы пройти под ней, затем вернуться на исходную высоту.
Диаметр, площадь и уравнение Мэннинга
Размер трубы: как геометрия определяет пропускную способность
Напорные трубы рассчитываются по расходу (галлоны в минуту) и давлению. Но дренажные трубы рассчитываются по системе блоков, называемой Drainage Fixture Units (DFU).
Каждому сантехническому прибору присваивается значение DFU в зависимости от того, сколько он может отводить:
- Раковина (ванная комната): 1 DFU
- Ванна: 2 DFU
- Душ: 2 DFU
- Кухонная раковина: 2 DFU
- Туалет (унитаз): 3-4 DFU
- Стиральная машина: 2 DFU
Итоги DFU отображают минимальные диаметры труб в таблицах кодов. Больше DFU = больше потенциального потока = нужна большая труба.
Основная геометрия: уравнение Мэннинга вычисляет поток в частично заполненных трубах. Он использует гидравлический радиус: чисто геометрическое свойство, определяемое как площадь поперечного сечения текущей воды, разделённая на смоченный периметр (часть стены трубы, касающаяся воды).
Полутаполненная труба имеет наилучший гидравлический радиус для своего диаметра. Это условие проектирования для дренажа: трубы DWV рассчитаны на работу примерно половину полной при пиковом потоке.
Гидравлический радиус
Рассмотрим 4-дюймовую дренажную трубу, работающую ровно наполовину.