Принцип работы сифонно-вакуумной ливневой канализации

Принцип работы сифонно-вакуумной ливневки

Особенностью ливневой канализационной системы является возможность работы как в качестве самотечного водостока, так и в сифонно-вакуумном режиме. Все зависит от количества воды, скапливающейся на крыше в результате дождя, интенсивности таяния льда и снега. 

Если атмосферные осадки умеренные, вода стекает по внутреннему трубопроводу к месту выпуска самотеком. При усилении интенсивности дождя или таяния под действием силы тяжести жидкости внутри трубопровода создается разрежение, и система начинает втягивать в себя воду с большой скоростью. Происходит это в следующей последовательности:

• Вода после первых осадков начинает заполнять кровельные воронки. 
• Она ниспадает по расположенному вертикально внутреннему водопроводу. В результате между верхней (воронка) и нижней (место выпуска стоков) точками системы наблюдается перепад давления. 
• Пониженное давление в стояке заставляет воду ускоряться, создавая вакуум. 
• Вакуум усиливает интенсивность подсоса скопившихся на крыше осадков, приводя к увеличению скорости движения воды по горизонтальным участкам трубопровода до 12 м в секунду.
• При усилении интенсивности подсоса воды воздух в трубу не попадает благодаря наличию отсекателей воздуха в конструкции сифонной воронки. Вследствие этого кровельные стоки на 100 % заполняют трубопровод по сечению.

Основными элементами сифонно-вакуумных систем для приема ливневых стоков являются:

• Водосточные воронки. В продаже можно найти изделия диаметром от 40 до 125 мм.
• Пластиковые трубы, фасонные изделия для монтажа. Диаметр деталей колеблется в пределах от 40 до 315 мм.
• Специальные системы крепления, в число которых входят стальные монтажные шины, хомуты, фиксаторы и ряд других изделий.

Водоприемные воронки

Конструкция и технические характеристики водоприемных сифонных воронок во многом определяют параметры работы ливневой канализации. От них зависит пропускная способность системы, эффективность вытеснения воздуха, который стремится попасть внутрь трубы вместе с водой.

Существует множество разновидностей сифонных кровельных воронок для вакуумных систем отвода кровельных стоков:

• полипропиленовые – самые распространенные изделия с малым весом и большим эксплуатационным ресурсом;
• полиуретановые;
• медные, алюминиевые;
• чугунные;
• комбинированные (металл + пластик).

Большинство из них предусматривает наличие электроподогрева для возможности эксплуатации в условиях отрицательных температур.

Особенности проектирования 

Правильный выбор сечения, типа и количества воронок, диаметра и конфигурации трубопровода для отведения ливневых стоков с кровли осуществляется индивидуально для каждого объекта исключительно на основании расчетов. Существует специальное программное обеспечение, позволяющее рассчитывать необходимые параметры в зависимости от конструктивных особенностей, площади кровли, метеорологических особенностей района строительства и других показателей. Не последнее значение для правильного выбора имеют требования по допустимой нагрузке на кровлю и пожарной безопасности обслуживаемого канализационной системой объекта.

При неправильном подборе конструкции воронок и сечения труб ливневка не будет обеспечивать необходимое разрежение давления внутри водостока, расчетный вакуумный подсос кровельных стоков, достаточную скорость потока внутри трубопровода, что грозит чрезмерному скоплению атмосферной влаги на крыше. А такая ситуация при сильном ливне или резком потеплении может спровоцировать даже обрушение кровельных конструкций.

Преимущество предлагаемой системы заключается в том, что вместо множества вертикальных стояков, устанавливаемых при устройстве гравитационных систем ливневой канализации, проектируется всего один центральный коллектор. 

Воду, поступающую через сифонные воронки, собирают непосредственно под конструкцией крыши и через короткие стояки отводят в коллектор. Причем прокладка трубопроводов при применении сифонно-вакуумной технологии не требует создания уклонов: трубы можно укладывать горизонтально. Главное – грамотно рассчитать диаметр центрального коллектора, который должен постепенно по мере приближения к главному выпуску увеличиваться в соответствии с количеством и пропускной способностью подключаемых по маршруту движения стоков кровельных воронок.

Система является очень экономной с точки зрения расхода материальных ресурсов и трудоемкости монтажа: при правильном расчете одной воронкой можно обслуживать до 5 тыс. м2 поверхности кровли (стандартом рекомендовано применение систем на крышах площадью от 3 тыс. м2)

Важным моментом для проектировщика при выборе сифонно-вакуумного способа отвода ливневых стоков является высвобождение внутреннего пространства здания и возможность размещения там других инженерных коммуникаций, отсутствие жесткой привязки к местам размещения выпусков, что позволяет оптимизировать расположение наружной канализационной сети.

Нельзя пренебрегать расчетом аварийного водосброса для условий ливневого характера поступления стоков. Для этого используют данные многолетних метеонаблюдений в районе строительства.

Монтаж ливневой канализации

Что касается монтажа, то главное правило – не допускать изменений проектных параметров при устройстве ливневки (например, производить замену заложенных материалов, сечения, длины, уклонов и других). Любое отклонение может в корне изменить гидравлику всей системы и свести на нет преимущества сифонно-вакуумной технологии отвода ливневых стоков.

Соединение элементов пластиковой канализационной системы может выполняться электросварным методом двумя способами:

• сварка встык;
• сварка с применением электросварных муфт.

Оба способа обеспечивают герметичность стыков и долговечность системы.

Проведение гидроиспытаний системы перед сдачей объекта является обязательным.

Обслуживание ливневки заключается в ее регулярной очистке от загрязнений (обычно ранней весной и поздней осенью), проверке и очистке дождеприемников на крыше.

Чем сифонно-вакуумная ливневка лучше самотечной

Основной акцент при перечислении преимуществ представленной канализационной системы специалисты делают на его экономичности. В частности, для сравнения обычно учитывают следующие данные:

• вместо труб сечением 100–150 мм при гравитационной конструкции для устройства вакуумной ливневки применяют пластиковую трубу 50 мм;
• количество стояков обычной самотечной ливневой канализации, проходящих по всей высоте здания, равно количеству кровельных воронок; при предложенном методе устройства ливневки номинальная длина труб в несколько раз меньше, потому что стояки совсем короткие, а количество воронок в разы меньше, чем при старом способе отвода атмосферной влаги;
• скорость движения стоков за счет вакуумного подсоса воды достигает значения 12 м/сек, что обеспечивает быстрое осушение крыши после сильного дождя;
• благодаря высокой скорости потока и гладкости стен пластиковых труб происходит самоочистка системы от мусора, поступающего в водосток вместе с водой, что упрощает и снижает затраты на обслуживание системы. 

Если к указанным достоинствам добавить еще и высокий эксплуатационный ресурс сифонно-вакуумного кровельного водостока, то отпадают любые сомнения в высокой эффективности предложенной технологии.