Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Kanalizacja podciśnieniowa – zasady projektowania

Vacuum sewerage system – design rules
Kanalizacja podciśnieniowa
Kanalizacja podciśnieniowa
Fot. pixabay.com

Normy dotyczące projektowania kanalizacji podciśnieniowej zawierają jedynie ogólne wymagania techniczne, z kolei w wytycznych EPA przy doborze parametrów projektowych występują nieścisłości. W projektowaniu warto posiłkować się algorytmem wymiarowania kanalizacji wg ATV-DVWK-A 116 oraz korzystać z metod projektowania opracowanych przez firmy na podstawie doświadczeń eksploatacyjnych.

W artykule:

• Zasady wymiarowania zbiorczych rurociągów podciśnieniowych
• Zasady wymiarowania stacji próżniowo-pompowej
• Podsumowanie

W kanalizacji podciśnieniowej (więcej w artykule [12]) można zastosować węzły opróżniające z zaworami opróżniającymi typu: Flovac [4], Redivac [8], Roevac [9], Qua-Vac [10] i Schluff [11]. Zaleca się stosowanie wyłącznie rozgałęzionej sieci (promienistej) z centralną stacją próżniowo-pompową. Kanalizacja podciśnieniowa służy do zbierania ścieków, a nie do ich transportowania na większe odległości. Długość pojedynczego zbiorczego rurociągu podciśnieniowego nie może przekraczać 4 km [2]. Duże obszary terenu można podzielić na strefy z własną stacją próżniowo-pompową.

Czytaj też: Aplikacje i programy dla projektantów i instalatorów >>>

Węzeł opróżniający z zaworem opróżniającym będzie pracował prawidłowo, gdy minimalne podciśnienie na podłączeniu będzie wynosić 0,2 bara [5]. System kanalizacji podciśnieniowej musi być szczelny i w razie awarii systemu mieć pojemność rezerwową ok. 25% średniego dobowego dopływu ścieków [6]. Minimalne średnice zbiorczych rurociągów podciśnieniowych należy przyjmować w zależności od występowania w ściekach dużych zanieczyszczeń stałych. Kiedy ich brak, należy przyjmować minimalną średnicę 65 mm, a gdy występują duże zanieczyszczenia stałe – 80 mm [6].

Do projektowania kanalizacji podciś­nie­nio­wej ogólnie dostępne są wytyczne ATV-DVWK‑A 116 [2], PN-EN 1091 [6] i EPA/625/1­‑91/024 [3]. Obowiązująca norma PN-EN 1091 [6] odnośnie do projektowania kanalizacji podciśnieniowej zawiera minimalne wymagania, które ograniczają się do ogólnych wymagań technicznych dotyczących budowy i zastosowania urządzeń w systemach kanalizacji podciśnieniowej. Natomiast w wytycznych EPA/625/1-91/024 [3] przy doborze parametrów projektowych występuje wiele nieścisłości. W wytycznych brakuje informacji, jak te parametry prawidłowo przyjmować. Dlatego w artykule przedstawiony został tylko algorytm wymiarowania kanalizacji podciśnieniowej wg ATV-DVWK-A 116 [2].

Zasady wymiarowania zbiorczych rurociągów podciśnieniowych

Do obliczania maksymalnej odległości pomiędzy wzniesieniami w zależności od rodzaju zastosowanego profilu ułożenia rurociągu (rys. 1) zaleca się stosowanie poniższych wzorów [2]:

  • dla profilu falowego F (rys. 1a):

    H ≥ d + 0,05    (1)
    h = H – d    (2)
    l1 ≥ 2 · (R · H)1/2    (3)
    l2 ≤ 500 · H    (4)
  • dla profilu piłokształtnego P (rys. 1b):

    H ≥ d + 0,05    (5)
    h = H – d    (6)
    L ≤ 500 · H    (7)
  • dla profilu kieszeniowego K (rys. 1c):

    H > d + 0,05    (8)
    h = H    (9)
    L < 500 · H    (10)

gdzie:

L – dopuszczalna odległość pomiędzy wzniesieniami, m;
H – wysokość wzniesienia rurociągu podciśnieniowego, m;
d – wewnętrzna średnica rurociągu podciśnieniowego, m;
h – wysokość wzniesienia wewnątrz rurociągu podciśnieniowego – strata statyczna, m;
R – promień wygięcia rurociągu podciśnieniowego, m.

Rys. 1. Profil zbiorczego rurociągu podciśnieniowego [5]: a) w kształcie fali, b) w kształcie zębatej piły, c) w kształcie kieszeni
Rys. 1. Profil zbiorczego rurociągu podciśnieniowego [5]: a) w kształcie fali, b) w kształcie zębatej piły, c) w kształcie kieszeni

Promień wygięcia rurociągu podciśnieniowego R w zależności od rodzaju materiału wyznacza się ze wzorów [2]:

  • dla PVC-U:     R > 300 · D    (11)
  • dla PE-HD:     R > 50 · D    (12)

gdzie:

R – promień wygięcia rurociągu podciśnieniowego, m;
D – zewnętrzna średnica rurociągu podciśnieniowego, m.

Wymiarowane rurociągów podciśnieniowych w pierwszym rzędzie zależy od długości gałęzi i gęstości zasiedlenia. Długość gałęzi to odległość zbiorczego rurociągu podciśnieniowego od stacji próżniowo-pompowej do najbardziej oddalonego węzła opróżniającego, bez uwzględniania krótkich rurociągów bocznych i podłączeniowych. Jako gęstość zasiedlenia przyjmuje się liczbę mieszkańców na metr długości gałęzi [2]:

Gęstość zasilania pojedynczej gałęzi     
 (13)


gdzie:
Gz – gęstość zasiedlenia dla pojedynczej gałęzi, m–1;
∑Mi – liczba mieszkańców podłączonych do pojedynczej gałęzi, –;
Lg – długość pojedynczej gałęzi, m.

Na podstawie długości gałęzi i gęstości zasiedlenia z tabeli 1 określa się średni stosunek powierza do ścieków w danej gałęzi zbiorczego rurociągu podciśnieniowego. Natomiast stosunek powietrza do ścieków na poszczególnych odcinkach zbiorczego rurociągu podciśnieniowego zaleca się przyjmować jako od 2:1 do 12:1. Wskazane jest, żeby stosunek powietrza do ścieków na poszczególnych odcinkach zbiorczego rurociągu podciśnieniowego malał w kierunku stacji próżniowo-pompowej. Po ustaleniu stosunku powietrza do ścieków fi na poszczególnych odcinkach gałęzi z tabeli 2 dobiera się wewnętrzne średnice zbiorczego rurociągu podciśnieniowego.

Tabela 1. Wartości stosunku powietrza do ścieków dla zbiorczych rurociągów podciśnieniowych [2]
Tabela 1. Wartości stosunku powietrza do ścieków dla zbiorczych rurociągów podciśnieniowych [2]
*) Zalecane tylko dla specjalnych przypadków
Tabela 2. Wartości do wymiarowania wewnętrznych średnic d zbiorczych rurociągów podciśnieniowych [2]
Tabela 2. Wartości do wymiarowania wewnętrznych średnic d zbiorczych rurociągów podciśnieniowych [2]

Zaleca się stopniowanie średnicy podciśnieniowego rurociągu, nawet jeśli z punktu widzenia hydraulicznych wartości granicznych nie ma jeszcze potrzeby jej zwiększania, ponieważ rurociąg podciśnieniowy dodatkowo pełni funkcję akumulatora podciśnienia. Zbiorcze rurociągi podciśnieniowe należy tak projektować, aby suma strat statycznych h na długości pojedynczej gałęzi nie była większa niż 5 m.

Zasady wymiarowania stacji próżniowo-pompowej

Obliczanie ilości ścieków dla zbiornika podciśnieniowego sprowadza się do obliczenia dobowego dopływu ścieków do zbiornika podciśnieniowego ze wzoru [2]:

dobowy dopływ ścieków(14)


gdzie:
Qdśr – dobowy dopływ ścieków, dm3 · d–1;
∑M – liczba mieszkańców podłączonych do kanalizacji podciśnieniowej, –;
qdśr – średnia dobowa ilość ścieków na jednego mieszkańca (w krajach UE waha się od 120 do 400 [7]), dm3 · d–1.

Natomiast sekundowy przepływ ścieków w poszczególnych gałęziach zbiorczych rurociągów podciśnieniowych oblicza się ze wzoru [2]:

Sekundowy przepływ ścieków w pojedynczej gałęzi
(15)

gdzie:
QSi – sekundowy przepływ ścieków w pojedynczej gałęzi, dm3 · s–1;
∑Mi – liczba mieszkańców podłączonych do pojedynczej gałęzi, –.

 


Całkowity sekundowy dopływ ścieków QS do zbiornika podciśnieniowego oblicza się ze wzoru [2]:

Całkowity sekundowy dopływ ścieków
(16)

Natomiast maksymalny sekundowy przepływ strumienia powietrza w poszczególnych gałęziach zbiorczych rurociągów podciśnieniowych oblicza się ze wzoru [2]:

maksymalny sekundowy przepływ strumienia powietrza w poszczególnych gałęziach zbiorczycheków
(17)

gdzie:
QPi – sekundowy przepływ powietrza w pojedynczej gałęzi, dm3 · s–1;
QSi – sekundowy przepływ ścieków w pojedynczej gałęzi, dm3 · s–1;
fśri – średni stosunek powietrza do ścieków występujący w pojedynczej gałęzi, –.

Całkowity sekundowy dopływ powietrza QP do zbiornika podciśnieniowego oblicza się ze wzoru [2]:

 

Całkowity sekundowy dopływ powietrza  (18)

Średni stosunek powietrza do ścieków w całym systemie kanalizacji podciśnieniowej  f oblicza się ze wzoru [2]:

Średni stosunek powietrza do ścieków w całym systemie kanalizacji podciśnieniowej
  (19)


Wydajność pojedynczej pompy i ich liczbę w kanalizacji podciśnieniowej dobiera się w taki sposób, aby spełniony został warunek [2]:

  • dla pomp ściekowych:

    Wydajność pojedynczej pompy
        (20)
  • dla pomp próżniowych:

    Wydajność pojedynczej pompy
      (21)

gdzie:
QSs – wydajność pojedynczej pompy ściekowej, dm3 · s–1;
QS – całkowity sekundowy dopływ ścieków do zbiornika podciśnieniowego, dm3 · s–1;
ns – liczba pomp ściekowych, –;
QPp – wydajność pojedynczej pompy próżniowej, dm3 · s–1;
QP – całkowity sekundowy dopływ powietrza do zbiornika podciśnieniowego, dm3 · s–1;
a – współczynnik bezpieczeństwa, który zaleca się przyjmować jako 1,2–1,5, –;
np – liczba pomp próżniowych, –.

Szczytowy przepływ powietrza w eksploatacyjnych warunkach pracy pomp próżniowych oblicza się ze wzoru [2]:

szczytowy przepływ powietrza w warunkach eksploatacyjnych
    (22)


gdzie:
QPs – szczytowy przepływ powietrza w warunkach eksploatacyjnych, m3 · h–1;
a – współczynnik bezpieczeństwa, który zaleca się przyjmować jako 1,2–1,5, –;
QP – całkowity sekundowy dopływ powietrza do zbiornika podciśnieniowego, m3 · h–1;
pb – ciśnienie barometryczne, kPa;
pśr – średnie bezwzględne ciśnienie pomiędzy ciśnieniem, przy którym następuje wyłączanie się i załączanie pomp próżniowych, kPa.

Wymaganą wydajność ssania pomp próżniowych w kanalizacji podciśnieniowej oblicza się ze wzoru [2]:

 wydajność pomp próżniowych w kanalizacji podciśnieniowej
   (23)


gdzie:
QPps – wydajność pomp próżniowych w kanalizacji podciśnieniowej, m3 · h–1;
pb – ciśnienie barometryczne, kPa;
QPp – wydajność pojedynczej pompy próżniowej, m3 · h–1;
pmax – maksymalne bezwzględne ciśnienie w zbiorniku podciśnieniowym, przy którym następuje załączenie pomp próżniowych, kPa;
pmin – minimalne bezwzględne ciśnienie w zbiorniku podciśnieniowym, przy którym następuje wyłączenie pomp próżniowych, kPa.

Dobrze dobrane pompy ściekowe i próżniowe dla projektowanej kanalizacji podciśnieniowej muszą spełniać następujące warunki [2]:

wydajność dobranych pomp ściekowych
  (24)



 wydajność pomp próżniowych w kanalizacji podciśnieniowej
 (25)


gdzie:
QSp – wydajność dobranych pomp ściekowych, dm3 · s–1;
QS – całkowity sekundowy dopływ ścieków do zbiornika podciśnieniowego, dm3 · s–1;
ns – liczba pomp ściekowych, –;
QPps – wydajność pomp próżniowych w kanalizacji podciśnieniowej, m3 · h–1;
QPs – szczytowy przepływ powietrza w eksploatacyjnych warunkach, m3 · h–1;
np – liczba pomp próżniowych, –.

Obliczanie objętości zbiornika podciśnieniowego sprowadza się do obliczenia minimalnej objętości ścieków w zbiorniku podciśnieniowym ze wzoru [2]:

minimalna objętość ścieków w zbiorniku podciśnieniowym
   (26)


gdzie:
VS – minimalna objętość ścieków w zbiorniku podciśnieniowym, m3;
QSp – wydajność dobranych pomp ściekowych, m3 · h–1;
ks – liczba załączeń pomp ściekowych w ciągu godziny (maksymalnie 12/h), –.

Natomiast minimalną objętość powietrza w zbiorniku podciśnieniowym oblicza się ze wzoru [2]:

minimalna objętość powietrza w zbiorniku podciśnieniowym
 
(27)


gdzie:
VP – minimalna objętość powietrza w zbiorniku podciśnieniowym, m3;
QPps – wydajność pomp próżniowych w kanalizacji podciśnieniowej, m3 · h–1;
pmax – maksymalne bezwzględne ciśnienie w zbiorniku podciśnieniowym, przy którym następuje załączenie pomp próżniowych, kPa;
pmin – minimalne bezwzględne ciśnienie w zbiorniku podciśnieniowym, przy którym następuje wyłączenie pomp próżniowych, kPa;
kp – liczba załączeń pomp ściekowych w ciągu godziny (maksymalnie 12/h), –;
np – liczba pomp próżniowych, –.

Całkowitą objętość zbiornika pod­ciś­nie­nio­wego oblicza się ze wzoru [2]:

Całkowita objętość zbiornika pod­ciś­nie­nio­wego
  (28)
gdzie:
V – objętość zbiornika podciśnieniowego, m;
VS – minimalna objętość ścieków w zbiorniku podciśnieniowym, m3;
VP – minimalna objętość powietrza w zbiorniku podciśnieniowym, m3.

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[kanalizacja podciśnieniowa,woda,kanalizacja - projektowanie,kanalizacja,rurociąg podciśnieniowy,stacja próżniowo-pompowa,wymiarowanie kanalizacji,kanalizacja ścieki,ścieki]

   15.03.2018

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 



Obejrzyj film o bezinwazyjnej renowacji rur » Jakich zabezpieczeń wentylacyjnych potrzebujesz »
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Mamy dla Ciebie nową ofertę urządzeń klimatyzacyjnych »

wentylacja

 



10 pytań o sterowanie ogrzewaniem grzejnikowym » Oszczędzaj nawet do 63% na zużyciu wody »
sterownik do pompy wodnej
czytam więcej » spróbuj już dziś »

 


Czy czyszczenie klimatyzacji musi być drogie »

czyszczenie klimatyzacji

 



Poznaj zalety pomp nowej generacji » 5 powodów, dla których warto zainwestować w pompę ciepła »
pompy woda powietrze pompy ciepła
czytam więcej » czytam więcej »

 


Polecamy sprawdzone metody na pomiar spalin w zamkniętym pomieszczeniu »

pomiar spalin

 



Jakie produkty pomogą ci w walce o czyste powietrze » Serwis pompy ciepła bez problemów - jak to zrobić »
program czyste powietrze serwis pompy ciepła
czytam więcej » czytam więcej »

 


Jak działa technologia klimatyzacji bez przeciągów »

wentylacja

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
6/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 6/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Mikrokogeneracja w budownictwie mieszkaniowym
  • - Modernizacja budynków wielorodzinnych
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl