Experimentálne meranie odparovania vody zo zápachových uzávierok

Odparovanie vody značne znižuje tlakovú odolnosť zápachových uzávierok a treba ho zohľadniť pri návrhu odpadových potrubí vo vysokých budovách.

Poznáte výhody Klubu ASB? Stačí bezplatná registrácia a získate sektorové analýzy slovenského stavebníctva s rebríčkami firiem ⟶

Návrh odpadových potrubí s priamym vetraním sprevádza vo vysokých budovách hydraulické posúdenie, ktoré vychádza z výpočtu tlakovej odolnosti zápachovej uzávierky s najmenšou výškou vodného uzáveru. Jedným z dôležitých faktorov pri výpočte je aj zohľadnenie odparovania vody zo zápachovej uzávierky, ktoré značne znižuje jej tlakovú odolnosť.

Článok sa zaoberá experimentálnym meraním odparovania vody zo zápachovej uzávierky vo vysokej budove a v rodinnom dome s podrobnou analýzou doplňovania vody v zápachovej uzávierke vplyvom kondenzácie vodných pár.

Odparovanie vody zo zápachovej uzávierky má veľký vplyv na jej tlakovú odolnosť a je potrebné ho zohľadniť pri návrhu odpadových potrubí vo vysokých budovách. V 80. rokoch minulého storočia bol stanovený denný priemerný pokles vody v zápachovej uzávierke pri teplote vnútorného vzduchu 20 °C na h₀ = 1,0 mm/deň. Neskôr však táto hodnota nebola v plnej miere akceptovaná, a to z dvoch dôvodov:

• nebola zohľadnená kondenzácia vodnej pary z interiéru na vnútornom povrchu zápachovej uzávierky, ktorá sa následne vracia späť a dopĺňa jej hladinu (h_zisk,zu),
• nebolo zohľadnené pôsobenie plynov z pripájacieho sa potrubia s veľkým obsahom vodnej pary, ktoré kondenzujú v blízkosti zápachovej uzávierky a takisto dopĺňajú jej hladinu (h_zisk,ks).

Z toho dôvodu sa pri výpočte tlakovej odolnosti zápachovej uzávierky podľa vzorca (1) zaužívala do súčasnosti experimentálna hodnota poklesu vody v zápachovej uzávierke vplyvom odparovania h₀ = 0,5 mm/deň [1, 2, 3].

Tieto výsledky však už nemusia byť v súčasnosti aktuálne. Vnútorné priestory sa často prekurujú a priemerná teplota priestoru je vyššia ako 25 °C, takže môže dochádzať k väčšiemu odparovaniu vody. Rovnako aj kanalizačný systém v budovách a aj mimo budov je komplikovanejší (väčší počet obyvateľov), pričom vodná para z verejnej kanalizácie sa takisto dostáva do kanalizačného systému budovy a dopĺňa svojou kondenzáciou vodu v zápachovej uzávierke. Práve z tohto dôvodu je vhodné overiť zaužívanú hodnotu pre aktuálne podmienky.

Matematická analýza poklesu vody v zápachovej uzávierke vplyvom odparovania

Na obr. 1 je znázornený pokles vody v zápachovej uzávierke vplyvom odparovania v čase, keď sa zariaďovací predmet nepoužíval. Z grafu vytvoreného na základe starších výskumov je možné konštatovať, že pri odparovaní vody 0,5 mm/deň a predpoklade, že podtlak nevysaje žiadnu vodu, začne zápachová uzávierka strácať svoju tlakovú odolnosť po 50 dňoch od nepoužitia zariaďovacieho predmetu. Po 100 dňoch stráca svoju funkciu brániť šíreniu vírusov a zápachu z kanalizačného systému budovy do interiéru [1, 2].

Tlakovú odolnosť zápachovej uzávierky Δp_adm (Pa) môžeme vypočítať na základe vzorca:

Δp_adm = 1,1 . ρ . g . (h_zu,tot – h₀)     (Pa),                                                                          (1)

kde

ρ je hustota vody (kg/m³),
g – gravitačné zrýchlenie (m/s²),
h_zu,tot – výška vodného uzáveru v zápachovej uzávierke (m),
h₀ – odparená výška vody zo zápachovej uzávierky (m) [1, 2].

Aby bolo možné experiment dobre matematicky analyzovať, boli zvolené štyri transparentné vzorky zápachových uzávierok vytlačené pomocou 3D tlačiarne:

• Vzorka V1 umožňovala kondenzáciu vodných pár z kanalizačného systému budovy v zápachovej uzávierke a zároveň aj kondenzáciu vodnej pary z interiéru na vnútornom povrchu zápachovej uzávierky (pripojená na kanalizáciu), 2a.
• Vzorka V2 umožňovala kondenzáciu vodných pár z kanalizačného systému budovy v zápachovej uzávierke (pripojená na kanalizáciu), 2b.
• Vzorka V3 umožňovala kondenzáciu vodnej pary z interiéru na vnútornom povrchu zápachovej uzávierky (nepripojená na kanalizáciu), 2c.
• Vzorka V4 neumožňovala žiadne zvyšovanie hladiny vody v zápachovej uzávierke (nepripojená na kanalizáciu), 2d.

Metodika experimentálneho merania poklesu vody v zápachovej uzávierke vplyvom odparovania

Cieľom experimentálneho merania, ktoré pozostávalo zo sledovania odparovania vody zo zápachovej uzávierky, bolo:

• overiť doposiaľ odporúčanú hodnotu odparovania vody zo zápachovej uzávierky 0,5 mm/deň, ktorá sa používa pri návrhu odpadových potrubí s priamym vetraním vo vysokých budovách,
• analyzovať zvyšovanie hladiny vody v zápachovej uzávierke vplyvom kondenzácie vodných pár na povrchu zápachovej uzávierky a vplyvom kondenzácie vodných pár z kanalizačného systému budovy.

Na meranie odparovania vody zo zápachovej uzávierky sa nevzťahuje žiadna súčasná norma, takže nie je predpísaná ani žiadna metodika merania. Pre toto experimentálne meranie bola stanovená nasledujúca metodika merania:

1. Zápachové uzávierky sa pripojili na kanalizačný systém a umiestnili na stanovené miesto ( 3). Všetky spoje museli byť vodotesné a zodpovedať norme EN 476 [4].
2. Zápachové uzávierky pripojené na kanalizačné potrubie sa ponechali pripojené v prevádzke dva dni, aby sa ustálila hladina vody v zápachovej uzávierke vplyvom hydraulických pomerov. Po tomto čase už podtlak v odpadovom potrubí neodsáva vodu zo zápachovej uzávierky, maximálne ju rozkolíše.
3. Po uplynutí dvoch dní od pripojenia zápachových uzávierok na kanalizačný systém sa začalo s meraním. Hladina vody vo všetkých zápachových uzávierkach sa odčítavala každých 24 hodín v tú istú hodinu. Pokles vody v zápachovej uzávierke počas sviatkov a víkendov sa vypočítal ako priemerná hodnota z nameraného poklesu vody po uplynutí času, keď nebolo možné pokles vody odčítať.
4. Meranie prebiehalo 14 dní, čo predstavuje dlhšiu dovolenku, počas ktorej nebudú zariaďovacie predmety používané. Po celú dĺžku merania sa zaznamenávala aj relatívna vlhkosť vnútorného vzduchu a teplota vnútorného vzduchu v miestnosti.

Experimentálne meranie prebiehalo súčasne na dvoch miestach:

• rodinný dom s dvomi NP v okrajovej časti Bratislavy, v Dúbravke; v kúpeľni,
• výšková budova SvF STU s 23 NP v Bratislave, časť Staré Mesto v centre; v učebni na 16. NP.

Testované zápachové uzávierky V1 a V2 sa pripojili na existujúci kanalizačný systém budovy v mieste umývadla a zápachové uzávierky V3 a V4 sa umiestnili pod umývadlo (obr. 3).

Výsledky experimentálneho merania

Vzorky vytlačené na 3D tlačiarni sa osadili na kanalizačný systém a v jeho blízkosti
a odparovanie vody sa testovalo počas 14 dní podľa metodiky opísanej vyššie. Namerané hodnoty sú znázornené na grafoch na obr. 4 až 7. Počas merania v kúpeľni RD bola priemerná relatívna vlhkosť vnútorného vzduchu φ_i = 37,25 % a priemerná teplota vnútorného vzduchu θ_i = 24,66 ⁰C (obr. 4).

Na obr. 5 je znázornený pokles vody v zápachových uzávierkach umiestnených v kúpeľni RD vplyvom odparovania. Priemerný pokles vody v zápachovej uzávierke V1 = 0,63 mm/deň, v uzávierke V2 = 1,31 mm/deň, V3 = 1,46 mm/deň a V4 = 2,11 mm/deň.

Priemerné doplňovanie vody vplyvom kondenzácie vodných pár z kanalizačného systému v blízkosti zápachovej uzávierky bolo h_zisk,ks = 0,80 mm/deň. Priemerné doplňovanie vody vplyvom kondenzácie vodných pár na vnútornom povrchu zápachovej uzávierky bolo h_zisk,zu = 0,64 mm/deň. Priemerná odchýlka merania bola 0,036 mm/deň.

Počas merania v počítačovej učebni vo výškovej budove SvF STU bola priemerná relatívna vlhkosť vnútorného vzduchu φ_i = 32,20 % a priemerná teplota vnútorného vzduchu θ_i = 25,13 ⁰C (obr. 6).

Počítačová učebňa bola počas merania minimálne využívaná, čo možno vidieť aj
z nameraných údajov teploty a vlhkosti vnútorného vzduchu. Experimentálne meranie to však vôbec neovplyvnilo, keďže priemerná teplota aj vlhkosť vnútorného vzduchu boli v optimálnych hodnotách.

Na obr. 7 je znázornený pokles vody v zápachových uzávierkach umiestnených v počítačovej učebni výškovej budovy vplyvom odparovania. Priemerný pokles vody v zápachovej uzávierke V1 = 0,37 mm/deň, V2 = 1,16 mm/deň, V3 = 1,43 mm/deň a V4 = 2,18 mm/deň. Priemerné doplňovanie vody vplyvom kondenzácie vodných pár z kanalizačného systému v blízkosti zápachovej uzávierky bolo h_zisk,ks = 1,01 mm/deň. Priemerné doplňovanie vody vplyvom kondenzácie vodných pár na vnútornom povrchu zápachovej uzávierky bolo h_zisk,zu = 0,75 mm/deň. Priemerná odchýlka merania bola 0,044 mm/deň.

Záver

Stanovenie odparovania vody zo zápachovej uzávierky tvorí podstatnú časť výpočtu ich tlakovej odolnosti, ktorá zohráva dôležitú úlohu pri návrhu odpadových potrubí s priamym vetraním vo vysokých budovách. Na výsledkoch experimentálnych meraní môžeme vidieť (tab. 1), že vnútorné priestory budov sú prekurované, v tomto prípade najmä počítačová učebňa SvF, v dôsledku čoho nastáva pri zápachových uzávierkach vyššie odparovanie vody.

Z nameraných údajov môžeme vidieť, že lokalita umiestnenia rodinného domu a aj objemovo menší kanalizačný systém budovy ovplyvnili doplňovanie vody vplyvom kondenzácie vodných pár z kanalizačného systému budovy h_zisk,ks.

Aj keď bola priemerná teplota vnútorného vzduchu v priestore počítačovej učebne výškovej budovy vyššia, dochádzalo v tomto priestore k väčšiemu doplňovaniu vody vplyvom kondenzácie vodných pár na vnútornom povrchu zápachovej uzávierky. Pravdepodobná príčina tohto javu je, že v rodinnom dome bola zabezpečená lepšia výmena vzduchu v priestore.

Tab. 1 Porovnanie výsledkov experimentálnych meraní
* kondenzácia vodných pár z kanalizačného systému budovy v zápachovej uzávierke
** kondenzácia vodnej pary z interiéru v zápachovej uzávierke
** kondenzácia vodnej pary z interiéru v zápachovej uzávierke

Na základe experimentálneho merania možno konštatovať, že:

• Zohľadnenie odparovania vody na úrovni 0,5 mm/deň pri výpočte tlakovej odolnosti zápachovej uzávierky pri vysokých budovách umiestnených v centrách miest sa javí ako bezpečná hodnota. Experimentálne meranie určilo túto hodnotu približne na úrovni 0,4 mm/deň.
• Pri budovách s vyšším počtom podlaží postavených v odľahlejších častiach mesta sa odporúča použiť hodnotu odparovania vody zo zápachovej uzávierky na úrovni 0,6 až 0,7 mm/deň, a to z dôvodu menšieho objemového prietoku splaškovej odpadovej vody v kanalizačnom potrubí.

TEXT: Ing. Martin Sokol, doc. Ing. Jana Peráčková, PhD.
FOTO: Ing. Martin Sokol, doc. Ing. Jana Peráčková, PhD., iStock

Článok bol uverejnený v časopise TZB 2/2024