Това ръководство предоставя изчерпателно въведение в техническите изисквания и изчисления за оразмеряване на отводнителните системи за покриви, балкони и тераси. Взети са предвид различните решения за отводняване и техните специфични предимства и недостатъци, за да се осигури надеждно и съобразено със стандартите проектиране. Целта е да се предотвратят щети от влага и наводняване чрез ефективни отводнителни решения и да се гарантира дългосрочната функционалност и безопасност на сградата.
Обилните валежи, които могат да доведат до наводняване и щети в сгради се наричат екстремни метеорологични явления, но големи количества валежи, които се случват локално за кратък период от време, вече са се превърнали в почти правило в нашите географски ширини. Изменението на климата е реалност, с която трябва да се примирим, независимо дали ни харесва или не. Това прави още по-важно внимателното проектиране и изпълнение на отводняването на дъждовната вода на сградата – особено за покриви, балкони и тераси – в съответствие със стандартите, за да се избегне увреждане от влага.
Доказателствата за проектиране на система за дъждовна вода, съвместими със стандартите изисква специфично за проекта хидравлично изчисление, както и изчерпателна документация.
Основи на отводняването на дъждовна вода
Преди да разгледаме конкретен пример за оразмеряване, важно е да знаем някои основи и разграничения.
От какво се състои покривната отводнителна система?
Най-важните компоненти на покривната отводнителна система са:
- Олуци или покривни водоприемници (те трябва да бъдат сигурно и водоплътно интегрирани в хидроизолацията на сградата)
- Водоотвеждащи тръби
- Система за закрепване на тръби
- Ако е необходимо, изолация на дъждовните тръби срещу конденз
- Мерки за защита от пожар, шумо- и звукоизолация.
Избраните компоненти зависят до голяма степен от избрания тип отводняване.
Кои основни отводнителни системи съществуват и как се разграничават, ще обсъдим сега.
Разграничение според принципа на отводняване
При отводняването на дъждовна вода основно се прави разлика между 2 системи.
Двете системи се различават значително в избора на разполагане на водосточните тръби, както и по диаметрите на тръбите.
Гравитачно отводняване (гравитационен принцип)
При конвенционалното (класическо) отводняване дъждовната вода се отвежда с помощта на гравитацията през водосточни тръби, положени със съответен наклон. Това се нарича още гравитачно отводняване.
В процеса на планиране се приема, че хоризонталните тръби за дъждовна вода са запълнени с вода до приблизително 70%, докато вертикалните водосточни тръби са запълнени до около 33%. Тези стойности помагат за правилното определяне на необходимите размери на тръбите.
Вакуумно отводняване (принцип на засмукване)
За разлика от това, вакуумното или напорно отводняване на покрива работи на принципа на пълно запълване в тръбната система. Дъждовната вода буквално се изсмуква от покрива. При малки количества дъжд ефектът на засмукване се проявява само частично или изобщо не се случва, така че предимствата на тази система се проявяват само когато има достатъчно дъждовно количество.
Кога коя система се използва?
Днес големите, широкоплощни покривни повърхности се отводняват по принципа на вакуума, защото тази система е свързана с по-малко разходи на материал и труд. Благодарение на полагането на тръбите без наклон под покривната конструкция, което е допустимо при тази система, вакуумното отводняване предлага спестяващо пространство решение, особено в складове с високи стелажи. Проектирането и изчисляването на такива системи се извършва почти изключително от съответния доставчик на вакуумната система.
Не всяка покривна повърхност е подходяща за отводняване с вакуумно отводняване, като например покривни тераси, балкони или покриви на жилищни сгради. В определени случаи конвенционалното отводняване може да бъде и по-добрият избор за отводняване на складове или производствени халета.
Какви са аргументите в полза на конвенционалното/гравитачно отводняване:
- Проектирането на системата може да се извърши от самия проектант в лесни стъпки с помощта на EN1253-2 и EN12056-3. Няма проектна зависимост от доставчика на отводнителната система!
- В случай на покривни конструкции с нисък коефициент на оттичане, като например зелени покриви, дъждовната вода се забавя и изпуска в тръбната система в по-малки количества, така че не може да се постигне пълно запълване. В този случай система с тръби, положени с наклон, има повече смисъл.
- При малко количество вода и хоризонтално разположение на тръбите без наклон (вакуумно отводняване) рискът от запушване се увеличава, тъй като се губи ефектът на самопочистване поради липсата на пълно запълване. И тук конвенционалното отводняване има повече смисъл. С този факт са наясно и строителните застрахователи.
Коя от двете системи в крайна сметка има най-голям смисъл от икономическа и техническа гледна точка, винаги трябва да се провери от проектанта за всеки отделен случай.
Тъй като проектирането на вакуумната отводнителна система винаги зависи от системата или производителя, следователно не могат да се правят общовалидни твърдения относно нейното проектиране и изпълнение и това няма да се разглежда в настоящото ръководство.
Сега ще разгледаме проектирането на гравитачната отводнителна система. За гравитационното отводняване, обаче трябва да се направят още две разграничения.
Разграничението е според разположението на тръбите и според метода на свързване. Разграничение, базирано на схемата на отводните тръбопроводи и метода на свързване.
Разграничение според схемата на отводните тръбопроводи
При конвенционалното гравитачно отводняване, допълнителна, важна отличителна черта е разположението на водосточните тръби.
Индивидуални свързващи тръбопроводи, ЗАТВОРЕНА система
Всеки покривен водоприемник се свързва поотделно към подземния хоризонтален колекторен тръбопровод с еднакви диаметри навсякъде.
Затворена система означава, че покривния водоприемник е плътно свързан с водосточната тръба според илюстрация 4. Покривният водоприемник и вертикалният клон трябва да бъдат проектирани с еднакви размери навсякъде.
Хоризонтален колекторен тръбопровод, ОТВОРЕНА система
Няколко водоприемници на покрива са свързани към подземната тръба с помощта на хоризонтален колектор и вертикална водосточна тръба.
Отворена система означава, че покривният водоприемник (според фигура 6) е свързан към хоризонтална тръба под покривната конструкция и свободно се оттича във вертикална водосточна тръба с по-голям диаметър, отворена от двете страни.
По принцип може да се приеме, че по-висок отводнителен дебит за покрива се постига в затворени системи. Това е така, защото ефектът на засмукване се подпомага от това, че тръбата е свързана по цялата си дължина с един и същ диаметър.
Ръководство за проектиране и изпълнение
Преди да започне оразмеряването и проектирането, има някои основни данни и информация за строителния проект, които трябва да бъдат определени и уточнени.
Те включват:
- Подробни строителни чертежи с площите за отводняване
- Покривна конструкция, разрез, тип хидроизолация и използвани материали
- Допустими статични натоварвания за определяне на максимално допустимата височина на подприщване от дъждовната вода
- Местонахождението на строителния обект (важно за изчисляването на интензитета на оразмерителния дъжд)
- Схема на отводните тръбопроводи
- Индивидуални или хоризонтални колекторни тръбопроводи
- Затворен или отворен тип
Въз основа на тази информация след това трябва да се определят и интензитета на оразмерителния дъжд, отточния коефициент и дебита на използваните покривни водоприемници:
Изчисляване на интензивността на оразмерителния дъжд (r)
Първата стъпка при оразмеряването на една покривна отводнителна система е да се определи интензивността на оразмерителния дъжд. Тази стойност се счита за основата на всяка отводнителна система.
Покривната отводнителна система трябва да бъде оразмерена нормативно за 5-минутен дъжд с 5-годишен период на повторяемост. За съответното местоположение данните за валежите обикновено се вземат от наборите от данни (Австрия) на Федералното министерство на земеделието, горите, околната среда и управлението на водите и след това се преобразуват в количество валежи в l/(s • ha). Минималното проектно количество валежи за покривни площи и терени са определени на 300 l/(s • ha). Оразмеряването на отводняването на покрива се извършва съгласно ÖNORM EN 12056-3:2000, раздел 4.1.
За България, интензивността на оразмерителния дъжд, се определя според данните в „НАРЕДБА № РД-02-20-8 от 17 май 2013 г. за проектиране, изграждане и експлоатация на канализационни системи” (I-ва и II-ра зона), също НАРЕДБА № 4_17.06_2005 и според приетите местни общински наредби.
Отточен коефициент (C)
След това трябва да се определи отточния коефициент C. Той отразява съотношението между количеството дъжд, падащо в момента върху отводняваната площ и количеството, което действително се провежда през водоприемника. Съществена роля за това оказва вида на настилката върху покрива. Например, зелените покриви с коефициент на оттичане 0,3 намаляват оттичането на дъждовна вода с около две трети.
В съответствие с ÖNORM B 2501 за отточния коефициент се прилагат следните стойности:
- C =1,0 за повърхности: ламаринени покриви, покриви с керемиди, фугирани бетонни повърхности, покриви с финиш само от хидроизолация, павирани повърхности с плътна фуга, гладки покривни повърхности без допълнително натоварване
- C = 0,8 за повърхности: чакълести покриви, чакълести пътеки, павирани повърхности без фугиране и екстензивно озеленени площи с дебелина на слоя не повече от 8 см
- C = 0,5 за повърхности: с намалено екстензивно озеленяване с дебел. на почвения слой над 8 см
- C = 0,3 за повърхности: с екстензивно и интензивно озеленяване с дебелина на слоя над 10 см
- C = 0,1 за повърхности: с интензивно озеленяване с дебелина на почвения слой над 25 см
Дъждовно водно количество (Q)
Дъждовното водно количество Q зависи от отводняваната площ А, интензивността на оразмерителния дъжд r, отточния коефициент C и се изчислява по следната формула:
където:
- Q е дъждовното водно количество в литри в секунда (l/s)
- r е интензивността на оразмерителния дъжд в литри в секунда за хектар (l/s·ha)
- A е ефективната покривна площ в квадратни метри (m²)
- C е отточния коефициент, който отчита задържането или забавянето от покривната повърхност
Това изчисление показва количеството вода в секунда, което отводнителната система трябва да може надеждно да отвежда, за да се осигури отводняване, отговарящо на нормите за проектиране.
Дебит на покривните водоприемници
Съгласно EN1253-2 производителите на водоприемници за покриви и барбакани са длъжни да показват отточните дебити в таблица или диаграма в зависимост от височината на водното ниво (подприщване) над преливния ръб на водоприемника.
Отточният дебит зависи от това, дали избраната система е отворена или затворена. Ето защо е важно да се обърнете към производителя, по какви критерии за изпитване се тества дебита за съответния продукт.
Примери за оразмеряване
След като бяха изяснени основните принципи на отводняване на покрива, следва практическото приложение: оразмеряване на отводнителната система. В зависимост от вида на системата – отворена или затворена, единично или колекторно свързване – подходите за изчисление се различават.
Затворената система с индивидуални свързващи тръбопроводи съответства на принципа на вакуума. Понеже това зависи от системата, а също и от спецификациите на производителя, няма да бъде обсъждано по-нататък в това ръководство.
По-долу е изчислен пример за покрив с две различни системи: една като затворена система с индивидуални свързващи тръбопроводи и една като отворена система с колекторен свързващ тръбопровод.
Изходни данни
Плосък покрив с финиш само от хидроизолация, площ 800 м², с еднопосочен наклон, местоположение Fischamend в квартал Bruck an der Leitha, Австрия.
Независимо от избраната система, вече може да бъдат определени от тази информация:
площта на покрива A, интензивността на оразмерителния дъжд r,
отточния коефициент C и дъждовното водно количество Q
A = ефективна площ на покрива 800 m² (хоризонталната му проекция
r(5,5) = интензитета на оразмерителния дъжд с продължителност 5 минути и период на еднократно претоварване – 5 години, се взема от хидрографската онлайн услуга, както е описано по-горе (вж. илюстрация 4), а след това се преобразува в l/s*ha:
Отточният коефициент C=1 за покривна повърхност с финиш от гладка хидроизолация:
Дъждовното водно количество Q вече се изчислява от Q = r * A * C:
Проектиране за индивидуални свързващи тръбопроводи, ЗАТВОРЕНА система
След като типът на водоприемника и необходимите аксесоари към него са определени, тогава се проверяват стойностите на дебитите от производителя, което е необходимо за избор на подходящите компоненти в системата.
За този пример се изисква дебит от 32,0 l/s. Поради тази причина (според таблицата за отводняване на производителя на илюстрация 9) са избрани 3 водоприемника на DN110, всеки с дебит 10,7 l/s, при височина на подприщване 35 mm.
Водоприемник е избран в съответствие с EN 1253, където за отводни тръби DN75 и DN110 се взема предвид стойността с височина на подприщване от 35 mm. За отводни тръби DN125 и DN160 се използва стойността с височина на подприщване от 45 мм.
Общият дебит на трите покривни водоприемници на DN110 възлиза на 32,1 l/s, което надвишава изисканата стойност от 32,0 l/s.
Всеки водоприемник е свързан индивидуално към водосточна тръба с еднакъв размер на тръбата DN110.
Забележка: Трябва да бъде приложена принципна схема на тръбопровода със съответните размери.
Проектиране за хоризонтален колекторен тръбопровод, ОТВОРЕНА система
В случай на отворена система, спецификациите за дебитите на производителя на водоприемника не са толкова решаващи за проектирането. Основно трябва да се използват хидравличните таблици съгласно EN 12056-3 за хоризонтални подземни и колекторни тръби (виж илюстрация 13) и за вертикални водосточни тръби (виж илюстрация 14).
Проектирането започва с необходимия дебит от 32,0 l/s. За определяне на необходимия брой водоприемници на покрива, решаващи са 2 фактора:
- Наклонът на хоризонталната тръба – обикновено ок. 1,5%
- Диаметър на отводнителната тръба на водоприемника – по-големите диаметри позволяват по-високи дебити
Тъй като наклонът в повечето случаи е предварително определен, остават само броят на водоприемниците и диаметърът на тръбите като променливи стойности.
От таблицата се виждат следните възможности за нашия пример:
- Тръби DN100 → 7 водоприемника (5,1 l/s за водоприемник)
- Тръби DN125 → 4 водоприемника (8,3 l/s за водоприемник)
- Тръби DN150 → 2 водоприемника (15,7 l/s за водоприемник)
На практика вариантът с 4 водоприемника и тръби DN125 се оказва особено практичен. Окончателното решение обаче е по преценка на проектанта, който избира оптималното решение в зависимост от конструктивните условия, геометрията на покрива и икономическите аспекти за проекта.
Проектирането започва с покривния водоприемник (първи), който е най-отдалечен от вертикалната водосточна тръба. Прилага се следното:
Отделните свързващи тръби винаги трябва да поддържат зададения преди това диаметър.
- Например: Ако, както е описано по-горе, е решено да се използват 4 водоприемника с DN125, тогава всички отделни свързващи тръби също трябва да бъдат на DN125.
Хоризонталните колекторни тръби трябва да могат да поемат цялото водно количество от свързаните към тях водоприемници от покрива.
- В резултат на това диаметърът на тръбата има тенденция да се увеличава по посока на оттичането
- Пример: (виж илюстрация 12):
- Между първия и втория водоприемник колекторната свързваща тръба все още може да бъде проектирана с DN125.
- След това обаче е необходимо увеличаване диаметъра на участъка до DN150.
- Следващия тръбен участък трябва да бъде разширен до диаметър DN200.
За оразмеряване на вертикалната водосточна тръба трябва да се използва коефициент на запълване от 0,33 съгласно EN 12056-3, освен ако националните или регионалните разпоредби не предписват различна стойност (виж илюстрация 14).
Дори ако таблицата от EN 12056-3 (вижте илюстрация 14) позволява за нашия случай по-малък диаметър на тръбата, диаметърът на колекторната линия остава решаващ. Това означава: диаметърът на водосточната тръба е поне равен на диаметъра на свързаната хоризонтална колекторна тръба. Не се допуска намаляване на диаметъра на тръбата по посока на потока на водата. За нашия пример това означава диаметър на тръбата DN200 за водосточната тръба.
Този принципен подход гарантира, че системата остава хидравлично ефективна и се избягват евентуални неизправности.
Диаметрите на тръбите в тръбните участъци, дадени в схемата на тръбопровода (илюстрация 12), са определени въз основа на илюстрация 13 и илюстрация 14.
Подземните тръби, положени под земята или под фундаментната плоча, също трябва да бъдат проектирани в съответствие с илюстрация 13.
Отворена или Затворена система – какво да използвам?
Коя система в крайна сметка ще се използва трябва да се реши от проектанта на системата или архитекта за всеки отделен случай, като се вземат предвид следните аспекти:
ОТВОРЕНА система (хоризонтален колекторен тръбопровод) | ЗАТВОРЕНА система (индивидуални свързващи тръбопроводи) |
Предимства:
Недостатъци:
| Предимства:
Недостатъци:
|
ЗАКЛЮЧЕНИЕ:
Проектирането и оразмеряването на покривната отводнителна система изисква внимателна подготовка. Това включва получаване на цялата необходима информация, което понякога може да отнеме доста време.
Ефективното отводняване на дъждовната вода винаги трябва да се разглежда като цялостна концепция – от оттичане на водата както от покрива, така и от терена, до нейното заустване в канализационната мрежа или инфилтрация в терена. Ограниченията, наложени от властите за облекчаване на натоварването в канализационната мрежа, изискват и допълнителни мерки като задържане или инфилтрация. Това създава допълнителни предизвикателства за проектантите.
Друг съществен компонент за едно безопасно отводняване на дъждовната вода е аварийното отводняване, което гарантира, че няма да има щети по покрива дори в случай и на изключително обилни валежи (100-годишно дъждовно събитие). Повече информация за аварийното отводняване можете да намерите тук.
Спецификация на покривните отводнители, за да съответства на покривната конструкция
За една точна спецификация на отводнителните елементи в покрива, екипът за поддръжка на HL ще се радва да ви помогне на support@hl.at или чрез вашия регионален търговски представител на HL. Всичко, което трябва да направите, е да поискате чертеж на покривен разрез с описание на отделните слоеве в покривната конструкция от архитекта или проектанта и да го изпратите на екипа на HL.
В рамките на кратко време ще получите не само точната спецификация на водоприемниците и техните принадлежности, но и 3D визуализация, както и детайл в CAD формат:
Важни стандарти:
Следните стандарти се прилагат за отводняване на покриви, балкони и тераси:
- EN1253-2 – Водоприемници за сгради – част 2: Покривни и подови водоприемници без затвор срещу миризми
- EN 12056-3 – Гравитачни отводнителни системи в сгради – част 3: Покривно отводняване, проектиране и оразмеряване
- ÖNORM B2501 – Отводнителни системи за сгради и терени – проектиране, изпълнение и изпитване – допълнителни разпоредби към ÖNORM EN 12056
Източници: