Что такое полиэтиленовая сифонная дренажная труба?

Как работает сифонный дренаж: физика системы

Принцип сифонного дренажа основан на уравнении Бернулли и концепции гидравлического сифона. При запуске системы специально разработанные противовихревые воронки на крыше предотвращают попадание воздуха в трубу при скоплении дождевой воды. Как только труба полностью заполняется водой и весь воздух удаляется, вес столба воды в вертикальной водосточной трубе создает отрицательное давление — фактически вакуум — в точке сбора. Это отрицательное давление втягивает больше воды в систему со скоростями, обычно между 2,5 и 7 метров в секунду по сравнению с 0,6–1,5 м/с в обычных гравитационных системах. (Источник: Руководство по проектированию сифонного дренажа крыши, HR Wallingford, Великобритания, 2000 г.)

Поскольку горизонтальные коллекторные трубы полностью заполнены водой под отрицательным давлением, их не нужно прокладывать с уклоном. Это фундаментальное преимущество конструкции: горизонтальные прогоны можно устанавливать на уровне или близко к нему, что значительно уменьшает необходимую глубину конструкции под плитой крыши или полом.

Ключевые гидравлические характеристики сифонной системы

• Полнопроходной поток: Труба заполнена на 100 %, то есть вся площадь поперечного сечения несет воду — в отличие от самотечных труб, которые обычно рассчитаны на 75 % заполнения.
• Отрицательное рабочее давление: Система работает при давлении ниже атмосферного, обычно от -0,8 до -0,9 бар в точке выходного соединения при пиковом расчетном расходе
• Скорость самоочистки: Скорость потока выше 2,5 м/с предотвращает накопление отложений внутри трубы, сокращая частоту технического обслуживания по сравнению с низкоградиентными гравитационными системами.
• Одноточечный выпуск: Несколько воронок на крыше подключаются к одному месту водосточной трубы, что уменьшает количество проникновений через конструкцию здания.

Почему полиэтилен (полиэтилен) является предпочтительным материалом для труб для сифонных систем

Сочетание устойчивого отрицательного давления, высокой скорости потока и циклического изменения температуры, характеризующее работу сифонного дренажа, предъявляет особые требования к материалу труб. PE — в частности, марки от HDPE до PE100 — отвечает всем этим требованиям в одном материале, которому не соответствует никакая альтернатива во всем диапазоне.

Сопротивление давлению и вакууму

Труба HDPE PE100 по стандарту ISO 4427 имеет минимальную требуемую прочность (MRS) 10 МПа и рассчитан на устойчивое внутреннее давление в диапазоне рабочих температур сифонных систем (от -20 до 60 градусов Цельсия). Крайне важно, чтобы полиэтиленовые трубы сопротивлялись разрушению под воздействием внешнего атмосферного давления или отрицательного внутреннего давления благодаря сочетанию толщины стенки и пластичности материала, с которым не могут сравниться жесткие материалы, такие как ПВХ, при той же толщине стенки. (Источник: ИСО 4427-1:2019, Системы пластмассовых трубопроводов. ПЭ трубы и фитинги для водоснабжения)

Управление тепловым расширением

PE имеет коэффициент теплового расширения примерно 0,2 мм на метр на градус Цельсия — значительно выше, чем сталь или чугун, но хорошо вписывается в конструкцию сифонной системы благодаря расширительным петлям и креплениям. Гибкость полиэтиленовых труб означает, что тепловые движения поглощаются без образования трещин или разрушения соединений, что является постоянной проблемой для труб из жестких материалов в больших кровельных сооружениях, подверженных сезонным колебаниям температуры в 60 градусов и более. (Источник: Институт пластиковых труб, Инженерно-техническая записка PE-N-12, Термическое расширение и сжатие в полиэтиленовых трубопроводных системах, 2012 г.)

Химическая и биологическая стойкость

Водоотвод с крыши несет не только дождевую воду, но и растворенные загрязняющие вещества, птичьи отходы, чистящие химикаты, а в промышленных условиях – технологические загрязнения. PE100 химически инертен по отношению ко всему спектру веществ, встречающихся в водоотводе с крыш, не поддерживает биологический рост на гладком внутреннем отверстии, не подвергается коррозии и не образует окалины с течением времени. Это дает Сифонная дренажная труба из полиэтилена a расчетный срок службы 50 лет и более в стандартных системах водоотвода с крыш без внутренней облицовки или обработки. (Источник: Немецкий институт стандартизации DIN 8075, Полиэтиленовые трубы. Общие требования к качеству и испытаниям, 2011 г.)

Гладкий ствол и гидравлический КПД

ПЭ труба имеет коэффициент шероховатости Мэннинга п = 0,009 , один из самых низких среди всех материалов труб. Этот гладкий канал минимизирует потери на трение в системе, что непосредственно важно при сифонном дренаже, поскольку потери на трение в горизонтальном коллекторном трубопроводе уменьшают доступную вакуумную высоту для создания потока. Меньшие потери на трение означают более эффективные системы с трубами меньшего диаметра при эквивалентной скорости потока по сравнению с более грубыми материалами.

Сифонная дренажная труба из полиэтилена по сравнению с обычным самотечным дренажем: ключевые отличия

Исследование строительства складских и логистических объектов в Германии показало, что сифонные системы водоотвода с крыши сокращают общее количество проникновений дренажа через мембрану крыши на до 70% по сравнению с обычными гравитационными системами на той же площади здания, что значительно снижает как стоимость установки, так и риск долгосрочного обслуживания гидроизоляции. (Источник: Институт строительной физики Фраунгофера, Сравнительное исследование водосточных систем, Отчет IBP, 2016 г.)

Где используется полиэтиленовая сифонная дренажная труба

Преимущества сифонного дренажа становятся наиболее значительными, когда площадь крыши большая, плоская или имеет ограниченный уклон для дренажных труб. Типичные области применения включают в себя:

• Большие промышленные и логистические здания с плоской крышей: Склады, распределительные центры и производственные помещения с площадью крыш более 1000 квадратных метров, где для обычного дренажа потребуются глубокие подвесные потолки или наклонные структурные настилы.
• Терминалы аэропортов и транспортные узлы: Пролеты, превышающие 100 метров, где для прокладки обычного дренажа от центра крыши к периметру потребуются непрактичные уклоны или приподнятая центральная конструкция.
• Спортивные стадионы и арены: Конструкции консольной крыши, где вес и глубина конструкции являются критическими ограничениями при проектировании.
• Торговые центры и ритейл-парки: Многопролетные крыши с ендовными желобами, в которых сифонные выпуски заменяют ряды обычных водосточных труб.
• Зеленые крыши и подиумы: Там, где дренажный слой должен иметь минимальную толщину, а уклон недостижим на глубине растущей среды.
• Настилы автостоянок и многоэтажные конструкции: Там, где водопад плотно ограничен конструкцией структурных плит, а обычный дренаж может скапливать воду на поверхности палубы.

Технические характеристики сифонной дренажной трубы из полиэтилена

Сифонные дренажные трубы из полиэтилена соответствуют международным стандартам, которые определяют марку материала, номинальное давление, допуски на размеры и требования к целостности соединений:

Серия дренажных труб Heqi PE с сифоном изготавливается из класса PE100 с соблюдением размеров ISO 4427 и доступен во всем диапазоне классов SDR и диаметров, необходимых для проектирования сифонной системы водоотвода с крыши. Трубы производятся с учетом совместимости с системами электросварки и стыковой сварки, обеспечивая при установке герметичность соединения, необходимую для сифонного дренажа при длительном вакууме.

Рекомендации по проектированию и установке сифонных систем из полиэтилена

Сифонная дренажная система требует тщательного гидравлического проектирования, которое принципиально отличается от обычного дренажа. Основные моменты проектирования и установки включают в себя:

Гидравлическая балансировка

Каждое выпускное отверстие в сифонной системе должно вносить равную долю расчетного потока для поддержания сбалансированного вакуума в коллекторном трубопроводе. Несбалансированные системы приводят к тому, что некоторые выпускные отверстия работают ниже порога полного прохода, пропуская воздух и разрушая сифонный эффект. Программное обеспечение для гидравлического проектирования используется для определения размера каждого сегмента трубы для достижения сбалансированной потери давления во всех выпускных ответвлениях одновременно. (Источник: BS EN 12056-3:2000, Системы самотечного водоотвода внутри зданий. Схема и расчет водоотвода с крыши)

Расширение и дизайн якоря

ПЭ-труба в большой дренажной системе с крыши может испытывать колебания температуры от 50 до 60 градусов по Цельсию между летним пиком и зимним минимумом. На 30-метровом горизонтальном участке это создает тепловое движение примерно 360 мм это должно быть обеспечено с помощью комбинации расширительных петель, скользящих направляющих и фиксированных точек крепления. Анкерные нагрузки от тепловых сил в трубе ПЭ100 должны быть включены в расчет несущей стальной конструкции.

Ввод в эксплуатацию и продувка воздуха

Сифонную систему необходимо протестировать после установки, чтобы убедиться, что весь воздух удален из коллекторного трубопровода, прежде чем система будет объявлена ​​рабочей. Остаточные воздушные карманы препятствуют установлению полнопроходного потока, снижая пропускную способность системы и создавая циклическое изменение давления, вызывающее нагрузку на соединения труб. Ввод в эксплуатацию обычно включает в себя испытание расхода при моделировании контролируемого дождя, чтобы убедиться, что расчетный расход и вакуумное давление достигаются на всех выходах одновременно.

PE сифонная дренажная труба с первого взгляда

bottom line: a Сифонная дренажная труба из полиэтилена Система является лучшим инженерным решением там, где обычный самотечный дренаж не может обеспечить необходимую производительность в рамках структурных и архитектурных ограничений большого современного здания. Сочетание гидравлической эффективности, долговечности материала PE100 и гибкости установки делает его стандартом для крупных коммерческих и промышленных проектов дренажа крыш по всему миру.