УНИТАЗ

Полезная модель относится к санитарно-техническому оборудованию и может быть использована для оборудования туалетных помещений с принудительной вытяжной вентиляцией в индивидуальных коттеджах, гостиницах повышенной комфортности и т.д.
Известна санитарно-техническая система туалета, содержащая унитаз с каналом впуска в него воды, водяным затвором и эвакуационным патрубком, сидение унитаза, смывной бачок с клапаном, питающим водой, и спускным клапаном, с патрубком аварийного перелива воды, разделяющим бачок на заполняемую водой нижнюю и не заполняемую водой верхнюю части, внутренняя емкость смывного бачка выполнена герметичной относительно туалетного помещения, чаша унитаза и верхняя не заполняемая водой часть емкости смывного бачка соединена вентиляционным каналом отвода фекальной парогазовой смеси из чаши унитаза, та же часть емкости бачка соединена через воду водяного затвора унитаза с каналом эвакуационного патрубка унитаза посредством вентиляционно-переливного канала, частями которого являются взаимно открытые канал переливного патрубка и дополнительный канал в унитазе, бачок снабжен управляющим клапаном, установленным с возможностью перекрытия им верхнего, бачкового края отводного вентиляционного канала при посредстве установленного на оси двуплечего рычага, одно плечо которого соединено с этим клапаном, а к другому плечу шарнирно подвешен вертикальный стержень, на котором, с возможностью перемещения вниз-вверх с дозированной взаимной силой трения, помещен сборный скользящий поплавок, состоящий собственно из поплавка, груза и элемента скользящего трения, находящегося с подвесным стержнем в упругой связи, верхний край чаши унитаза и сидение унитаза взаимно уплотняемы эластичной упругой прокладкой (RU 2073086 С1, E 03 D 9/05, 10.02.97).
Известная санитарно-техническая система позволяет улучшить санитарно-гигиеническое состояние атмосферы туалетного помещения путем эвакуации фекальной парогазовой смеси из чаши унитаза через смывной бачок в
канализационный стояк в процессе спуска воды из смывного бачка и последующим заполнении его водой. Однако эффективность санитарно-технической системы недостаточно высокая, поскольку степень отвода фекальной парогазовой смеси из чаши унитаза зависит от количества (объема) выпускаемой из бачка воды, соотношения воздушного и водяного объемов емкости бачка и воздушного объема чаши унитаза, а также от степени ее уплотнения.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является санитарно-технический модуль для промывной уборной жилого дома или квартиры, содержащий корпус, унитаз, внутренняя полость которого с одной стороны соединена через клапанное устройство со смывным бачком, а с другой стороны соединена с канализационной системой дома, осветительное устройство, основной вентиляционный блок, выполненный в виде воздуховода, соединяющего внутреннее пространство корпуса с вентиляционной шахтой дома, и дополнительный вентиляционный блок, имеющий воздуховод, одним концом подсоединенный к верхней задней части внутренней полости унитаза, а другим концом через вытяжной вентилятор, подсоединенный к вентиляционной шахте дома, причем вытяжной вентилятор дополнительного вентиляционного блока подсоединен к внутренней полости корпуса через жалюзийное регулируемое устройство, регулятор которого выведен во внутреннюю полость корпуса (RU 2120001 C1, E 03 D 9/04, 10.10.98).
Известное решение направлено на повышение экологической безопасности жизни людей, оздоровление окружающей их среды, а также повышение комфорта пользования промывными уборными в жилых домах и квартирах.
К недостаткам известного решения следует отнести недостаточно высокую эффективность удаления загрязненного воздуха, обусловленную конструктивными особенностями выполнения вентиляционного канала и его соединения с внутренней полостью унитаза и с воздуховодом, который подключен к вентиляционной шахте. Кроме того, в известном решении после включения смывного бачка срабатывает отсечной клапан, который перекрывает входное отверстие воздуховода, связанного через вентиляционный канал с внутренней полостью унитаза, т.е. прекращает на время прохождения потока воды отвод фекальной парогазовой смеси из чаши унитаза.
Технический результат заключается в увеличении эффективности удаления загрязненного воздуха и повышении комфорта пользования изделием.
Технический результат достигается тем, что унитаз, выполненный в виде чаши с полочкой для размещения смывного бачка и установки крышки и содержащий канал для подачи воды, соединенный с водораспределительным желобом, расположенным в верхней части чаши по ее периметру, канал с эвакуационным патрубком для соединения с канализационной системой и вентиляционный канал для подключения принудительной вытяжной вентиляции, снабжен дополнительным желобом, который размещен по периметру чаши над водораспределительным желобом, при этом дополнительный желоб соединен с вентиляционным каналом для подключения принудительной вытяжной вентиляции, который расположен над каналом для подачи воды, а его выходное отверстие выполнено в торцевой части полочки.
Профили водораспределительного и дополнительного желобов могут быть выполнены одинаковыми. Унитаз выполняется монолитным.
На чертежах (рис.1, 2 и 3) приведена конструкция унитаза, иллюстрирующая особенности его выполнения. На рис 4 приведена схема тракта вентиляции для оценки параметров вытяжки.
Унитаз, выполнен в виде чаши 1 с полочкой 2 для размещения смывного бачка 3 и установки крышки. Для их монтажа используются отверстия 4 и 5. Унитаз содержит канал 6 для подачи воды, соединенный с водораспределительным желобом 7, расположенным в верхней части чаши 1 по ее периметру, канал 8 с эвакуационным патрубком 9 для соединения с канализационной системой (на чертеже не показано) и вентиляционный канал 10 для подключения принудительной вытяжной вентиляции, дополнительный желоб 11 размещен по периметру чаши 1 над водораспределительным желобом 7 и соединен с вентиляционным каналом 10 для подключения принудительной вытяжной вентиляции. Вентиляционный канал 10 расположен над каналом 6 для подачи воды, а его выходное отверстие 12 выполнено в торцевой части полочки 2.
Установленный в туалетной комнате унитаз соединяется с канализационной системой посредством эвакуационного патрубка 9. К выходному отверстию 12 вентиляционного канала 10 унитаза подключается принудительная вытяжная
вентиляция с помощью шланга или пластмассовой трубы. На полочку 2 унитаза устанавливается бачок 3, который соединяется с каналом 6 для подачи воды в унитаз и с водопроводной системой для подачи воды в бачок. Для крепления бачка и крышки в полочке 2 имеются отверстия 4 и 5.
Работа предлагаемой полезной модели осуществляется следующим образом. Перед входом в помещение туалетной комнаты пользователь включает освещение с помощью выключателя, который может одновременно включать вентилятор, установленный в тракте принудительной вытяжной вентиляции. Вентилятор может включаться и независимо, например, с помощью выключателя, установленного в цепи питания этого вентилятора. С этого момента и в процессе пользования туалетом загрязненный воздух из внутренней полости унитаза (чаши 1) через дополнительный желоб 11 и входное отверстие вентиляционного канала 10, сообщающегося с внутренней полостью унитаза, засасывается в канал 10. Далее через тракт подвода к вентилятору и через вентилятор выбрасывается в вытяжную трубу. После включения смывного бачка 3 вытяжная вентиляция продолжает функционировать и не перекрывается (не отключается) как в санитарно-техническом модуле, принятом в качестве прототипа. Выходя из помещения туалетной комнаты пользователь с помощью выключателя отключает освещение, при этом отключается вентилятор (либо вентилятор отключают отдельным выключателем) и принудительная вентиляция прекращает работу. Снабжение унитаза дополнительным желобом 11 и конструктивные особенности выполнения и расположения вентиляционного канала 10 позволяют обеспечить непрерывную вытяжку и наиболее полное удаление загрязненного воздуха, обеспечивая тем самым повышение комфорта пользования изделием.
Схема тракта вентиляции для оценки параметров вытяжки, приведенная на рис.4 включает:
- две ветви коллекторного тракта (дополнительный желоб, который размещен по периметру чаши над водораспределительным желобом);
- тракт (канал) для подключения принудительной вытяжной вентиляции, который расположен над каналом для подачи воды, а его выходное отверстие выполнено в торцевой части полочки;
- тракт отвода воздуха от унитаза к вентилятору;
- тракт отвода воздуха от вентилятора до вытяжной трубы в туалете;
- тракт в вытяжной вентиляционной трубе туалета.
i
i
Характеристики гидравлических сопротивлений проходных сечений, скоростей потока воздуха и потерь давления приведены в таблице 1. Оценки сделаны для вариантов отсоса воздуха с объемным расходом V=1 литр/сек и V=5 литр/сек. Принятые для оценки диаметры проходного сечения (d) и длины трактов (l) также приведены в таблице 1. Диаметр отсасывающего участка при оценках взят равным ~40 мм при общей длине ~650 мм. Диаметр нагнетательного участка до вытяжной трубы принят равным ~40 мм при максимально возможной длине ~2,5 м. Диаметр вытяжной вентиляционной трубы в туалете принят равным 80 мм, а ее длина - 10 м.
Оценку потерь давления выполним по известной методике, приведенной, например, в книге С.С.Кутателидзе «Теплопередача и гидродинамическое сопротивление» Справочное пособие, Энергоатомиздат, М., 1990.
i
2
ΔP=ξρV/2, где
i
ΔР - потери давления, Па;
i
ξ - коэффициент гидравлического сопротивления;
3
ρ - плотность воздуха, кг/м (при t=300°K);
V - скорость потока воздуха, м/сек;
i - номер тракта;
i
трi
i
гi
i
ξ=λ l/d+ξvм, где
трi
λ - коэффициент трения;
i
ξм - местные сопротивления.
Из таблицы 1 следует, что при объемном расходе всасываемого вентилятором воздуха (газа) - V~1 л/сек ожидаемые потери давления Δр~5 Па, а при расходе V~5 л/сек они возрастают до Δр~75 Па.
С учетом возможных погрешностей принятых коэффициентов местных сопротивлений и не учетом влияния газовых примесей на молекулярный вес отсасываемой воздушной среды (взят молекулярный вес воздуха) можно ожидать, что потери давления могут возрасти и не должны превышать Δр~120 Па при расходе воздуха V~5 л/сек.
Таблица 1Расчетные оценки потерь давления
Номер тракта
Входное
Расчет. параметры
отверстие
1
2
3
4
5
dгi (мм) диаметр тракта
40
30
40
40
40
80
Si (мм<sup>2</sup>) площадь сечения тракта
1260
630
1260
1260
1260
5060
li (мм) длина тракта
400
150
100
2500
10000
V (м/с)
V=1 м/с
0,83
0,83
0,83
0,83
0,22
скорость потока
V=5 м/с
4
4,12
4,11
4,11
4,11
1
R<sub>е</sub> число
V=1 м/с
1,2·10<sup>3</sup>
1,2·10<sup>3</sup>
2·10<sup>3</sup>
2·10<sup>3</sup>
1,1·10<sup>3</sup>
Рейнольдса
V=5 м/с
0,66·10<sup>4</sup>
0,66·10<sup>4</sup>
1,06·10<sup>4</sup>
1,06·10<sup>4</sup>
5,3·10<sup>3</sup>
λ<sub>тр</sub> коэффициент
V=1 м/с
0,064
0,032
0,032
0,032
0,06
трения
V=5 м/с
0,035
0,035
0,031
0,031
0,037
ξ коэффициент
V=1 м/с
2,3
1
1
0,5
2
7,5
гидравлического сопротивления
V=5 м/с
2,3
1
1
0,5
2
4,63
ΔР (Па) потери
V=1 м/с
В сумме ~3,2
давления
V=5 м/с
В сумме ~7,5
Расчет требуемой мощности вентилятора выполним, используя уравнение, приведенное в кн. В.Н.Юренев «Теплотехнический справочник, том.1, разд. 6.2 Вентиляторы, М., Энергия, 1975:
N - мощность вентилятора, вт;
η - коэффициент его полезного действия;
3
V - объемный расход воздуха, м/сек;
Р - развиваемое вентилятором давление (напор вентилятора). Па.
Требуемое давление вентилятора рассчитывается по формуле:
o
i
P=γH+ΔP, где
ΔР - потери давления на всасываемом и нагнетательном участках, Па;
о
γН - потери давления воздуха на преодоление статической высоты столба воздуха нагнетательного участка, Па.
o
Расчеты показывают, что потери давления воздуха (ΔР) на преодоление сопротивлений на всасываемом и нагнетательном участках составляет - Δр~120 Па при расходе воздуха V~5 л/сек, а потери давления (γН) воздуха на преодоление статической высоты столба воздуха в вытяжной трубе (h=10 м и ⌀80 мм) оцениваются в ~120 Па.
Таким образом, величина требуемого давления вентилятора соответствует: 120 Па+120 Па=240 Па. При оценки мощности вентилятора (его напора) не учитывалась естественная тяга, уменьшающая потребляемую мощность вентилятора. Например, при нулевой температуре вне помещения и высоте вытяжной трубы (h) равной ~10 м в диапазоне температур отсасываемого воздуха 10-30°С величина естественной тяги изменяется от 1 Па до 130 Па.
-3
3
Приведенные расчеты показывают, что для суммарного напора вентилятора Р=240 Па при расходе воздуха 5·10 м/сек его мощность может составлять величину равную ~15-20 вт. Типовые промышленные осевые вентиляторы при диаметре входного сечения ~100 мм и мощностью 15 вт, 20 вт, 25 вт имеют расход воздуха соответственно 27, 42 и 77 л/сек. Из этого следует, что вентилятор мощностью 15-20 вт обеспечит необходимый отсос воздуха (газа) из унитаза в вытяжную вентиляционную трубу в туалете.