УЗЕЛ АВАРИЙНОГО СБРОСА ВОДЫ В СИСТЕМЕ ЛИВНЕВОЙ КАНАЛИЗАЦИИ

Область техники, к которой относится полезная модель
Устройство относится к области водоснабжения и канализации, а конкретнее к системам внутридомовой ливневой канализации, применяемым для отвода осадков с крыш зданий.
Уровень техники
Современные системы ливневой канализации применяются в частности для организованного отвода воды, выпавшей в виде осадков (дождь, снег) с кровель зданий.
В общем случае, система ливневой канализации включает в себя водосборник, водосток и приемник сточных вод. Водосборник может быть выполнен в виде воронки, устанавливаемой на крыше здания. Водосток представляет собой трубопровод с уклонами и различными вертикально и горизонтально ориентированными участками для отведения водных масс от водосборников (воронок) в приемник сточных вод. Водостоки могут быть внешними (расположенными снаружи здания) либо внутренними (расположенными внутри здания). Предпочтительно использование внутренних водостоков, поскольку они менее подвержены воздействию низких температур и более готовы к приему стоков при таянии снега на кровле. В качестве приемника сточных вод используют, например, коллектор ливневой канализации.
2
Для промышленных, складских, торговых зданий, имеющих большую (от 1000 м и более) площадь и небольшую разуклонку кровли быстрый отвод воды особенно актуален для исключения повышенной нагрузки на кровлю и каркас здания. Скопление воды на кровле, вызванное ее медленным отведением, создает повышенную нагрузку водных масс на кровлю, может привести к деформации или разрушению конструкций здания, увеличивает риск протечек внутрь помещений. Основными инженерными рисками при эксплуатации существующих систем ливневой канализации являются засорение приемника сточных вод (например, коллектора) или выпадение осадков с интенсивностью/продолжительностью выше нормативной, на которые не рассчитана система. В любом из этих случаев вода, собираемая с кровли здания, не имеет свободного выхода наружу, заполняет весь объем внутренних трубопроводов и начинает накапливаться на кровле, зачастую имеющей герметичное ограждение парапетом. При этом элементы внутренней системы, в частности водосток начинают испытывать давление, зависящее от высоты столба скопившейся воды, а на кровле образуется сплошное зеркало воды. Значительно вырастает нагрузка на систему крепления труб водостока.
В настоящее время для монтажа систем внутреннего водостока широко применяются пластиковые безнапорные системы, т.к. они дешевы, просты в монтаже, и имеют незначительные сроки поставки. Такие системы монтируются внутри зданий из широкой номенклатуры типовых изделий: ливнеприемных воронок, отводов, тройников, труб различного диаметра, подвесов, креплений и т.п. В результате описанной выше аварийной ситуации конструкции кровли начинают деформироваться под нагрузкой, система подвесов трубопроводов нарушает проектную геометрию, что может приводить как к частичной временной расстыковке раструбов с небольшими протечками в помещения, так и к крупным авариям, вызванным разрывом креплений и подвесов, полной расстыковкой раструбов водостока.
Для предотвращения разрушения кровельных конструкций зданий вследствие воздействия осадков сверхнормативной интенсивности применяются аварийные переливы, осуществляющие отвод воды прямо с кровли в обход внутренней системы ливневой канализации посредством дополнительных водосборников (парапетных воронок) и трубопровода на затапливаемые без ущерба площади земельных участков около здания. Данная известная конструкция описана, например, в инструкции компании Geberit "Geberit Pluvia Рекомендации по проектированию" стр. 49 (http://www.geberit.ru/media/local_media/downloadcenter/pdf_Pluvia_Aplication_Technik.pdf). Такое решение не снимает рисков, связанных с перегрузкой внутренних водостоков, описанных выше, а также сопряжено с падением струй воды с большой высоты, что является побочным негативным фактором работы этого известного технического решения.
В патентной заявке США №20030074844, опубл. 24.04.2003 описана система ливневой канализации с узлом аварийного сброса воды. Система включает в себя внешний водосток, подключенный в верхней части к водосборнику, расположенному на крыше здания. В нижней части водосток подключен к приемнику сточных вод. При этом в нижней части водостока, расположен узел аварийного сброса воды, выполненный с возможностью отвода водных масс наружу здания при переполнении подземной части водостока. Узел аварийного сброса воды представляет собой группу отверстий на поверхности водостока либо решетку. В нормальном режиме вода с крыши проходит по водостоку в приемник сточных вод и не выходит через узел аварийного сброса воды (отверстия в нижней части водостока). В аварийном режиме при переполнении или засорении приемника сточных вод и заполнении нижней части водостока вода уходит (отводится) через упомянутый узел аварийного сброса воды на земельный участок около здания. Таким образом известная конструкция снижает риски перегрузки водостока и его разрушения в случае аварийного режима.
Однако, данная конструкция узла аварийного сброса воды не может быть применена для систем ливневой канализации с внутренним водостоком, поскольку тогда в случае аварийного режима вода будет отводиться внутрь здания, что недопустимо.
Из патентной заявки Германии № DE 10202024358, опубл. 18.06.2014 известен узел аварийного сброса воды в системе ливневой канализации, включающий в себя отвод, выполненный с возможностью соединения с нижней частью водостока. В этой известной системе ливневой канализации водосток выполнен с возможностью установки внутри здания, верхняя часть водостока подключена к, по меньшей мере, одному водосборнику, устанавливаемому на крыше здания, нижняя часть водостока подключена к приемнику сточных вод. Узел аварийного сброса воды включает в себя отвод, выполненный с возможностью установки в нижней части водостока, и подключения под углом к нему с образованием тройника, и выполненный с возможностью отвода водных масс наружу здания при переполнении нижней части водостока. На выходе отвода установлена крышка, в которой имеются отверстия, выполненные с возможностью отвода воды при переполнении нижней части водостока. Это известное устройство может быть выбрано в качестве ближайшего аналога к заявляемому.
Недостатками этого известного устройства является малая пропускная способность узла аварийного сброса воды, обусловленная установкой на выходе отвода крышки с отверстиями, а также вымораживание водостока при низких температурах окружающей среды, что обусловлено постоянно открытыми отверстиями на выходе отвода, который выводится за пределы (наружу) здания.
Раскрытие полезной модели
Задачей настоящего технического решения является создание узла аварийного сброса воды для системы внутридомовой ливневой канализации, обеспечивающего гарантированное поддержание на проектном уровне пропускной способности системы внутреннего водостока вне зависимости от состояния внешней сети водоотведения (приемника сточных вод), а также исключение возникновения нежелательной (приводящей к вымораживанию системы) тяги в водостоке.
Технический результат в заявляемом узле аварийного сброса воды системы ливневой канализации, включающем в себя отвод, выполненный с возможностью подключения к водостоку системы внутридомовой ливневой канализации, в нижней его части и под углом к нему с образованием тройника, и выполненный с возможностью отведения водных масс наружу здания при переполнении нижней части водостока ДОСТИГАЕТСЯ ТЕМ, ЧТО отвод снабжен, по меньшей мере, одним нормально закрытым выпускным клапаном, выполненным с возможностью открывания при прохождении водных масс по отводу.
Возможен вариант осуществления узла, в котором отвод выполнен с возможностью подключения к вертикально ориентированному участку водостока системы ливневой канализации.
Возможен вариант осуществления узла, в котором отвод выполнен с возможностью подключения к горизонтальному участку вертикально ориентированного водостока.
Возможен вариант осуществления узла, в котором введен, по меньшей мере, один тройник, выполненный с возможностью соединения отвода с водостоком под углом от 30 до 90 градусов к водостоку.
Возможен вариант осуществления узла, в котором пропускная способность отвода равна или превышает пропускную способность водостока.
Возможен вариант осуществления узла, в котором выход отвода снабжен креплением и выполнен с возможностью установки на фасаде здания.
Возможен вариант осуществления узла, в котором выпускное отверстие отвода закрыто решеткой, снабжено креплением и выполнено с возможностью установки на фасаде здания. При этом варианте предпочтительно чтобы диаметр выпускного отверстия был бы больше диаметра отвода, таким образом потери пропускной способности на решетке не помешают 100% отведению воды. Также целесообразно использовать решетку с редкой сеткой, оказывающую небольшое сопротивление отводимому потоку воды.
Возможны варианты осуществления узла, в которых выпускной клапан установлен в начале, внутри или на конце отвода.
Возможен вариант осуществления узла, в котором выпускной клапан выполнен в виде вращающейся или качающейся пластины или группы пластин.
Возможен вариант осуществления узла, в котором отвод снабжен по меньшей мере одним дополнительным выпускным клапаном, который установлен внутри отвода.
Возможен вариант осуществления узла, в котором выпускной клапан выполнен в виде выпадающей под воздействием потока воды заглушки.
Возможен вариант осуществления узла, в котором дополнительный выпускной клапан выполнен в виде свободно вращающейся или свободно качающейся пластины или группы пластин, установленных на участке отвода от места подключения к водостоку до выхода отвода.
Возможен вариант осуществления узла, в котором выход отвода снабжено капельником.
Возможен вариант осуществления узла, в котором крепление, расположенное на выходе отвода, выполнено в виде фланца.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 схематично показана система внутридомовой ливневой канализации, включающая в себя заявляемый узел аварийного сброса воды;
На Фиг. 2 показан общий вид узла аварийного сброса воды.
Осуществление полезной модели
На Фиг. 1 схематично показана система 1 внутридомовой ливневой канализации. Стоит отметить, что на Фиг. 1 для иллюстративных целей показан упрощенный вариант осуществления системы внутридомовой ливневой канализации. Специалистам в данной области техники будет понятно, что заявляемый узел аварийного сброса воды может быть аналогичным образом применен и в других внутридомовых системах ливневой канализации, имеющих более сложную конструкцию.
Система 1 внутридомовой ливневой канализации включает в себя водосборник 2, водосток 3 и приемник 4 сточных вод, соединенные последовательно с возможностью прохождения водных масс от водосборника 2 через водосток 3 в приемник 4 сточных вод. Водосборник 2 расположен на крыше 5 здания 6 и может быть выполнен, например, в виде воронки, установленной в поверхности крыши 5 здания 6. Альтернативно водосборник может быть выполнен в виде желоба с присоединительным патрубком, объединяющего функции ендовы и воронки (либо группы воронок).
Водосток 3 представляет собой трубу. Водосток 3 выполнен с возможностью установки внутри здания, верхняя часть водостока 3 выполнена с возможностью подключения к по меньшей мере одному водосборнику 2, устанавливаемому на крыше 5 здания 6. Количество водосборников 2 и количество водостоков 3 в системе 1 выбирается исходя из площади крыши здания, обилия осадков в географической местности, в которой расположено здание и других параметров. Каждый водосток 3 может быть соединен с одним или несколькими водосборниками 2. Крепление водостока 3 внутри здания 6 никак конкретно не ограничено, например, в качестве крепления могут быть использованы хомуты, закрепленные на внутренней поверхности стены здания, несущей колонне или иной опоре, в зависимости от конструкции здания.
В общем случае водосток 3 является вертикально ориентированным, при этом он может иметь сложную форму, и содержать как вертикально, так и горизонтально ориентированные участки.
Нижняя часть водостока 3 выполнена с возможностью подключения к приемнику 4 сточных вод. Приемник 4 сточных вод может быть выполнен, например, в виде коллектора дождевой канализации. Возможны и иные варианты осуществления приемника 4 сточных вод, в частности, приемник 4 сточных вод может представлять собой трубопровод, отводящий водный поток в дренажные канавы в окрестности здания 6.
Узел 7 аварийного сброса воды включает в себя отвод 8. Отвод 8 выполнен с возможностью подключения к водостоку 3 системы 1 внутридомовой ливневой канализации, в нижней его части и под углом к нему с образованием тройника, и выполнен с возможностью отвода водных масс наружу здания при переполнении нижней части водостока 3. Подключение к нижней части водостока 3 может быть выполнено, например, посредством сварки отвода 8 и водостока 3 с получением тройника.
Заявляемый узел 7 аварийного сброса воды может быть подключен как к вертикально, так и к горизонтально ориентированным участкам водостока 3. При этом, для случая подключения к горизонтально ориентированному участку водостока 3 угол образованный отводом 8 и горизонтальной плоскостью выбирается таким образом, что отведение водных масс наружу здания происходит при переполнении нижней части водостока 3 (аварийный режим), и не происходит при свободном прохождении водных масс по водостоку 3 (штатный режим).
Возможен вариант осуществления узла, в котором введен по меньшей мере один тройник, выполненный с возможностью соединения отвода с водостоком под углом от 30 до 90 градусов к водостоку. Альтернативно сварке может быть использован готовый тройник, выполненный с возможностью герметичного соединения водостока 3 и отвода 8.
Отвод 8 представляет собой трубопровод, один конец которого выполнен с возможностью подключения к водостоку 3, а второй конец (выход) выведен за пределы (наружу) здания 6, например проходит насквозь через стену здания 6 как показано на Фиг. 1. Отвод 8 выполнен с возможностью отвода водных масс наружу здания 6 при переполнении нижней части водостока 3. Отвод 8 может быть выполнен, в частности, в виде прямой трубы постоянного диаметра, изогнутой трубы, гофрированной трубы, трубы с переменным диаметром, соединения из нескольких труб и т.д.
Далее со ссылкой на Фиг. 1 и Фиг. 2 узел 7 аварийного сброса воды будет описан подробнее.
Отвод 8 снабжен по меньшей мере одним нормально закрытым выпускным клапаном 9, выполненным с возможностью открывания при прохождении водных масс по отводу 8. Выпускной клапан 9 может быть установлен, например, на конце (выходе) отвода 8, выведенном наружу здания 7. При этом, пропускная способность отвода 8 равна или превышает пропускную способность водостока 3.
Выпускной клапан 9 может быть выполнен, например в виде крышки, закрепленной посредством шарнирного соединения на конце отвода 8.
Возможен вариант осуществления, в котором в нижней части водостока 3 установлено несколько узлов аварийного сброса воды на разной высоте, в таком случае суммарная пропускная способность отводов 8 узлов аварийного сброса воды должна быть больше или равна пропускной способности водостока 3 системы 1.
Возможен вариант осуществления узла 4, в котором отвод 8 установлен под углом от 30 до 90 градусов к водостоку 3. Угол может быть выбран исходя из характеристик и особенностей конструкции системы 1 и здания 6.
Выход отвода 8 может быть снабжен креплением 10, выполненным с возможностью установки на фасаде здания. Крепление 10 может представлять собой, например, фланец на конце отвода 8, закрепленный на фасаде здания 6 посредством винтового соединения. На выходе отвода может быть установлена решетка или комбинация решетки и выходного клапана 9. Решетка дополнительно защищает систему 1 от загрязнений. Для сохранения пропускной способности отвода 8 перед решеткой может быть установлен переходник для увеличения диаметра выхода отвода 8.
Выпускной клапан 9 может быть установлен внутри отвода. Возможна так же установка нескольких выпускных клапанов 9. Например, один выпускной клапан 9 в виде вращающейся или качающейся пластины с возвратным механизмом может быть установлен внутри отвода 8, а второй выпускной клапан 9 в виде крышки может быть установлен на выходе отвода 8. На выходе отвода 8 может быть также установлен капельник для исключения попадания влаги на фасад здания при выходе водных потоков из отвода 8.
Заявляемый узел 7 аварийного сброса воды работает следующим образом. В нормальном режиме вода с крыши поступает в водосборник 2 и проходит по водостоку 3 в приемник 4 сточных вод и не поступает в узел 7 аварийного сброса воды, и, следовательно, не выходит через отвод 8. Выпускной клапан 9 находится в закрытом положении и исключает вымораживание и загрязнение водостока 3.
В случае переполнения приемника 4 сточных вод по причине обильных осадков и/или его засорения вода начинает заполнять нижнюю часть водостока 3 и заявляемый узел 7 переходит в аварийный режим работы. В аварийном режиме при заполнении нижней части водостока 3 до места подключения отвода 8 узла 7 аварийного сброса воды к водостоку 3 системы 1 вода начинает поступать в отвод 8. При проходе воды по отводу 8 открывается, по меньшей мере, один выпускной клапан 9, и вода выходит за пределы (наружу) здания. При наличии нескольких клапанов 9 они открываются последовательно по мере прохождения воды. Пропускная способность отвода 8 равна или превышает пропускную способность водостока 3.
При наличии нескольких узлов 7 аварийного сброса воды на разной высоте в нижней части водостока 3 вода сначала поступает в отвод 8 нижнего узла 7 аварийного сброса воды и выходит через него. При недостаточной пропускной способности нижнего отвода 8 узла 7 аварийного сброса воды уровень воды в водостоке 3 поднимается выше до следующего узла 7 аварийного сброса воды и дополнительно проходит через его отвод 8. Суммарная пропускная способность отводов 8 узлов 7 аварийного сброса воды равна или превышает пропускную способность водостока 3.
Поскольку пропускная способность, по меньшей мере, одного узла 7 аварийного сброса воды с отводом 8 равна или превышает пропускную способность водостока 3 дальнейшее заполнение водостока 3 по высоте не допускается, что исключает повышение нагрузки на крепления и подвесы системы внутридомовой ливневой канализации.
Наличие нормально закрытого выпускного клапана исключает воздушную тягу в водостоке между выпускным отверстием узла аварийного сброса воды и водосборником на крыше здания, а, следовательно, исключает риск вымораживания (т.е. нарушения нормальной работы) водостока, вызванного данным явлением.