建筑排水系統(tǒng)水封破壞原因分析及應(yīng)對措施

許潔

（甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘭州 730050）

建筑排水系統(tǒng)水封破壞原因分析及應(yīng)對措施

許潔

（甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘭州 730050）

衛(wèi)生間空氣質(zhì)量不僅決定人們的感官感受，污染空氣還會對使用者的身體產(chǎn)生危害。為了防止排水管道內(nèi)的臭氣溢入室內(nèi)污染空氣，從3個方面分析了目前建筑排水系統(tǒng)水封裝置破壞的原因，提出了在設(shè)計(jì)階段、安裝階段、使用階段分別通過合理選擇排水通氣系統(tǒng)、購買安裝合格產(chǎn)品、科學(xué)使用衛(wèi)生潔具等防止水封裝置破壞的有效措施。

建筑排水系統(tǒng)；衛(wèi)生潔具；水封高度；通氣管；氣壓波動

0 引言

按規(guī)范要求，一個有效合理的室內(nèi)排水系統(tǒng)除了能安全及時地排除所接納的污（廢）水外，還必須有效阻隔排水管道中產(chǎn)生的各種有害氣體和害蟲進(jìn)入室內(nèi)。排水系統(tǒng)水封裝置的作用就是阻隔管道內(nèi)的臭氣溢入室內(nèi)污染空氣。人們雖越來越重視水封裝置的作用，但在實(shí)際生活中，由于種種原因，水封易遭到破壞，降低水封效果。為了保護(hù)好水封，對水封破壞的原因進(jìn)行深入分析，并從設(shè)計(jì)角度探索了預(yù)防水封破壞的措施。

1 水封的作用

水封，顧名思義用水作密封，封堵管道臭氣，防止逸入室內(nèi)。水封裝置存有一定高度的水柱，稱之為水封高度。水封裝置正是利用一定高度的靜水壓力來抵抗排水管內(nèi)氣壓的變化，水封高度決定了水封裝置的抗負(fù)壓擊穿破壞能力，水封高度越大，防止氣體穿透的能力越強(qiáng)，抵抗壓力波動的能力越強(qiáng)；但水封太深，自凈作用減小，污水中的固體雜質(zhì)容易在水封底部沉積雜質(zhì)沉淀。因此，水封高度應(yīng)按照不同的衛(wèi)生器具類型及所接納污廢水污染種類、污染程度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，宜在25～100 mm范圍內(nèi)選用，當(dāng)無機(jī)雜質(zhì)較多時，水封不宜太深。

2 水封的構(gòu)造及設(shè)置

水封裝置因安裝位置不同而有很多種類。蹲式便器在排水管道上設(shè)置存水彎，常用的有P型和S型兩種。大多數(shù)坐便器在構(gòu)造上自帶水封，洗臉池、浴盆、婦洗盆、小便器等潔具在器具排水管上設(shè)有具備水封功能的排水栓，地漏在構(gòu)造上也有水封功能。諸多水封形式，由于構(gòu)造不同，制約了水封能達(dá)到的最大高度。水封高度不同，水封的效果、水封的安全程度也不同，設(shè)計(jì)時可根據(jù)不同的使用條件進(jìn)行選擇。

3 水封的破壞原因分析

排水系統(tǒng)中水封是比較薄弱的環(huán)節(jié)，易遭到破壞。水封破壞是指由于各種原因造成水封裝置中的水流失，水封高度達(dá)不到設(shè)計(jì)高度，導(dǎo)致水封功能的降低或全部消失。其破壞原因有靜態(tài)原因和動態(tài)原因，靜態(tài)原因有衛(wèi)生潔具水封構(gòu)造上的缺陷和產(chǎn)品不合格等原因，動態(tài)原因有壓力波動、自虹吸、慣性力等原因。

3.1 產(chǎn)品缺陷、設(shè)計(jì)缺陷

我國建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定水封深度為50 mm。目前，市場上衛(wèi)生潔具產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，不合格產(chǎn)品因價(jià)格優(yōu)勢占有一定的市場份額。由于這些產(chǎn)品質(zhì)量不符合規(guī)范，水封高度不夠，在使用過程中容易造成水封存水的損失，比如通過蒸發(fā)、正壓噴濺、負(fù)壓虹吸都易造成水封失效，管道內(nèi)臭氣溢入衛(wèi)生間。有的衛(wèi)生潔具本身存在設(shè)計(jì)方面的缺陷，虹吸力強(qiáng)，排水迅猛，而補(bǔ)充水封的尾流水量不足，沖洗結(jié)束后水封水所剩無幾，致使水封深度不夠。為此，政府要加強(qiáng)市場監(jiān)管，提高產(chǎn)品質(zhì)量，從源頭上杜絕不合格產(chǎn)品流入市場。

有的建筑作排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時采取了同層排水技術(shù)。由于布置管道的空間高度非常有限，浴盆排水栓的高度不得不壓縮，使得浴盆溢流管接入點(diǎn)被降到了水封滿水位以下。雖然水封深度是標(biāo)準(zhǔn)的50 mm，但由于水封比由1降至0.5以下，其安全性大打折扣[1]。

3.2 衛(wèi)生潔具選擇與排水系統(tǒng)不配套

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高，人們更加注重生活品質(zhì)，對衛(wèi)生間有了更高要求。在滿足對衛(wèi)浴的功能性要求的同時，越來越重視衛(wèi)生間的個性化、舒適性以及美觀，為此有人盲目崇拜國外品牌，追求高價(jià)格、外觀造型，購買了與我國建筑排水系統(tǒng)不匹配的衛(wèi)生潔具，帶來使用上的缺陷。據(jù)調(diào)查顯示，一些進(jìn)口品牌衛(wèi)生潔具或水封裝置，根本不適合在我國應(yīng)用。我國“50 mm”的水封高度承受的是40 mmH2O的管內(nèi)正壓，而歐美的“50 mm”承受的只是25 mmH2O的管內(nèi)正壓。顯然歐美標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)浴潔具不適合應(yīng)用在我國的建筑排水系統(tǒng)里，否則就會有很大的安全隱患[1]。

3.3 排水系統(tǒng)壓力波動

污廢水中含有各種固體雜質(zhì)，管道內(nèi)實(shí)際上是氣、水、固三相流動，一般情況下固體雜質(zhì)所占體積比較小，為簡化分析，可認(rèn)為排水管道內(nèi)為氣、水兩相流動。由于建筑物內(nèi)各個衛(wèi)生器具排放污水的高度和時間是隨機(jī)的，因此建筑內(nèi)部排水管道中的水流現(xiàn)象比較復(fù)雜[2]。正是由于排水系統(tǒng)的特殊性，造成了建筑排水系統(tǒng)氣壓波動，當(dāng)氣壓波動幅度大于水封高度，水封就遭破壞。通常以大便器存水彎的水封高度50 mm作為臨界值，在設(shè)計(jì)中取安全系數(shù)為2，因此±25 mm的氣壓變化允許值即為設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)的控制參數(shù)[3]。

3.3.1 負(fù)壓抽吸

排水系統(tǒng)的壓力在瞬時內(nèi)形成局部負(fù)壓時，存水彎內(nèi)的水被抽吸，待回復(fù)后損失一部分水封高度即為負(fù)壓抽吸現(xiàn)象。實(shí)際中，排水橫支管自身排水造成的橫支管內(nèi)的壓力波動不大，不易發(fā)生負(fù)壓抽吸。據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，坐便器排水高度對系統(tǒng)最大負(fù)壓值有顯著影響，呈現(xiàn)的趨勢為坐便器所處樓層越高，其排水所造成的系統(tǒng)最大負(fù)壓值越大。在坐便器便排水后，最大負(fù)壓層通常出現(xiàn)在排水層以下1～4層的位置[3]，是造成負(fù)壓抽吸的主要原因。另外，對于高層建筑，排水立管通水能力大，管道水流速度快，可以推知，當(dāng)終限流速大且橫支管斷面尺寸小時，抽吸作用強(qiáng)；橫支管短時，形成負(fù)壓快且大[4]。因此，高層建筑產(chǎn)生的負(fù)壓抽吸作用更為突出，容易在其排水橫管下方出現(xiàn)負(fù)壓區(qū)，抽吸衛(wèi)生器具的水封水，造成水封高度不夠，水封功能下降。

3.3.2 正壓噴濺

若排水管道中的壓力超過一個大氣壓，水封水柱受壓向上噴濺；當(dāng)上升水柱回落時借助慣性力而使部分水排出，待水面穩(wěn)定時，已損失部分水柱，造成水封高度減小，水封效果下降，此為正壓噴濺。最易發(fā)生正壓噴濺的是多層建筑的底層排水橫支管。當(dāng)由立管流來的水量過大時，產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖激流，摻雜在水流中的氣體因受阻不能自由流動，短時間內(nèi)受到強(qiáng)烈壓縮，管道內(nèi)壓力突然增加，將污水從底層衛(wèi)生器具存水彎中噴出。

3.3.3 自虹吸

若S型存水彎的下腳或P型存水彎的排出管較長，或衛(wèi)生器具的底部構(gòu)造很陡，當(dāng)瞬時大量排水時極容易將管內(nèi)氣體裹挾帶走，形成存水彎下部和器具下部管內(nèi)局部負(fù)壓，產(chǎn)生自虹吸將存水彎中水封水排走，造成水封的破壞。

3.3.4 慣性力造成破壞

由于排水具有極強(qiáng)的隨機(jī)性，當(dāng)較高樓層瞬時大量排水或風(fēng)力很強(qiáng)時，水封液面晃動，致使水封水因慣性力而不斷損失。此外，橫支管發(fā)生沖激流時，水流在管道內(nèi)形成水躍水面壅起，極可能充滿管道斷面，短時間內(nèi)形成水塞，迫使空氣不能自由流動而受到壓縮，形成正壓，將存水彎中水面往上頂起。而后，隨著排水過程的結(jié)束，排水量減少，衛(wèi)生潔具附近壓縮氣體突然釋壓，水面回落，因慣性抽吸損失水封水。

3.4 用戶使用不當(dāng)

3.4.1 使用不當(dāng)造成破壞

有些家庭在衛(wèi)生間不安裝污水池，將污（廢）水直接倒入坐便器，往往由于排水迅猛且水量較大，瞬間產(chǎn)生較大秒流量，裹挾帶走水封水。且由于不是正常使用時用水箱沖水，沒有尾流水補(bǔ)充，造成水封高度不夠，水封功能被破壞。因此，若人工沖水或傾倒污（廢）水時應(yīng)注意流速，并及時人工補(bǔ)充水封水。

3.4.2 蒸發(fā)造成破壞

由于衛(wèi)生器具長時間不使用而使水封水柱因蒸發(fā)而減少，最終破壞水封。比如，長期未使用的潔具或地漏，水封中的存水蒸發(fā)干涸，水封功能失效，臭氣逸入衛(wèi)生間。

3.4.3 毛細(xì)管作用造成破壞

存水彎內(nèi)壁、接頭處粗糙，極易使頭發(fā)、毛巾屑等絲毛類雜物滯留在管道內(nèi)，由于毛細(xì)作用而吸出存水彎中的水封水。

4 防止水封破壞的措施

提高衛(wèi)生間空氣質(zhì)量，改善室內(nèi)環(huán)境的根本措施是合理設(shè)計(jì)通氣系統(tǒng)，有效預(yù)防水封被破壞。為此，從設(shè)計(jì)角度和使用角度兩方面提出下列防治措施。

4.1 合理設(shè)計(jì)通氣系統(tǒng)

生活排水立管的頂端應(yīng)設(shè)置伸頂通氣管，向排水管系補(bǔ)充空氣，使水流暢通，更重要的是減少排水管道內(nèi)氣壓變化幅度，防止衛(wèi)生器具水封破壞。當(dāng)伸頂通氣管不能滿足規(guī)范要求時，要根據(jù)實(shí)際情況合理選用其他通氣方式。比如，設(shè)置器具通氣管、環(huán)形通氣管、安全通氣管，專用通氣立管、結(jié)合通氣管。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，高層建筑可采用新型單立管排水系統(tǒng)。

4.2 適當(dāng)加大橫管管徑

排水橫管排水量大且猛時，發(fā)生水躍降低管道充滿度，采取較大水力坡降值，減少沖激流引起的氣壓波動對水封的影響。

4.3 單獨(dú)設(shè)置底層排水管道

為防止多層建筑的底層排水橫支管發(fā)生正壓噴濺，在無通氣立管而最低層橫支管與地下橫管軸線高差小于0.75 m時，應(yīng)考慮排水管道單獨(dú)排出，并不得在距立管底部1.5 m內(nèi)的地下橫管上接入衛(wèi)生器具。

4.4 正確使用衛(wèi)生潔具

用戶要正確選擇安裝衛(wèi)生潔具，且在日常使用時要加強(qiáng)維護(hù)管理，傾倒污（廢）水時切忌突然，防止慣性力損失水封水柱，一旦水封水流失要及時通過人工將水封補(bǔ)滿；平時要及時清理存水彎或水封處的毛發(fā)、巾帛等雜物；長時間不使用潔具時，采取一定的補(bǔ)水措施，防止水封水蒸發(fā)干涸，保持水封水柱高度。

5 結(jié)語

隨著人們生活水平的提高，對居住環(huán)境有了更高要求，而水封裝置破壞，衛(wèi)生間返臭是影響室內(nèi)空氣質(zhì)量的主要原因。因此，專業(yè)工作者在設(shè)計(jì)排水通氣系統(tǒng)時要合理設(shè)計(jì)通氣管系統(tǒng)，在很好地解決通氣問題的同時，還要簡化系統(tǒng)、便于施工、降低成本。用戶要做到的則是樹立正確的消費(fèi)觀念，正確選擇安裝并使用衛(wèi)生潔具，加強(qiáng)維護(hù)管理，減少人為因素對水封的破壞。

[1]賀傳政，賀冠男.關(guān)于衛(wèi)生間臭味的深層次思考[J].給水排水，2013（4）：94-97.

[2]王榮.建筑給水排水工程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.

[3]張哲，張磊，席鵬鴿，等.伸頂通氣管道系統(tǒng)中瞬間流排水特性的影響因素研究[J].給水排水，2014（2）：91-94.

[4]楊前友.建筑排水系統(tǒng)水封破壞的動態(tài)原因剖析[J].四川建筑，2007（9）：55-56.

TU823

A

1673-1093（2015）01-0085-03

許潔（1969），女，甘肅蘭州人，副教授，畢業(yè)于長安大學(xué)給水排水專業(yè)，就職于甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，研究方向：建筑給排水。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.01.023

2014-09-13；

2014-09-26