Kanalizacja ciśnieniowa, czyli …miski ustępowe z pompką

W Polsce niemal 100% instalacji kanalizacyjnych wykonywanych jest w systemie grawitacyjnym, w którym ścieki odprowadzane są z przyborów sanitarnych w sposób swobodny, pod własnym ciężarem. Rozwiązanie takie wymaga układania wszystkich przewodów odpływowych ze spadkiem i połączenia kanalizacji z atmosferą poprzez rury wywiewne lub zawory napowietrzające. Niewątpliwą zaletą systemu grawitacyjnego jest jego pewne i niezawodne działanie, niewymagające doprowadzenia energii, wadą – często niedostrzeganą przez inwestorów – duże zużycie wody i cała gama ograniczeń montażowych.  W artykule omówione dostępne na rynku rozwiązania kanalizacji ciśnieniowych, miejscowych i centralnych.

Różnice między kanalizacją grawitacyjną i ciśnieniową

Podłączenie przyboru sanitarnego do pionu w systemie grawitacyjnym wymaga spełnienia szeregu wymogów projektowych. Maksymalna odległość przyboru od pionu nie może przekraczać 3,0 m dla podejść średnicy 0,05 m (np. umywalek, wanien) i 5 m dla podejść średnicy 0,07 m. Miski ustępowe powinny być łączone podejściem o średnicy co najmniej 0,1 m, a ich odległość od pionu nie powinna przekraczać 1,0 m. Inne rozwiązania powodują problemy z zapewnieniem swobodnego spływu ścieków i wymagają z reguły dodatkowej wentylacji. Przy podejściach zbiorowych projektant może zastosować teoretycznie większe odległości od pionu, ale wtedy może pojawić się problem wykonawczy. Zapewnienie odpowiedniego spadku przewodom odpływowym wymaga wpuszczenia ich w posadzkę, często bardzo głęboko, co może wpływać na konstrukcję podłogi, szczelność warstw, itp. Wszystko to powoduje, że projekty instalacji kanalizacyjnych grawitacyjnych w budynkach sprowadzają się do szablonowych rozwiązań, opartych na typowych węzłach sanitarnych.
Ograniczeń takim nie spotkamy w systemie ciśnieniowym. Średnice podejść do przyborów mogą być tutaj znacznie mniejsze, a usytuowanie podejść niemal dowolne (w podłodze, pod stropem).  Wymuszony sposób transportu ścieków powoduje też, że przybory mogą być położone z dala od pionu sanitarnego (nawet do 100 m), a także znacznie poniżej przewodu odpływowego z budynku (3-5 m). Wbrew pozorom system ciśnieniowy jest też cichszy niż grawitacyjny, zużywa znacznie mniej wody i ma zdolność do samooczyszczania.

Gdzie kanalizacja ciśnieniowa?

Ciśnieniowe systemy kanalizacyjne zaleca się projektować w miejscach o szczególnych wymaganiach, jak np.:
– budynki i budowle o ograniczonym dostępie do wody;
– budynki o ograniczonej przepustowości instalacji grawitacyjnej;
– szpitale, hotele, biura i budynki o podwyższonych wymaganiach sanitarnych;
– budynki w których istnieje konieczność rozdzielenia ścieków szarych od czarnych;
– w więziennictwie, dla uniemożliwienia komunikowania się poprzez rury kanalizacyjne. 

Rodzaje instalacji ciśnieniowych

Rozwiązania techniczne kanalizacji ciśnieniowej  można ogólnie podzielić na systemy:
– miejscowe, dla pojedynczego przyboru lub  węzła sanitarnego,
– centralne dla całego budynku.

Ze względu na zasadę działania na systemy:
– podciśnieniowe wykorzystujące efekt próżni,
– nadciśnieniowe.

Instalacje miejscowe

Są najpopularniejszym rozwiązaniem dostępnym dla każdego użytkownika. Pozwalają zaprojektować przybór sanitarny w dowolnym miejscu w budynku (np. w piwnicy, w garażu, z dala od pionu sanitarnego), umożliwiając adaptację pomieszczeń i rozbudowę domu bez gruntownej przeróbki systemu sanitarnego. Na rynku dostępne są zarówno systemy podciśnieniowe, jak i nadciśnieniowe.

 Kanalizacja miejscowa nadciśnieniowa

Oparta jest na zbiorniku pośrednim wyposażonym w pompę ścieków z rozdrabniaczem (maceratorem).  Spływające grawitacyjnie z przyborów sanitarnych ścieki trafiają tutaj w pierwszej kolejności do zbiornika z czujnikiem pływakowym. Po przekroczeniu dopuszczalnego poziomu zostaje załączona pompa z maceratorem, która tnie zanieczyszczenia zawarte w ściekach za pomocą wielonożowego rozdrabniacza, a następnie przepompowuje je na wyższy poziom, do kanału odpływowego, gdzie ścieki płyną już w sposób swobodny.
Zbiorniki z rozdrabniaczem wykonywane są tak dla ścieków fekalnych do podłączenia misek ustępowych, jak i dla ścieków szarych, pochodzących z umywalki, wanny, kabiny natryskowej, zlewozmywaka itp. Dostępne są też rozwiązania specjalne dla odprowadzania ścieków kondensacyjnych z kotłów czy klimatyzatorów. Dostępne są rozdrabniacze dla zastosowań domowych, jak i super wydajne i trwałe rozdrabniacze dla instalacji publicznych (restauracje, puby, dyskoteki).
Rozdrabniacze zbiornikowe dla misek ustępowych mocowane są standardowo z tyłu przyboru i mają przyłącze DN100 usytuowane z przodu zbiornika na typowej dla miski wysokości. Nie wymagają z tego tytułu żadnych przeróbek w instalacji, jeśli miska ma dolnopłuk – podłączenie zbiornika nie zmienia odległości miski od ściany. Na rynku znajdziemy rozdrabniacze dla misek stojących, jak i wiszących, mocowanych na stelażu. Ostanie rozwiązanie dostępne jest w dwóch odmianach:
– ze zbiornikiem mocowanym z tyłu stelaża;
– ze zbiornikiem mocowanym z boku stelaża, za ścianką osłonową, z przyłączem kanalizacyjnym umieszczonym z boku zbiornika (np. SANIPACK).

Rozdrabniacze dla misek ustępowych mogą mieć zastosowanie tylko do ścieków fekalnych, jak też być wyposażone w dodatkowe przyłącza dla innych przyborów sanitarnych, stanowiąc kompletny system przepompowujący ścieki z całego węzła sanitarnego.
Zbiorniki z pompą dla ścieków szarych umożliwiają skanalizowanie niekorzystnie położonych umywalek, wanien, bidetów, brodzików, pralek czy zlewozmywaków. Mają kompaktowe rozmiary i mogą być mocowane bezpośrednio na podłodze w pomieszczeniu lub w szafce.
Zbiorniki dla przepompowywania kondensatu nie mają maceratora, przeznaczone są umownie dla wody czystej i mocowane bezpośrednio na ścianie lub podłodze pomieszczenia. Urządzenia te mogą być mocowane wewnątrz jednostki klimatyzatora lub w zewnętrznej listwie. Mają ciche pompki o małej mocy rzędu 30-60 W, umożliwiając przepompowanie kondensatu na odległość do 20-30 m i wysokość 2-4 m.  Zbiorniki dla kotłów kondensacyjnych produkujących duże ilości kwaśnego kondensatu wyposażane są dodatkowo w nadstawki na neutralizator ścieków, zapewniając najwyższe wymagania dla instalacji kanalizacyjnych.

Kanalizacja miejscowa podciśnieniowa

Ma zastosowanie tylko w odniesieniu do misek ustępowych, stąd inna nazwa – toalety podciśnieniowej. Rozwiązanie jest dostępne tak dla misek stojących, jak i wiszących, polega na zamontowaniu w konstrukcji muszli specjalnej pompy ścieków z maceratorem.  Zasada działania jest inna niż w przypadku urządzeń zbiornikowych, można w niej wyróżnić kilka etapów:
etap I – napełnianie miski wodą – po załatwieniu potrzeby i przyciśnięciu przycisku (zwykle na obudowie miski lub na ścianie przy miskach wiszących), do przyboru sanitarnego dopływa niewielka ilość wody, dopływ wody jest jednocześnie tak , aby wymusić mieszanie zanieczyszczeń;
etap II – zasysanie zanieczyszczeń – po wypełnieniu miski ustępowej wodą załącza się pompa ścieków, zasysając ścieki z miski, ścieki rozdrabniane są przez macerator i od razu przepompowywane do przewodu tłocznego instalacji, a stąd do kanału wylotowego;
etap III – przepłukanie miski – po usunięciu wszystkich ścieków do miski dopływa świeża woda, pompa zostaje wyłączona, a w misce tworzy się lustro wody, rozwiązanie takie zapobiega przywieraniu zanieczyszczeń.

Całkowite zużycie wody przy jednorazowym korzystaniu z miski ustępowej wynosi w zależności od konstrukcji od 1,5-3 litrów wody i jest znacznie, niższe niż w najbardziej  oszczędnych systemach spłukiwania.  Toalety podciśnieniowe potrafią przepompować ścieki na odległości do 80 m i na wysokość do 5 m.

Zasady montażu urządzeń miejscowych

Wykonanie instalacji kanalizacyjnej nadciśnieniowej wymaga zastosowanie zupełnie innych rozwiązań i przepisów, niż w przypadku systemu grawitacyjnego. Generalną zasadą jest zapewnienie jak najszybszej ewakuacji ścieków z miejsca ich wytwarzania na wyższy poziom, skąd ścieki mogą już spływać grawitacyjnie. Odcinek tłoczny kanalizacji umieszczany jest z tego powodu możliwie blisko zbiornika ścieków, a jego średnica na tyle mała, aby ścieki zostały przepchnięte z dużą prędkością, zapewniając samooczyszczenie odcinka tłocznego. Jeśli w pomieszczeniu nie jest możliwe poprowadzenie kanalizacji pod stropem, to prowadzi się ją poziomo powyżej podłogi, wykonując tzw. pętlę podpiętrzającą ścieki (rys.).

Dopuszczalna wysokość na jaką mogą być pompowane ścieki jest ustalana każdorazowo przez producenta i zależy od ilości kolan w instalacji oraz odległości od kolektora sanitarnego.  Należy pamiętać, że każde załamanie na przewodzie tłocznym powoduje dużą stratę ciśnienia, jedno kolano 90°, to strata około 0,5 m. Aby ograniczyć straty zaleca się stosowanie łagodnych łuków lub wykonywanie załamań o 90° za pomocą dwóch kolan 45°.

Przewód tłoczny poziomy

Powinien być wykonany ze spadkiem co najmniej 1% (zalecane min. 1,5%). Przewód ten tylko na niewielkim odcinku ma wymuszony przepływ ścieków. Im dalej od źródła, tym przepływ staje się bardzie uspokojony i ścieki spływają grawitacyjnie, stąd konieczne zapewnienie spadku rur.  Przy dużych długościach poziomych, dla uniknięcia efektu zasyfonowania, przewody poziome powinny co 7-10 m zwiększać swoją średnicę nominalną. Jeśli wyjście z rozdrabniarki jest np. średnicą DN 32, to przewód poziomy powinien zwiększyć się automatycznie do 40 mm a po 10 m, do 50 mm. Aby nie zwiększać niepotrzebnie średnicy rur, przy naprawdę długich odcinkach można  zastosować zawór napowietrzający. Można też podłączyć zbiornik ścieków do rury wywiewnej.

Rury

Zaleca się stosować specjalne rury o zwiększonej wytrzymałości na ciśnienie. Zwykłe rury kanalizacyjne nie nadają się do tego celu, chyba, że wysokość pompowania jest niska i nie grozi rozszczelnieniem połączeń. Pamiętajmy, że zwykła uszczelka gumowa w połączeniu kielichowym ma wytrzymałość na ciśnienie nie większą niż 5 m słupa wody.  Do wykonania rurociągów tłocznych zaleca się więc stosować rury PVC-U w systemie klejonym (np. system NICOLL), PP, HDPE. Na rynku znajdziemy też rury ze stali nierdzewnej systemu LORO-X ze specjalnymi uszczelkami z perbunanu o dużej wytrzymałości na ciśnienie i temperaturę.

Uzbrojenie instalacji

Kanalizacja nadciśnieniowa pomimo zdolności do samooczyszczania powinna być wyposażona w króciec rewizyjny. Rewizję wykonujemy zwykle za pomocą trójnika na przewodzie pionowym (fot.). W instalacji powinien być też zamocowany zawór odcinający ułatwiający odcięcie i naprawę urządzenia. Stosuje się tutaj zwykle zawory z PVC-U lub ABS. Jeśli  pomieszczenie jest rzadko używane i czas pomiędzy kolejnymi przepompowaniami znacznie się wydłuża, w zbiornikach może wydzielać się gaz gnilny. Większość zbiorników rozdrabniaczy umożliwia w takim wypadku podłączenie rury wywiewnej. Stosowanie osobnych zaworów napowietrzających w instalacji jest wtedy zbędne.

O czym należy pamiętać!

Kanalizacja nadciśnieniowa przy użyciu rozdrabniarek i pomp ścieków ma swoje wady. Z urządzeń nie wolno korzystać przy braku prądu, czujnik pływakowy nie uruchomi wtedy pompy i może dojść do przepełnienia zbiornika. Do miski ustępowej nie należy też wrzucać dużych ilości papieru, nawet najlepszy macerator bowiem nie poradzi sobie z jego pocięciem. Najlepiej zamówić od razu zapas specjalnego papieru toaletowego do turystycznych misek ustępowych, który po dłuższym leżakowaniu sam się upłynnia i nie zapycha toalety.
Wszystkie urządzenia ciśnieniowe wymagają prądu do zasilania pomp. Projektując w łazience toaletę podciśnieniową lub zbiornik z pompą ścieków, powinniśmy przewidzieć w pomieszczeniu w bezpośredniej bliskości urządzenia gniazdko elektryczne.