Вентиляция канализации: зачем стояку фановый выход
Почему в доме пахнет канализацией и как посчитать, сорвёт ли гидрозатвор. Расчёт расхода воздуха через стояк, разрежения, диаметра фановой трубы и риска обмерзания вытяжки.
Канализационный стояк — это не только труба для воды. Это ещё и воздуховод, причём работающий постоянно и незаметно. Пока вода уходит, вслед за ней в стояк устремляется воздух, и если ему неоткуда взяться, он засасывается через сифоны — вместе с водой, которая там стоит и держит запах.
Именно поэтому в доме с исправной канализацией может пахнуть: вода в сифоне сорвана, и запах из стояка идёт прямо в помещение.
Что происходит в стояке при сбросе воды
Слив унитаза — это поршень. Полтора-два литра воды уходят вниз по трубе, и за ними тянется столб воздуха. Объём этого воздуха сопоставим с объёмом воды: для бытовых стояков расход воздуха составляет примерно 0,6 от расхода воды при скорости воды до 2 м/с, и до 1,5 при большей скорости.
Дальше всё зависит от того, есть ли у воздуха путь снаружи. Если стояк вентилируется, воздух входит сверху, через фановую трубу, и разрежение в стояке невелико. Если стояк заглушён — воздуху остаётся только один путь: через гидрозатворы приборов.
Разрежение и предел гидрозатвора
Разрежение от установившегося потока воздуха оценивается по динамическому напору:
Гидрозатвор противостоит разрежению столбом воды высотой h. Давление этого столба — ρ·g·h, но срывается затвор раньше, примерно при 60 % от этой величины: вода в сифоне не идеальная пробка, часть её стекает по стенкам.
Для типового сифона с затвором 60 мм это 0,6 · 1000 · 9,81 · 0,06 = 353 Па. Немного — примерно как разница давлений между первым и третьим этажом.
А теперь ключевой момент, который переворачивает всю картину. Чтобы создать такое разрежение потоком воздуха, в стояке Ø110 мм нужна скорость около 20 м/с — это 6800 м³/ч. Реальный расход воздуха через стояк при бытовом сбросе — единицы кубометров в час, то есть в тысячу раз меньше.
Сорвать гидрозатвор установившимся потоком воздуха невозможно. Разрежение при типовом сбросе измеряется десятыми долями паскаля. Именно поэтому в таблицах ниже эта величина выглядит несерьёзно — так и должно быть.
Что срывает затвор на самом деле
Причина не в потоке воздуха, а в залповом режиме. Когда воду одновременно сливают два-три прибора, она на короткое время занимает значительную часть сечения и идёт вниз поршнем. Воздух не успевает уйти вверх, давление в стояке скачет на десятки паскалей — и это уже сравнимо с пределом затвора. На нижних этажах возникает волна избыточного давления, которая выбивает воду из сифонов вверх.
Поэтому критерий расчёта — не разрежение, а загрузка стояка: отношение расчётного расхода воды к допустимому для выбранного диаметра.
| Диаметр стояка | Площадь сечения | Допустимый расход | Что обслуживает |
|---|---|---|---|
| 50 мм | 19,6 см² | 0,6 л/с | мойка, умывальник |
| 75 мм | 44,2 см² | 1,4 л/с | один прибор с унитазом |
| 110 мм | 95,0 см² | 3,0 л/с | унитаз, типовой стояк |
| 125 мм | 122,7 см² | 3,9 л/с | два прибора с унитазом |
| 160 мм | 201,1 см² | 6,4 л/с | два унитаза на этаже |
| 200 мм | 314,2 см² | 9,9 л/с | группа санузлов |
Числовой пример: частный дом, два этажа
Дом с двумя санузлами, стояк Ø110 мм, пять жителей, расчётный расход воды 1,6 л/с, гидрозатвор 60 мм, фановый выход через кровлю.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Диаметр стояка | 110 мм |
| Площадь сечения | 95,0 см² |
| Расход воды | 1,6 л/с |
| Скорость воды в стояке | 0,17 м/с |
| Толщина плёнки воды | 1,12 мм |
| Заполнение сечения плёнкой | 4,0 % |
| Коэффициент увлечения k | 0,6 |
| Расход воздуха через стояк | 3,5 м³/ч |
| Скорость воздуха в стояке | 0,11 м/с |
| Разрежение в стояке | 0,0 Па |
| Предел гидрозатвора | 353 Па |
| Загрузка стояка по расходу | 53 % |
| Риск срыва в залповом режиме | 23 % |
Цифры показывают главное: при расходе 1,6 л/с разрежение в стояке ничтожно, и запас по срыву затвора огромный. Одиночный сброс в малоэтажном доме безопасен даже без вентиляции.
Опасность появляется в двух случаях. Первый — одновременный сброс нескольких приборов: стиральная машина, унитаз и душ дают уже 3–4 л/с, то есть загрузку выше 100 %. Второй — высокий стояк: чем длиннее путь воды, тем сильнее она разгоняется и тем резче работает поршнем.
Когда запас кончается
Многоэтажный дом — другая картина. Стояк Ø110 мм, девять этажей (высота стояка около 27 м), залповый сброс 5 л/с: загрузка 167 % от допустимого, риск срыва — практически 100 %. Одиночный сброс 1,6 л/с на этом же стояке даёт загрузку 53 % и риск 23 % — то есть по отдельности приборы безопасны, а вместе нет.
Вот что нужно поменять:
| Сценарий | Загрузка | Риск срыва | Что делать |
|---|---|---|---|
| Одиночный сброс, Ø110, 2 этажа | 53 % | 23 % | ничего |
| Залповый сброс, Ø110, 2 этажа | 133 % | выше 100 % | Ø160 или развести на два стояка |
| Одиночный сброс, Ø110, 9 этажей | 53 % | 23 % | фановый выход обязателен |
| Залповый сброс, Ø110, 9 этажей | 167 % | 100 % | Ø160 плюс параллельный стояк |
Именно поэтому в многоэтажных домах фановый выход обязателен, а диаметр стояка не заужают ради экономии.
Способы вентиляции стояка
Фановый выход через кровлю
Классика. Стояк продолжается вверх, выходит через чердак и кровлю, срез защищён дефлектором или просто отводом. Воздух входит сверху, разрежение не возникает.
Преимущества: работает при любом расходе, не требует обслуживания, не зависит от электричества. Недостатки: нужно пробивать кровлю и герметизировать проход, зимой срез обмерзает, в доме с тёплым чердаком труба создаёт мостик холода. Как правильно утеплить проход через кровлю и чердак, разобрано в статьях «Утепление чердачного перекрытия» и «Вентиляция чердака».
Вакуумный клапан
Компактный клапан ставится в помещении, обычно в санузле, и пускает воздух в стояк при разрежении. Работает только на впуск: при избыточном давлении он закрывается и не спасает.
Преимущества: дешевле, не требует выхода через кровлю, места почти не занимает. Недостатки: требует притока воздуха в само помещение — если дверь в санузел герметична, клапану нечего впускать; при залповом сбросе держит хуже, чем фановый выход; со временем залипает и требует замены.
Комбинированная схема
Фановый выход плюс параллельный стояк для группы приборов на нижних этажах. Применяется в высоких стояках, где одного выхода сверху не хватает, чтобы выровнять давление по всей высоте.
Общие принципы проектирования воздухообмена — приток, вытяжка, баланс расходов — разобраны в статье «Вентиляция дома»; канализация здесь лишь частный случай, где движущей силой служит не разность плотностей, а падающая вода.
Диаметр стояка и фановой трубы
Диаметр стояка определяется двумя требованиями: пропустить расчётный расход воды и не сорвать затворы в залповом режиме. Второе требование жёстче, и именно оно задаёт минимум.
Зависимость простая: допустимый расход пропорционален площади сечения, то есть квадрату диаметра. Переход с Ø110 на Ø160 мм увеличивает пропускную способность вдвое.
Для стояка Ø110 мм расчётный сброс 1,6 л/с даёт загрузку 53 % — запас есть. Залповый сброс 4 л/с от трёх приборов даёт уже 133 %, и затворы срывает. В этой ситуации вариантов два: перейти на Ø160 мм или развести приборы на два стояка.
| Диаметр стояка | Площадь сечения | Допустимый расход | Что обслуживает |
|---|---|---|---|
| 50 мм | 19,6 см² | 0,6 л/с | мойка, умывальник |
| 75 мм | 44,2 см² | 1,4 л/с | один прибор с унитазом |
| 110 мм | 95,0 см² | 3,0 л/с | унитаз, типовой стояк |
| 125 мм | 122,7 см² | 3,9 л/с | два прибора с унитазом |
| 160 мм | 201,1 см² | 6,4 л/с | два унитаза на этаже |
| 200 мм | 314,2 см² | 9,9 л/с | группа санузлов |
Значения даны по опорной точке и пропорции площадей; точные таблицы СП 30.13330.2020 учитывают ещё высоту стояка и число присоединённых приборов, поэтому для проектирования берут их.
Диаметр фановой трубы — отдельное требование: не меньше диаметра стояка. Фановая труба работает воздуховодом, и если заузить её до 50 мм на выходе, вентиляция почти перестанет работать.
Обмерзание фанового выхода
Зимой через стояк идёт тёплый влажный воздух. На срезе трубы он контактирует с морозом, влага конденсируется и замерзает. За зиму просвет может сузиться настолько, что вентиляция перестанет работать — а это уже прямая дорога к срыву затворов весной, когда нагрузка на канализацию растёт.
Риск обмерзания растёт с понижением температуры и с уменьшением расхода воздуха:
Меры против обмерзания:
- Изоляция вытяжки. Теплоизоляция не менее 50 мм по всей длине выше кровли. Это главная мера: изолированная труба не даёт конденсату замерзать на стенках.
- Увеличение диаметра. Труба Ø160 мм обмерзает медленнее, чем Ø110 мм, потому что просвет больше.
- Правильная высота. Не менее 0,5 м над скатной кровлей; ближе 1,5 м от конька — до уровня конька. Слишком высокая труба, наоборот, хуже: она сильнее охлаждается ветром.
- Дефлектор. Защищает срез от снега и дождя, но должен не мешать выходу воздуха.
Теплопотери через стояк
Вентилируемый стояк — это постоянный канал утечки тепла из дома. Мощность мала, но она работает круглосуточно весь отопительный период.
Для стояка Ø110 мм с вытяжкой 0,5 м над кровлей без изоляции потери через саму трубу составляют единицы ватт. Тепло, уносимое воздухом, зависит от расхода: при 3,5 м³/ч и перепаде 47 °С это около 55 Вт. За 214 суток отопительного периода набегает порядка 280 кВт·ч — примерно 700 ₽ при цене 2,5 ₽/кВт·ч.
Это немного, но если сравнить с затратами на вентиляцию в целом, вклад стояка — около 2 %. Утеплять его ради экономии смысла нет; утепляют ради защиты от обмерзания.
Частые ошибки
Заглушить стояк на чердаке. Самая распространённая ошибка в частном доме. Хозяин считает, что «так теплее» и «запаха не будет». Запах как раз и появляется: при залповом сбросе воздуху неоткуда взяться, давление в стояке скачет, и воду из сифонов выбивает — в дом идёт воздух из канализации.
Заузить фановую трубу. Фановая труба — это воздуховод, и её диаметр не может быть меньше диаметра стояка. Переход 110 → 50 мм на выходе сводит вентиляцию почти к нулю.
Поставить вакуумный клапан в герметичный санузел. Клапану нужно откуда-то брать воздух. Если дверь в санузел закрыта наглухо, а вентиляция в помещении отсутствует, клапан не сработает.
Вывести фановую трубу под свес кровли. В зоне ветрового подпора вытяжка начинает работать в обратную сторону, и запах идёт в дом. Норма — 0,5 м над кровлей, а вблизи конька — до уровня конька.
Не изолировать вытяжку. Через две зимы просвет трубы может перекрыться льдом. Весной, при таянии, вода пойдёт внутрь чердака.
Путать вентиляцию канализации с вентиляцией санузла. Это две разные системы. Фановая труба обслуживает стояк, вытяжной вентилятор — помещение. Как устроена вторая, разобрано в статье «Вентилятор для ванной», а общая теория естественной тяги — в статье «Естественная вентиляция».
Что показывает калькулятор
Калькулятор ниже считает расход воздуха через стояк, разрежение у гидрозатвора, проверяет запас по срыву затвора, подбирает нужный диаметр стояка и фановой трубы, оценивает риск обмерзания вытяжки и потери тепла через стояк за отопительный период.
Вентиляция канализации: стояк и фановый выход
Методика: СП 30.13330.2020; СП 60.13330.2020
Показать ход расчёта
| Площадь сечения стояка | A = π·d²/4 = π·0,110²/4 | 95,0 см² |
| Скорость воды в стояке | vв = Q/A = 0,00160/0,00950 | 0,17 м/с |
| Расход воздуха, увлекаемого водой | Qвозд = k·Qводы = 0,6·0,00160 | 3,5 м³/ч |
| Толщина плёнки воды на стенке | δ = (3·ν·Γ/g)^⅓, Γ = Q/(π·d) = 0,00160/(π·0,110) | 1,12 мм, заполнение 4,0 % |
| Скорость воздуха в стояке | vвозд = Qвозд/(A·(1 − φ)) = 0,00096/(0,00950·0,960) | 0,11 м/с |
| Разрежение в стояке при установившемся потоке | Δp = ζ·ρ·v²/2 = 1,5·1,2·0,11²/2 | 0,0 Па |
| Предел гидрозатвора | Δpзатв = 0,6·ρ·g·h = 0,6·1 000·9,81·0,060 | 353 Па — сорвать установившимся потоком невозможно |
| Загрузка стояка по расходу воды | Q/Qдоп = 1,60/3,00 | 53 % (допустимый расход для Ø110 мм — 3,0 л/с) |
| Риск срыва в залповом режиме | 100·(Q/Qдоп)²·(0,5 + H/20) = 100·0,284·0,80 | 23 % |
| Нужный диаметр стояка | d = 0,110·√(Q/Qсправочный) = 0,110·√(1,60/3,0) | 110 мм (у вас 110 мм) |
| Тепло, уносимое воздухом стояка | Qт = Qвозд·ρ·c·Δt = 0,00096·1,2·1005·47 | 54,4 Вт |
| Потери за отопительный период | W = (Qт + Qтрубы)·24·zот/1000 = (54,4 + 12,0)·24·214/1000 | 341 кВт·ч = 852 ₽ |
Обратите внимание на строку «Допустимый расход воды»: это то количество воды, которое ваш стояк может принять без срыва затворов при выбранном режиме вентиляции. Если заданный расход выше — нужен либо больший диаметр, либо сифон с более высоким затвором.
Частые вопросы
Зачем вентилировать канализационный стояк, если вода и так уходит?
Падающая вода тянет за собой воздух. Если взамен ничего не приходит, в стояке возникает разрежение, которое высасывает воду из сифонов — в помещение идёт запах. Гидрозатвор высотой 60 мм держит примерно 350 Па, а типовой сброс 1,6 л/с в стояке Ø110 мм даёт около 300 Па. Запас невелик, поэтому вентиляция стояка нужна даже в частном доме.
Можно ли вместо фановой трубы поставить вакуумный клапан?
Можно, и это дешевле. Клапан пускает воздух в стояк при разрежении, но требует притока в само помещение: если санузел герметичен, клапан бесполезен. Ещё одно ограничение — клапан работает только на впуск, поэтому залповый сброс с нескольких этажей он держит хуже, чем фановый выход через кровлю.
Каким должен быть диаметр фановой трубы?
Не меньше диаметра стояка. Для стояка Ø110 мм фановый выход тоже 110 мм; заужать его нельзя, потому что именно через него в стояк поступает воздух. Если стояк Ø160 мм, фановая труба тоже 160 мм, иначе она станет узким местом.
Почему зимой фановый выход зарастает льдом?
Из стояка выходит тёплый влажный воздух, конденсат оседает на холодных стенках среза и замерзает. За зиму просвет может перекрыться полностью. Помогает изоляция вытяжки не менее 50 мм, увеличение диаметра и правильная высота над кровлей — не менее 0,5 м.
На какой высоте выводить фановую трубу над кровлей?
По СП 60.13330.2020 — не менее 0,5 м над скатной кровлей. Если труба стоит ближе 1,5 м от конька, её поднимают до уровня конька: иначе в зоне ветрового подпора вытяжка начнёт работать в обратную сторону, и запах пойдёт в дом.
Частые вопросы
Зачем вентилировать канализационный стояк, если вода и так уходит?
Падающая вода работает поршнем: при залповом сбросе двух-трёх приборов она на мгновение занимает значительную часть сечения, и воздуху некуда уйти. Давление в стояке скачет на десятки паскалей и выбивает воду из сифонов — в помещение идёт запах. Гидрозатвор высотой 60 мм держит 353 Па, а одиночный сброс 1,6 л/с в стояке Ø110 мм даёт загрузку 53 % от допустимой. По отдельности приборы безопасны, вместе — нет, поэтому вентиляция стояка нужна и в частном доме.
Можно ли вместо фановой трубы поставить вакуумный клапан?
Можно, и это дешевле. Клапан пускает воздух в стояк при разрежении, но требует притока в само помещение: если санузел герметичен, клапан бесполезен. Ещё одно ограничение — клапан работает только на впуск, поэтому залповый сброс с нескольких этажей он держит хуже, чем фановый выход через кровлю.
Каким должен быть диаметр фановой трубы?
Не меньше диаметра стояка. Для стояка Ø110 мм фановый выход тоже 110 мм; заужать его нельзя, потому что именно через него в стояк поступает воздух. Если стояк Ø160 мм, фановая труба тоже 160 мм, иначе она станет узким местом.
Почему зимой фановый выход зарастает льдом?
Из стояка выходит тёплый влажный воздух, конденсат оседает на холодных стенках среза и замерзает. За зиму просвет может перекрыться полностью. Помогает изоляция вытяжки не менее 50 мм, увеличение диаметра и правильная высота над кровлей — не менее 0,5 м.
На какой высоте выводить фановую трубу над кровлей?
По СП 60.13330.2020 — не менее 0,5 м над скатной кровлей. Если труба стоит ближе 1,5 м от конька, её поднимают до уровня конька: иначе в зоне ветрового подпора вытяжка начнёт работать в обратную сторону, и запах пойдёт в дом.