许洁

（甘肃建筑职业技术学院，兰州 730050）

建筑排水系统水封破坏原因分析及应对措施

许洁

（甘肃建筑职业技术学院，兰州 730050）

卫生间空气质量不仅决定人们的感官感受，污染空气还会对使用者的身体产生危害。为了防止排水管道内的臭气溢入室内污染空气，从3个方面分析了目前建筑排水系统水封装置破坏的原因，提出了在设计阶段、安装阶段、使用阶段分别通过合理选择排水通气系统、购买安装合格产品、科学使用卫生洁具等防止水封装置破坏的有效措施。

建筑排水系统；卫生洁具；水封高度；通气管；气压波动

0 引言

按规范要求，一个有效合理的室内排水系统除了能安全及时地排除所接纳的污（废）水外，还必须有效阻隔排水管道中产生的各种有害气体和害虫进入室内。排水系统水封装置的作用就是阻隔管道内的臭气溢入室内污染空气。人们虽越来越重视水封装置的作用，但在实际生活中，由于种种原因，水封易遭到破坏，降低水封效果。为了保护好水封，对水封破坏的原因进行深入分析，并从设计角度探索了预防水封破坏的措施。

1 水封的作用

水封，顾名思义用水作密封，封堵管道臭气，防止逸入室内。水封装置存有一定高度的水柱，称之为水封高度。水封装置正是利用一定高度的静水压力来抵抗排水管内气压的变化，水封高度决定了水封装置的抗负压击穿破坏能力，水封高度越大，防止气体穿透的能力越强，抵抗压力波动的能力越强；但水封太深，自净作用减小，污水中的固体杂质容易在水封底部沉积杂质沉淀。因此，水封高度应按照不同的卫生器具类型及所接纳污废水污染种类、污染程度进行合理设计，宜在25～100 mm范围内选用，当无机杂质较多时，水封不宜太深。

2 水封的构造及设置

水封装置因安装位置不同而有很多种类。蹲式便器在排水管道上设置存水弯，常用的有P型和S型两种。大多数坐便器在构造上自带水封，洗脸池、浴盆、妇洗盆、小便器等洁具在器具排水管上设有具备水封功能的排水栓，地漏在构造上也有水封功能。诸多水封形式，由于构造不同，制约了水封能达到的最大高度。水封高度不同，水封的效果、水封的安全程度也不同，设计时可根据不同的使用条件进行选择。

3 水封的破坏原因分析

排水系统中水封是比较薄弱的环节，易遭到破坏。水封破坏是指由于各种原因造成水封装置中的水流失，水封高度达不到设计高度，导致水封功能的降低或全部消失。其破坏原因有静态原因和动态原因，静态原因有卫生洁具水封构造上的缺陷和产品不合格等原因，动态原因有压力波动、自虹吸、惯性力等原因。

3.1 产品缺陷、设计缺陷

我国建筑给排水设计规范规定水封深度为50 mm。目前，市场上卫生洁具产品质量参差不齐，不合格产品因价格优势占有一定的市场份额。由于这些产品质量不符合规范，水封高度不够，在使用过程中容易造成水封存水的损失，比如通过蒸发、正压喷溅、负压虹吸都易造成水封失效，管道内臭气溢入卫生间。有的卫生洁具本身存在设计方面的缺陷，虹吸力强，排水迅猛，而补充水封的尾流水量不足，冲洗结束后水封水所剩无几，致使水封深度不够。为此，政府要加强市场监管，提高产品质量，从源头上杜绝不合格产品流入市场。

有的建筑作排水系统设计时采取了同层排水技术。由于布置管道的空间高度非常有限，浴盆排水栓的高度不得不压缩，使得浴盆溢流管接入点被降到了水封满水位以下。虽然水封深度是标准的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 卫生洁具选择与排水系统不配套

随着经济发展水平的提高，人们更加注重生活品质，对卫生间有了更高要求。在满足对卫浴的功能性要求的同时，越来越重视卫生间的个性化、舒适性以及美观，为此有人盲目崇拜国外品牌，追求高价格、外观造型，购买了与我国建筑排水系统不匹配的卫生洁具，带来使用上的缺陷。据调查显示，一些进口品牌卫生洁具或水封装置，根本不适合在我国应用。我国“50 mm”的水封高度承受的是40 mmH2O的管内正压，而欧美的“50 mm”承受的只是25 mmH2O的管内正压。显然欧美标准的卫浴洁具不适合应用在我国的建筑排水系统里，否则就会有很大的安全隐患[1]。

3.3 排水系统压力波动

污废水中含有各种固体杂质，管道内实际上是气、水、固三相流动，一般情况下固体杂质所占体积比较小，为简化分析，可认为排水管道内为气、水两相流动。由于建筑物内各个卫生器具排放污水的高度和时间是随机的，因此建筑内部排水管道中的水流现象比较复杂[2]。正是由于排水系统的特殊性，造成了建筑排水系统气压波动，当气压波动幅度大于水封高度，水封就遭破坏。通常以大便器存水弯的水封高度50 mm作为临界值，在设计中取安全系数为2，因此±25 mm的气压变化允许值即为设计排水系统的控制参数[3]。

3.3.1 负压抽吸

排水系统的压力在瞬时内形成局部负压时，存水弯内的水被抽吸，待回复后损失一部分水封高度即为负压抽吸现象。实际中，排水横支管自身排水造成的横支管内的压力波动不大，不易发生负压抽吸。据实验发现，坐便器排水高度对系统最大负压值有显著影响，呈现的趋势为坐便器所处楼层越高，其排水所造成的系统最大负压值越大。在坐便器便排水后，最大负压层通常出现在排水层以下1～4层的位置[3]，是造成负压抽吸的主要原因。另外，对于高层建筑，排水立管通水能力大，管道水流速度快，可以推知，当终限流速大且横支管断面尺寸小时，抽吸作用强；横支管短时，形成负压快且大[4]。因此，高层建筑产生的负压抽吸作用更为突出，容易在其排水横管下方出现负压区，抽吸卫生器具的水封水，造成水封高度不够，水封功能下降。

3.3.2 正压喷溅

若排水管道中的压力超过一个大气压，水封水柱受压向上喷溅；当上升水柱回落时借助惯性力而使部分水排出，待水面稳定时，已损失部分水柱，造成水封高度减小，水封效果下降，此为正压喷溅。最易发生正压喷溅的是多层建筑的底层排水横支管。当由立管流来的水量过大时，产生强烈的冲激流，掺杂在水流中的气体因受阻不能自由流动，短时间内受到强烈压缩，管道内压力突然增加，将污水从底层卫生器具存水弯中喷出。

3.3.3 自虹吸

若S型存水弯的下脚或P型存水弯的排出管较长，或卫生器具的底部构造很陡，当瞬时大量排水时极容易将管内气体裹挟带走，形成存水弯下部和器具下部管内局部负压，产生自虹吸将存水弯中水封水排走，造成水封的破坏。

3.3.4 惯性力造成破坏

由于排水具有极强的随机性，当较高楼层瞬时大量排水或风力很强时，水封液面晃动，致使水封水因惯性力而不断损失。此外，横支管发生冲激流时，水流在管道内形成水跃水面壅起，极可能充满管道断面，短时间内形成水塞，迫使空气不能自由流动而受到压缩，形成正压，将存水弯中水面往上顶起。而后，随着排水过程的结束，排水量减少，卫生洁具附近压缩气体突然释压，水面回落，因惯性抽吸损失水封水。

3.4 用户使用不当

3.4.1 使用不当造成破坏

有些家庭在卫生间不安装污水池，将污（废）水直接倒入坐便器，往往由于排水迅猛且水量较大，瞬间产生较大秒流量，裹挟带走水封水。且由于不是正常使用时用水箱冲水，没有尾流水补充，造成水封高度不够，水封功能被破坏。因此，若人工冲水或倾倒污（废）水时应注意流速，并及时人工补充水封水。

3.4.2 蒸发造成破坏

由于卫生器具长时间不使用而使水封水柱因蒸发而减少，最终破坏水封。比如，长期未使用的洁具或地漏，水封中的存水蒸发干涸，水封功能失效，臭气逸入卫生间。

3.4.3 毛细管作用造成破坏

存水弯内壁、接头处粗糙，极易使头发、毛巾屑等丝毛类杂物滞留在管道内，由于毛细作用而吸出存水弯中的水封水。

4 防止水封破坏的措施

提高卫生间空气质量，改善室内环境的根本措施是合理设计通气系统，有效预防水封被破坏。为此，从设计角度和使用角度两方面提出下列防治措施。

4.1 合理设计通气系统

生活排水立管的顶端应设置伸顶通气管，向排水管系补充空气，使水流畅通，更重要的是减少排水管道内气压变化幅度，防止卫生器具水封破坏。当伸顶通气管不能满足规范要求时，要根据实际情况合理选用其他通气方式。比如，设置器具通气管、环形通气管、安全通气管，专用通气立管、结合通气管。从经济角度考虑，高层建筑可采用新型单立管排水系统。

4.2 适当加大横管管径

排水横管排水量大且猛时，发生水跃降低管道充满度，采取较大水力坡降值，减少冲激流引起的气压波动对水封的影响。

4.3 单独设置底层排水管道

为防止多层建筑的底层排水横支管发生正压喷溅，在无通气立管而最低层横支管与地下横管轴线高差小于0.75 m时，应考虑排水管道单独排出，并不得在距立管底部1.5 m内的地下横管上接入卫生器具。

4.4 正确使用卫生洁具

用户要正确选择安装卫生洁具，且在日常使用时要加强维护管理，倾倒污（废）水时切忌突然，防止惯性力损失水封水柱，一旦水封水流失要及时通过人工将水封补满；平时要及时清理存水弯或水封处的毛发、巾帛等杂物；长时间不使用洁具时，采取一定的补水措施，防止水封水蒸发干涸，保持水封水柱高度。

5 结语

随着人们生活水平的提高，对居住环境有了更高要求，而水封装置破坏，卫生间返臭是影响室内空气质量的主要原因。因此，专业工作者在设计排水通气系统时要合理设计通气管系统，在很好地解决通气问题的同时，还要简化系统、便于施工、降低成本。用户要做到的则是树立正确的消费观念，正确选择安装并使用卫生洁具，加强维护管理，减少人为因素对水封的破坏。

[1]贺传政，贺冠男.关于卫生间臭味的深层次思考[J].给水排水，2013（4）：94-97.

[2]王荣.建筑给水排水工程[M].北京：清华大学出版社，2013.

[3]张哲，张磊，席鹏鸽，等.伸顶通气管道系统中瞬间流排水特性的影响因素研究[J].给水排水，2014（2）：91-94.

[4]杨前友.建筑排水系统水封破坏的动态原因剖析[J].四川建筑，2007（9）：55-56.

TU823

A

1673-1093（2015）01-0085-03

许洁（1969），女，甘肃兰州人，副教授，毕业于长安大学给水排水专业，就职于甘肃建筑职业技术学院，研究方向：建筑给排水。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.01.023

2014-09-13；

2014-09-26