摘要：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。
一、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。
二、水封的破坏原因分析
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。
2.1 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。 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。
2.2 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 mmH 2 O 的管内正压，而欧美的“50 mm”承受的只是 25 mmH 2 O 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。
2.3 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。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。
2.3.1 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，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。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。
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2.3.2 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。
2.3.3 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。
2.4 用户使用不当
2.4.1 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。
2.4.2 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。
2.4.3 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。
三、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。
3.1 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。
3.2 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。
3.3 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。
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。
参考文献：
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[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.
论文作者:徐尚玲
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/8
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