Plastic pipe pressures in siphonic roof drainage systems

Abstract

Siphonic roof drainage is a highly efficient type of drainage system that is particularly suitable for large buildings and other structures over approximately 4 m in height. Although siphonic roof drainage systems are enjoying ever-increasing popularity with architects, there is still some uncertainty regarding the minimum pipe pressure class required for siphonic pipework, especially in tall buildings. This is particularly the case in warmer countries since higher temperatures can drastically decrease the strength of the pipework material used in siphonic systems – typically unplasticized polyvinylchloride (PVC-U) and high-density polyethylene (HDPE). However, there is very limited information available on how plastic pipes behave under the sub-atmospheric pressures that occur under operating conditions in siphonic systems. This paper describes experiments conducted to investigate sub-atmospheric pressures in siphonic systems and how they may be controlled by injecting air into vertical downpipes. Recommendations for minimum pipework pressure classes are provided together with methods for limiting the minimum pressures without significantly decreasing the system capacity. This paper will help engineers design siphonic systems with more confidence so that such systems will continue to perform adequately over their intended design life. L’évacuation siphonique des eaux de toit est un type de système d’évacuation des eaux hautement performant, qui est particulièrement adapté aux grands immeubles et autres structures dépassant 4 m de hauteur environ. Bien que les systèmes d’évacuation siphonique des eaux de toit bénéficient d’une popularité sans cesse croissante auprès des architectes, il existe encore quelque incertitude quant à la classe de pression minimale des tuyaux nécessaire pour les tuyauteries siphoniques, surtout dans les grands immeubles. Ceci est tout particulièrement le cas dans les pays plus chauds, dans la mesure où des températures plus élevées peuvent considérablement réduire la résistance du matériau utilisé pour les tuyauteries dans les systèmes siphoniques – généralement du polychlorure de vinyle non plastifié (PVC-U) et du polyéthylène haute densité (PEHD). Les informations disponibles sont cependant très limitées concernant la manière dont se comportent les tuyaux en plastique soumis aux pressions sub-atmosphériques qui se rencontrent dans les conditions de fonctionnement des systèmes siphoniques. Cet article décrit des expériences conduites afin d’étudier les pressions sub-atmosphériques dans les systèmes siphoniques et la façon dont elles peuvent être contrôlées en injectant de l’air dans les tuyaux de descente des eaux pluviales. Des recommandations concernant les classes de pression minimales des tuyauteries sont fournies, ainsi que des méthodes pour limiter les pressions minimales sans abaissement significatif de la capacité des systèmes. Cet article aidera les ingénieurs à concevoir avec plus d’assurance des systèmes siphoniques de façon à ce que ces systèmes puissent continuer à fonctionner convenablement tout au long de leur durée de vie nominale prévue. Mots clés: pression critique de flambage, pression négative, évacuation siphonique des eaux de toit