Air buangan, perangkap, dan ven: sistem DWV, segel perangkap, sifonase, jenis ven, zona busa, dan lubang pembersih

Sebuah hotel memindahkan dua mesin cuci ke lantai tiga dan menyambung buangannya ke pipa tegak buangan yang sudah ada. Sejak itu, ruang laundry lama di lantai dasar berbau selokan setiap pagi. Setiap kali mesin di lantai tiga menguras air, saluran lantai di lantai dasar mengeluarkan gelembung udara dan busa deterjen, dan wastafel di samping mesin di lantai tiga berbunyi menggelegak. Petugas sudah menyiram saluran itu dengan cairan pembersih, tetapi baunya kembali.

Bau, gelembung, dan bunyi itu adalah gejala yang sama: perangkap kehilangan segel airnya, sehingga udara dari saluran pembuangan masuk ke ruangan. Bab ini menjelaskan cara sistem buangan dan ven bekerja, mengapa segel air dapat hilang, dan cara membaca gejalanya sebelum memanggil perencana untuk mengubah jaringan.

Batas pembahasan

Bab ini membahas sistem DWV, perangkap dan segel air, penyebab segel hilang, jenis ven, pipa tegak buangan dan zona busa, lubang pembersih dan saringan, penyangga, dan diagnosis gejala. Sumber pemilik adalah narasi disiplin Teknik Bangunan dan Fasilitas, terutama bagian Sistem Plumbing Gedung Lanjutan tentang perangkap dan ragam jenis pipa ven, yang merujuk bahan kuliah plumbing dan buku perancangan plumbing (ASPE Vol 4), serta kutipan dari Practical Plumbing Engineering, ASPE Vol 1, buku keterampilan plumbing dasar, buku plumbing dan pemanas sentral, bahan modul plumbing, dan buku plumbing rumah.

Bab 3 sudah menjelaskan secara umum bahwa perangkap menahan gas dan ven menghubungkan sistem buangan dengan udara. Bab ini menjelaskan mekanismenya. Tekanan dan kolom air diambil dari bab fluida statis, dan busa dari bab surfaktan, koloid, dan emulsi. Hidrolika pipa buangan, termasuk kemiringan dan kapasitas, dibahas di bab hidrolika drainase di tingkat berikutnya rak ini. Kedalaman segel perangkap, ukuran ven, kemiringan, panjang ven, dan jarak lubang pembersih yang disyaratkan diatur SNI 8153-2015 dan peraturan setempat; angkanya tidak disalin. Angka yang diberi tanda angka latihan dipakai untuk menunjukkan cara hitung.

Sistem DWV: buangan, limbah, dan ven

Jaringan pembuangan gedung sering disebut sistem DWV, dari drain, waste, dan vent: saluran buangan, saluran limbah, dan pipa ven. Air buangan dari fixture mengalir melalui perangkap ke pipa cabang mendatar yang miring, lalu ke pipa tegak, pipa buangan gedung, dan saluran pembuangan kota atau instalasi pengolahan. Buku keterampilan plumbing dasar dalam sumber menyebut pipa tegak besar untuk buangan di gedung sebagai pipa tegak air kotor (soil stack).

Berbeda dengan pipa air bersih, pipa buangan tidak bertekanan. Air mengalir karena gravitasi, sebagian penuh, dengan udara di atasnya. Udara itu bergerak bersama air: ketika air turun di pipa tegak, ia mendorong udara di depannya dan menarik udara di belakangnya. Itulah sebab sistem buangan memerlukan pipa ven yang menghubungkannya dengan udara luar. ASPE Vol 4 dalam sumber mencatat bahwa pipa besi cor dipakai untuk saluran sanitasi, limbah, ven, dan air hujan, dan Practical Plumbing Engineering dalam sumber mencatat bahwa pipa buangan dan ven di atas tanah harus disangga dan diikat kuat pada konstruksi gedung.

Perangkap dan segel air

Perangkap adalah lengkung pipa yang selalu menahan sedikit air. Air itu, yang disebut segel, menutup jalan udara dari saluran pembuangan ke ruangan, tetapi tetap membiarkan air buangan lewat. Buku plumbing rumah dalam sumber mencatat bahwa setiap bak cuci memiliki perangkap dan pipa buangan fixture, dan buku plumbing dan pemanas sentral dalam sumber menegaskan bahwa semua sambungan ke saluran air kotor harus diberi perangkap. Practical Plumbing Engineering dalam sumber mencatat bahwa perangkap menutup suasana saluran pembuangan dari sistem buangan gedung.

Bentuk perangkap yang umum:

1. Perangkap P: lengkung dengan keluaran mendatar ke dinding. Buku keterampilan plumbing dasar dalam sumber mencatat bahwa karena bentuknya, perangkap P biasanya yang pertama tersumbat.
2. Perangkap S: keluaran turun ke lantai. Bentuk ini rawan sifonase sendiri karena air yang turun menarik segelnya, sehingga di banyak ketentuan tidak dipakai lagi.
3. Perangkap botol: ringkas, mudah dibuka, dipakai di bawah wastafel.
4. Perangkap saluran lantai: Practical Plumbing Engineering dalam sumber menganjurkan saluran lantai dengan perangkap bersegel dalam, karena saluran lantai jarang dialiri air.

Kedalaman segel adalah beda tinggi antara bibir keluaran perangkap dan titik terendah lengkung atasnya. Segel itu menahan beda tekanan sebesar $\rho g h$; segel 50 mm menahan sekitar 490 Pa (Contoh 1). Setiap kejadian yang menimbulkan beda tekanan lebih besar daripada itu, atau mengurangi air di perangkap, dapat membuka jalan gas.

Mengapa segel hilang

Segel perangkap dapat hilang karena lima mekanisme:

1. Sifonase sendiri. Ketika fixture dikosongkan dengan aliran penuh, air yang mengisi pipa buangan di belakang perangkap menarik segelnya ikut keluar, seperti selang sifon. Perangkap S paling rentan.
2. Sifonase induksi. Air yang turun di pipa tegak atau cabang menarik udara dan menurunkan tekanan di pipa yang tersambung, sehingga segel perangkap lain tersedot, walaupun fixture-nya tidak dipakai. Buku plumbing dan pemanas sentral dalam sumber menyebut sifonase induksi terjadi ketika tidak ada air yang dibuang dari fixture itu sendiri.
3. Tekanan balik. Di bagian bawah pipa tegak, air yang berbelok ke pipa mendatar memampatkan udara, sehingga tekanan naik dan mendorong segel keluar ke ruangan sebagai gelembung. Inilah gelembung di saluran lantai lantai dasar pada kasus pembuka.
4. Penguapan. Perangkap yang lama tidak dialiri air kehilangan segelnya karena menguap, seperti saluran lantai laundry yang jarang dipakai (Contoh 2).
5. Kapilaritas dan benda tersangkut. Serat atau rambut yang menjulur dari perangkap ke pipa keluaran menarik air sedikit demi sedikit seperti sumbu.

Buku plumbing dan pemanas sentral dalam sumber menyebut bunyi menggelegak dari perangkap peralatan sebagai salah satu gejala, yaitu tanda udara ditarik atau didorong melewati segel.

Ven: fungsi dan jenisnya

Practical Plumbing Engineering dalam sumber mendefinisikan pipa ven sebagai pipa di sistem plumbing untuk menyamakan tekanan dan memberi ventilasi pada sistem. Ven memberi udara masuk ketika air turun, sehingga tekanan di pipa tidak turun cukup jauh untuk menyedot segel, dan memberi udara keluar ketika air memampatkan udara di depannya. Ven juga membuang gas pembusukan dari saluran ke udara luar di atas atap.

Bagian plumbing lanjutan dalam narasi, mengutip bahan kuliah plumbing, membedakan beberapa jenis ven:

1. Ven individual: satu pipa ven untuk satu perangkap. Practical Plumbing Engineering dalam sumber mencatat bahwa istilah ven belakang kadang dipakai sebagai sinonim ven atau ven individual.
2. Ven menerus: menurut ASPE Vol 1 dalam sumber, ven tegak yang merupakan lanjutan pipa buangan yang dihubungkannya.
3. Ven pipa tegak (stack vent): perpanjangan pipa tegak buangan di atas cabang tertinggi, hanya untuk udara.
4. Pipa tegak ven (vent stack): menurut Practical Plumbing Engineering dalam sumber, pipa ven tegak yang melayani ven cabang untuk fixture di dua lantai atau lebih.
5. Ven cabang dan ven sirkuit: ven cabang menghubungkan beberapa ven individual ke pipa tegak ven; ven sirkuit melayani sederet fixture pada satu cabang mendatar.
6. Ven basah dan ven kering: ven basah berfungsi ganda sebagai ven dan pipa buangan fixture tertentu, sehingga ukurannya lebih besar; ven kering hanya dilalui udara.

Ujung ven di atap juga perlu diperiksa berkala: sarang burung, daun, serat dari saluran buang pengering, atau tutup yang dipasang sembarangan dapat menyumbatnya tanpa terlihat dari dalam gedung. Ven harus berujung di udara luar pada tempat yang tidak membawa gas kembali ke ruangan, misalnya di atas atap dan jauh dari jendela dan masukan udara. Katup ven udara satu arah dipakai di sebagian instalasi untuk mengganti ven terbuka setempat, bila diizinkan ketentuan. Ukuran dan panjang ven ditentukan perencana; narasi memuat kemiringan ven yang diajarkan dalam bahan kuliah itu, dalam satuan inci per kaki, sebagai contoh dari bahan ajar, bukan ketentuan di Indonesia.

Pipa tegak buangan dan zona busa deterjen

Air yang jatuh di pipa tegak tinggi bergerak cepat dan melekat ke dinding pipa seperti cincin, dengan inti udara di tengahnya. Di kaki pipa tegak, aliran berbelok ke pipa mendatar dan melambat tiba-tiba, sehingga terjadi loncatan air yang menutup penampang pipa dan menaikkan tekanan udara di bawahnya. Fixture yang tersambung dekat kaki pipa tegak paling rentan terhadap tekanan balik.

Buangan laundry menambah masalah khusus, yaitu busa. Practical Plumbing Engineering dalam sumber mencatat zona lain yang terjadi di pipa tegak buangan yang tinggi, dan memuat empat lokasi zona tekanan busa. Buku yang sama menjelaskan bahwa busa itu mengalir turun dan mengendap di bagian bawah sistem buangan. Busa deterjen yang terbawa ke bawah mengumpul di kaki pipa tegak dan di belokan, menghambat aliran udara, dan ketika air berikutnya datang, busa dan udara terdorong keluar melalui perangkap terdekat. Bab surfaktan menjelaskan mengapa busa deterjen stabil dan sulit pecah. Pada kasus pembuka, dua mesin cuci di lantai tiga mengalirkan air berdeterjen ke pipa tegak yang sama dengan saluran lantai di lantai dasar, sehingga busa dan udara terdorong keluar di sana.

Pemecahan masalahnya adalah pekerjaan perencana: sambungan buangan laundry ke pipa tegak terpisah, ven pelepas di zona busa, atau sambungan fixture lantai dasar ke pipa buangan gedung yang terpisah dari pipa tegak. Teknisi berperan mengenali gejalanya dan mencatat lokasi dan waktunya. Catatan yang berguna bagi perencana memuat: fixture mana yang mengeluarkan busa atau gelembung, mesin mana yang sedang menguras pada saat itu, program cuci dan jenis deterjen yang dipakai, dan apakah gejala muncul pada setiap kuras atau hanya pada tahap bilas tertentu. Dosis deterjen yang berlebihan memperbesar busa, sehingga penyesuaian dosis bersama pemasok bahan kimia sering mengurangi gejala walaupun tidak menggantikan perbaikan ven.

Lubang pembersih dan saringan

Pipa buangan pada akhirnya tersumbat, sehingga harus dapat dibersihkan. Lubang pembersih ditempatkan di belokan, di kaki pipa tegak, dan di sepanjang pipa mendatar. Practical Plumbing Engineering dalam sumber mencatat bahwa lubang pembersih lantai dipakai untuk memberi akses ke pipa yang sulit dijangkau, dan bahwa lubang pembersih dipasang sehingga alat pembersih dapat dimasukkan searah aliran. Bahan modul plumbing dalam sumber menganjurkan diameter lubang pembersih sama dengan diameter cabang pipa buangannya, sehingga alat pembersih dapat masuk penuh.

Practical Plumbing Engineering dalam sumber juga menganjurkan saringan yang awet di lubang keluar semua fixture, kecuali yang perangkapnya menyatu dengan fixture. Saringan menahan serat, sisa makanan, dan benda kecil sebelum masuk ke pipa. Di laundry, serat kain dari mesin cuci adalah penyebab utama sumbatan dan sumbu kapiler di perangkap; di dapur, lemak dan sisa makanan, yang dibahas di bab pemeliharaan plumbing di tingkat berikutnya.

Sambungan buangan peralatan laundry dan dapur

Mesin cuci membuang air dalam waktu singkat dengan debit besar, dan pompa buang mesin dapat mendorong air dengan tekanan. Buangan mesin biasanya masuk ke pipa tegak terbuka atau bak penampung bersaluran dengan perangkap, sehingga ada celah udara antara selang mesin dan air buangan. Celah udara itu mencegah air buangan tersedot kembali ke mesin, seperti dibahas di bab fixture dan sambungan peralatan. Mesin pencuci piring juga memakai sambungan buangan dengan celah udara atau penyekat aliran balik sesuai petunjuk pabrik, seperti di Bab 10 · Dishwashing.

Debit puncak buangan mesin cuci perlu dibandingkan dengan kapasitas perangkap dan pipa yang menerimanya (Contoh 5). Pipa yang terlalu kecil membuat air meluap dari pipa tegak terbuka, dan aliran penuh di pipa cabang menimbulkan sifonase pada perangkap di dekatnya, seperti bunyi wastafel di kasus pembuka.

Membaca gejala: bau, bunyi, dan aliran lambat

Gejala di sistem buangan dapat dibaca secara berurutan:

1. Bau di ruangan yang jarang dipakai: segel menguap. Isi air ke perangkap; bila baunya hilang, pasang pengisi perangkap otomatis atau jadwalkan pengisian.
2. Bau atau gelembung saat fixture lain dipakai: sifonase induksi atau tekanan balik. Catat fixture mana yang dipakai dan perangkap mana yang bereaksi; ini petunjuk tentang ven yang tidak bekerja.
3. Bunyi menggelegak di fixture yang sedang dikosongkan: sifonase sendiri atau ven tersumbat.
4. Aliran lambat di satu fixture: sumbatan di perangkap atau cabang fixture itu.
5. Aliran lambat di banyak fixture: sumbatan di pipa bersama, ven tersumbat, atau saluran gedung penuh.
6. Busa keluar dari saluran lantai bawah: zona busa di kaki pipa tegak.

Cairan pembersih saluran tidak memperbaiki ven yang tersumbat atau zona busa, dan sebagian bersifat basa atau asam kuat sehingga berbahaya bila tercampur dengan bahan lain, seperti dibahas di bab reaktivitas bahan kimia.

Contoh kerja

Contoh 1. Beda tekanan yang ditahan segel. Segel 50 mm: $\Delta p = 1.000 \times 9{,}81 \times 0{,}050 = 491$ Pa. Segel 75 mm: 736 Pa. Bila air yang turun di pipa tegak menurunkan tekanan cabang menjadi $-600$ Pa (angka latihan), segel 50 mm tersedot sedangkan segel 75 mm masih bertahan.

Contoh 2. Penguapan segel saluran lantai. Bila segel 50 mm menguap 2 mm per hari (angka latihan, bergantung suhu dan aliran udara ruang), segel habis dalam $50/2 = 25$ hari. Saluran lantai laundry yang hanya dialiri air sebulan sekali akan berbau di minggu keempat.

Contoh 3. Sifonase oleh kolom air. Kolom air 0,6 m yang jatuh penuh di pipa buangan di belakang perangkap dapat menurunkan tekanan sampai sekitar $\rho g h = 1.000 \times 9{,}81 \times 0{,}6 = 5.900$ Pa di puncak kolom, jauh di atas 491 Pa yang ditahan segel 50 mm. Itulah sebab pipa buangan fixture yang turun tegak tanpa ven menyedot perangkapnya sendiri.

Contoh 4. Tekanan balik di kaki pipa tegak. Bila tekanan di kaki pipa tegak naik sampai $+400$ Pa saat mesin di lantai atas menguras (angka latihan), segel 50 mm di saluran lantai bawah hampir terdorong habis dan udara keluar sebagai gelembung. Bila busa ikut mengumpul, tekanan dapat lebih tinggi.

Contoh 5. Debit buangan mesin cuci. Mesin menguras 150 L dalam 60 s: debit puncak $150/60 = 2{,}5$ L/s. Dua mesin yang menguras bersamaan: 5 L/s. Perangkap dan pipa yang menerima buangan harus mampu menyalurkan debit itu tanpa meluap; kapasitas pipa dibahas di bab hidrolika drainase.

Contoh 6. Beda tinggi pipa mendatar. Pipa cabang 6 m dengan kemiringan 2 persen (angka latihan; nilai yang disyaratkan diambil dari ketentuan): beda tinggi $6.000 \times 0{,}02 = 120$ mm. Bila langit-langit hanya menyisakan 80 mm, kemiringan yang mungkin $80/6.000 = 1{,}3$ persen, dan perencana harus memutuskan apakah itu cukup.

Contoh 7. Volume air untuk mengisi ulang segel. Perangkap saluran lantai berdiameter 100 mm dengan segel 50 mm menahan sekitar $\pi/4 \times 0{,}1^2 \times 0{,}05 = 0{,}39$ L di satu sisi lengkungnya. Satu liter air seminggu sekali sudah cukup untuk mengganti penguapan 2 mm per hari (sekitar 0,11 L seminggu).

Contoh 8. Membedakan sifonase dan tekanan balik. Pada kasus pembuka, gelembung keluar dari saluran lantai bawah (udara didorong keluar: tekanan balik), sedangkan wastafel di lantai tiga menggelegak saat mesin menguras (udara ditarik: sifonase). Dua gejala dari satu kejadian di dua lokasi menunjukkan masalah ven dan zona busa pada pipa tegak itu, bukan sumbatan di salah satu perangkap.

Contoh 9. Jumlah perangkap yang terancam. Pipa tegak melayani 6 lantai dengan 4 fixture per lantai. Bila hanya ven pipa tegak di atap yang ada dan cabang-cabang tidak berven, 24 perangkap bergantung pada satu jalan udara. Ven yang tersumbat sarang burung atau serat di atap memengaruhi semuanya, sehingga pemeriksaan ujung ven di atap adalah langkah awal yang murah.

Kondisi berhenti

Hentikan pekerjaan bila:

1. Lubang pembersih, pipa tegak, atau saluran gedung akan dibuka tanpa memastikan tidak ada fixture di atasnya yang sedang dipakai. Air buangan dapat menyembur keluar.
2. Saluran atau bak kontrol akan dimasuki, atau kepala dimasukkan ke lubang pemeriksaan. Gas dari saluran dapat beracun dan miskin oksigen; ikuti prosedur ruang terbatas dan Bab 1 · Keselamatan.
3. Cairan pembersih saluran akan dicampur atau dituang ke saluran yang masih berisi pembersih lain.
4. Pipa ven akan dipotong, ditutup, atau disambung ke saluran udara gedung, atau ujung ven di atap akan ditutup untuk mencegah bau.
5. Air buangan meluap dari saluran lantai atau lubang pembersih. Hentikan pemakaian fixture di atasnya sampai sumbatan dibersihkan.
6. Sambungan buangan peralatan akan dibuat langsung tanpa celah udara atau penyekat aliran balik yang disyaratkan pabrik.

Salah tafsir yang sering terjadi

"Bau selokan berarti pipa bocor." Penyebab paling umum adalah segel perangkap yang hilang karena penguapan, sifonase, atau tekanan balik.

"Ven hanya untuk membuang bau." Fungsi utamanya menyamakan tekanan agar segel perangkap tidak tersedot atau terdorong.

"Cairan pembersih menyelesaikan semua masalah saluran." Cairan itu tidak memperbaiki ven yang tersumbat atau zona busa.

"Saluran lantai yang tidak pernah dipakai pasti aman." Saluran itu justru paling cepat kehilangan segel karena penguapan.

"Busa di saluran lantai berasal dari saluran itu sendiri." Busa sering datang dari buangan berdeterjen di lantai atas yang mengumpul di kaki pipa tegak.

"Ujung ven boleh ditutup agar atap tidak berbau." Menutup ven membuat segel perangkap di dalam gedung tersedot dan baunya pindah ke dalam ruangan.

Hubungan dengan bab lain

Bab 3 memberi gambaran umum perangkap dan ven, bab fluida statis tekanan kolom air, bab surfaktan busa deterjen, bab fixture dan sambungan peralatan celah udara dan sambungan mesin, Bab 10 · Dishwashing sambungan buangan mesin pencuci piring, bab reaktivitas bahan kimia bahaya pembersih saluran, Bab 17 · Laundry limbah laundry, dan Bab 1 · Keselamatan kondisi berhenti. Bab hidrolika drainase di tingkat berikutnya menghitung kemiringan dan kapasitas pipa buangan.

Latihan dan pembahasan

Untuk setiap soal, tuliskan rumus, hitungan, atau alasannya.

1. Berapa beda tekanan yang ditahan segel perangkap 75 mm?
2. Segel 50 mm menguap 1,5 mm per hari. Berapa hari sampai segel habis?
3. Berapa beda tinggi pipa mendatar 8 m dengan kemiringan 1 persen?
4. Mengapa wastafel di dekat mesin cuci menggelegak saat mesin menguras?
5. Mengapa ujung pipa ven harus berada jauh dari jendela dan masukan udara?
6. Mengapa saluran lantai di ruang laundry yang jarang dipakai berbau, dan bagaimana mencegahnya?

Kunci jawaban beralasan

1. $\Delta p = 1.000 \times 9{,}81 \times 0{,}075 = 736$ Pa, karena segel menahan beda tekanan setinggi kolom airnya.
2. $50/1{,}5 = 33$ hari, setelah itu gas saluran dapat masuk ke ruangan.
3. $8.000 \times 0{,}01 = 80$ mm beda tinggi antara ujung atas dan ujung bawah pipa.
4. Air buangan mesin yang mengalir penuh menarik udara dari pipa cabang yang sama, sehingga tekanan turun dan segel wastafel tersedot; udara yang lewat menimbulkan bunyi menggelegak.
5. Ven membuang gas dari saluran pembuangan; bila ujungnya dekat jendela atau masukan udara, gas itu masuk kembali ke dalam gedung.
6. Segel airnya menguap karena jarang dialiri air; cegah dengan mengisi air berkala, perangkap bersegel dalam, atau pengisi perangkap otomatis.

Referensi