TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 VNITŘNÍ VODOVOD Ing. Stanislav Frolík, Ph.D.
- katedra technických zařízení budov -
1
Vnitřní vodovod • •
systém, zajišťující dopravu pitné vody k jednotlivým výtokům nebo zařízením začíná HUV až po jednotlivé výtokové armatury
•
Systémy rozvodu dle způsobu dopravy : - jednotný systém – pitná voda se rozvádí i pro účely užitkové a provozní - oddílný systém – samostatně pro jednotlivé druhy vod Systémy rozvodu dle tvaru : - větvené – nejčastěji, z hlediska ekonomiky nejméně náročný, tento sytém je však náročný na tlak a může vytvořit úseky s min. odběrem a tím může dojít k zhoršení kvality odebírané vody, - okruhové – tam, kde nutnost plynulé dodávky ( nemocnice, hotely, laboratoře,….) - smíšené – kombinace okruhového a větveného systému, - horní či dolní rozvod - s požárním vodovodem zavodněným ( pod stálým tlakem ) nebo nezavodněným
•
Tam, kde nestačí tlakové poměry ( výškové budovy ) je nutno navrhnout zesilovací stanici s rozdělením na tlaková pásma.
2
1
Systémy rozvodu dle tvaru : VĚTEVNÝ SYSTÉM SPODNÍ ROZVOD
terén
OKRUHOVÝ SYSTÉM
terén
VĚTEVNÝ SYSTÉM HORNÍ ROZVOD
terén
KOMBINOVANÝ SYSTÉM
terén
3
Vnitřní rozvody - dostatečné množství vody - dostatečný přetlak - hygienická nezávadnost - těsnost potrubí a armatur - ochrana proti mrazu a vysokým teplotám - životnost - fce p,t (50 let) , jednoduchá montáž , min. hlučnost Části rozvodu : • ležaté potrubí – vedené ve sklonu do 45o od vodorovné roviny • stoupací potrubí – vedené svisle nebo do sklonu 45o včetně od svislé roviny • připojovací potrubí – potrubí od stoupacího nebo ležatého potrubí k výtokům • cirkulační potrubí – potrubí v okruhu teplé vody pro cirkulaci mezi zdrojem a výtokem Rozvody vody musí být, pokud možno přímé, krátké a přístupné při montáži, izolování a výměně. V neprůlezných kanálech se rozvod pitné vody nesmí vést společně s potrubím ústředního vytápění. Potrubí může být pod podlahou jen tehdy, pokud je vedeno v ochranné konstrukci s možností kontroly ( v chráničce, instalačním kanále, apod. ) 4
2
Schéma vnitřního vodovodu : PŘIPOJOVACÍ POTRUBÍ
HYDRANT
H STOUPACÍ POTRUBÍ
STOUPACÍ POTRUBÍ
uzávěr vodoměr
H
H uzávěr vody zemní souprava
TERÉN vodoměrná sestava
VODOVODNÍ PŘÍPOJKA
LEŽATÉ POTRUBÍ POŽÁRNÍ VODOVOD ZAVODNĚNÝ
POŽÁRNÍ VODOVOD NEZAVODNĚNÝ
PRO ZÁSAH MOBILNÍ TECHNIKY terén
PŘÍVODNÍ POTRUBÍ (VNITŘNÍ VODOVOD) 5
Části vnitřního vodovodu Připojovací potrubí • napojení mezi výtokovou armaturou a stoupacím potrubím (stoupačkou) • vedení většinou v drážce ve zdi, v instalačních příčkách nebo v podlaze • při vedení v drážce ve zdi se nesmí napevno zazdít – z důvodu poškození délkovou roztažností. Jako ochrana proti poškození u kratších rozvodů většinou postačí izolace potrubí (zejména kolen a odboček). Stoupací potrubí • svislá část potrubí propojující jednotlivá podlaží • vedení v instalační šachtě, instalační příčce nebo v drážce ve zdi • připojení na ležatý rozvod musí vyloučit přenos hmotnosti stoupačky na ležatý rozvod a možnost dilatace jak stoupacího potrubí • stoupací potrubí se upevňuje (zpravidla objímkami) většinou podle technických předpisů výrobce tak, aby byla umožněna dilatace potrubí (pevné a kluzné objímky, kompenzace) 6
3
Části vnitřního vodovodu Ležatý rozvod • vedení pod stropem přízemí nebo suterénu (spodní rozvod), v technickém podlaží nebo v posledním podlaží (např. půdě) – horní rozvod • při vedení v nevytápěných místnostech (sklepy, půda) pozor na pokles teploty v zimě z důvodu zamrznutí – teplota nesmí klesnout pod 5°C • ležaté potrubí se zpravidla zavěšuje pod strop a upevňuje se (zpravidla objímkami) většinou podle technických předpisů výrobce tak, aby byla umožněna dilatace potrubí (pevné a kluzné objímky, kompenzace) • potrubí spádováno k místu vypuštění (obvykle VS) ve sklonu 3 promile • umístění uzávěrů a vypouštění tak, aby byla každá stoupačka samostatně uzaviratelná a vypustitelná
7
Společné vedení studené a teplé vody je třeba navrhnout podle těchto zásad : - připojovací potrubí teplé vody se umisťuje nad přip. potrubím studené vody, - při pohledu na armaturu je přívod SV vpravo, - cirkulační potrubí ve stoupacích vedeních se instaluje mezi potrubí studené a teplé vody, - potrubí vedené v drážkách musí zůstat po zakrytí volné ( odnímatelné kryty ), Pro sklon potrubí platí tyto zásady : - mezi místem odvzdušnění a odvodnění je nejmenší sklon potrubí tři promile, - ležaté potrubí SV je třeba spádovat k vodoměrné sestavě nebo domácí vodárně, kde by měla být vypouštěcí armatura, - rozvody teplé vody se spádují k místu zdroje ohřevu ( pokud nejsou vedené společně s potrubím SV ), - úseky, které nelze odvzdušnit do stoupacího potrubí, je třeba odvzdušnit samostatným odvzdušňovacím ventilem, - úseky, které není možné odvodnit funkčními výtoky, musí být odvodňovací armatury.
8
4
Uzávěry na potrubí • • • • • • • • •
hlavní domovní uzávěr objektu – součástí vodoměrné sestavy (pokud je v objektu), pokud je VS v šachtě, potom se umisťuje za obvodovou zdí před každým stoupacím potrubím (delším než 2 podlaží) se umístí uzavírací armatura (kohout) s vypouštěním na připojovací potrubí zásobující samostatnou účelovou nebo bytovou jednotku (spolu s poměrovým vodoměrem) rozsáhlé vnitřní vodovody se dělí uzávěry na menší úseky před související skupiny zařizovacích předmětů (např. pánské WC, dámské WC…) před jednotlivým zař. předmětem připojeným pevně na vodovod (splachovač, stojánková baterie – roháčky) před každým technickým či technologickým zařízením (ohřívač TUV) používají se uzavírací ventily, v současné době ve velké míře též kulové kohouty části vodovodů pro letní provoz, vedené mimo stavební objekt (např. na zalévání) – pokud nejsou chráněny proti zamrznutí – uzavírací armatura s možností vypouštění Uzavírací armatury mají stejnou jmenovitou světlost jako potrubí, na kterém jsou osazeny. Rozměry pojistných zařízení na ohřev vody se určují podle příslušných norem. 9
Ochrana proti hluku: - volba vhodného dispozičního řešení (oddělit hlučný provoz od chráněných zón) - výběr vhodných materiálů, izolací, armatur - pružné kotvení, gumové podložky - dodržování optimálních rychlostí ( max. 2,0 m/s ) - osazení hlučných prvků ( čerpadla, kompresory…) mimo klidovou zónu, izolační stěny - nepropojovat dva byty nebo provozní jednotky
10
5
Měření spotřeby vody – vodoměrná sestava VODOMĚRNÁ SESTAVA (hlavní vodoměr) – slouží pro měření spotřeby vody – součástí vodoměrné sestavy je HUV v objektu : • vodoměr max. 2 m za obvodovou zdí • přístup k odečtení vodoměru • umístění na stěně, výklenek, šachta v podlaze • 400-1200 mm nad podlahou mimo objekt • ve vodoměrné šachtě 900x1200x1500 (dle rozměru VS) • přístup 600x600 • šachta pouze pro sestavu • osazení uzávěru vody do objektu HUO
• • •
PODRUŽNÉ MĚŘENÍ (podružné vodoměry) pro rozdělení spotřeby vody na jednotlivé subjekty neplatí pro ně obecná pravidla musí být přístupné pro odečet a výměnu
11
Měření spotřeby vody
Měření vody : - hlavní (fakturační) vodoměr na přípojce - podružné měření jednotlivých subjektů - sdružené měření soustředěné v jednom místě - zajištění přístupu ke kontrole, odečtu, výměně vodoměru (černý odběr) - vlastnictví vodoměru – náklady na výměnu, kontrolu - ruční x dálkový odečet – záměrné zkreslení informací (zdražení vody apod.)
12
6
Vodoměrná sestava – armatury Přípojkový uzávěr-filtr-redukce-prostor pro vodoměr-redukce-uzávěr HUV-zpětný ventil-vypouštění
13
Charakteristika potrubí charakteristické údaje : * průřez potrubí * jmenovitý tlak * teplota Průřez potrubí ( Diametre Nominal ) DN – smluvní hodnota DN 10,15,20,25,32… Vnitřní průměr …………… d ( mm ) ⇒ přesná hodnota pro hydraulické výpočty Vnější průměr …………… . D x t (mm ) ⇒ vnější průměr x tloušťka stěny DN Měď
10
15
20
25
32
40
12 x 1
18 x 1
22 x 1
28 x 1,5
35 x 1,5
42 x 1,5
16 x 2,3
20 x 2,8
25 x 3,5
32 x 4,5
40 x 5,6
50 x 6,9
16 x 2,2
20 x 2,8
25 x 3,5
32 x 4,4
40 x 5
50 x 5
PP – 3 VPE
Jmenovitý tlak (Presure Nominal ) – maximální provozní tlak za určité teploty PN 2,5 PN6, PN10, PN16, PN25 ….hodnota vnitřního přetlaku v potrubí. PN je desetinásobek hodnoty přetlaku v MPa. Teplota – materiály, spoje a zařízení ve vnitřním vodovodu musí odolávat při poruchách teplotě do 95°C 14
7
Charakteristika potrubí - tlak ČSN EN 806 • • • • • • •
Zásobovací přetlak (SP- service pressure) – vnitřní přetlak v místě napojení VV při nulovém průtoku v přípojce Nejnižší hydrodynamický přetlak ( SPLN – lovest normal service pressure) nejnižší provozní přetlak v místě napojení při vysokém průtoku Provozní přetlak ( OP – operating pressure ) – vnitřní přetlak v daném okamžiku Nejvyšší návrhový přetlak ( MDP – maximum design pressure ) – nejvyšší hydrostatický přetlak, pro který je VV navržen Jmenovitý tlak ( PN – nominal pressure) – maximální hydrostatický přetlak při kterém může být provozován vodovod při dané teplotě Hydrodynamický přetlak ( FP – flow pressure ) – přetlak v daném místě Zkušební přetlak ( STP – systém test pressure) – hydrostatický přetlak, kterým se zkouší VV – nejméně 1,5 násobek přípustného provozního tlaku
Instalace typu A – uzavřený systém rozvodu vody pod tlakem ze sítě nebo čerpací stanice Instalace typu B – nízkotlaký systém rozvodu vody ( není pod tlakem ze sítě nebo čerpací stanice = potrubí od přerušovací nádrže nebo beztlakového ohřívače ) 15
Ochrana proti znečištění pitné vody ČSN EN 1717 zpětný průtok – pohyb vody proti určenému směru průtoku uzavřením • přívodu vody do VV a otevřením níže položené armatury • při úniku vody z poškozeného potrubí • při velkém odběru vody z poddimenzovaného vodovodu zásady ochrany: • VV z veřejného vodovodu nesmí být propojen s jiným zdrojem • zpětný ventil jako součást VS • zpětný a výtokový ventil pod požárním potrubím • armatury se zpětným a přivzdušňovacím ventilem • zpětný ventil u napojení pisoárů přes tlakové nebo automatické zařízení • výtoková armatura u ZP min. 25 mm nad horním okrajem ZP • ochranná jednotka společná pro více výtoků a u výtoku zpětný ventil
16
8
Vnitřní vodovody – tlaková zkouška Zkoušení VV: Po montáži – před napojením na zdroj vody: - prohlídka - tlaková zkouška - konečná tlaková zkouška Tlaková zkouška: - před montáží příslušenství, ZP, armatur - vodou x suchým vzduchem x inertním plynem ( dusík ) - zkušební přetlak = 1,5 násobek provozního přetlaku - stabilizace systému po dobu 12 hodin, pak tlaková zkouška - pokles tlaku za 1 hodinu max. o 20 kPa Konečná tlaková zkouška: - proplach vodou po montáži ZP, armatur a příslušenství - pod provozním přetlakem, dosaženým na začátku zkoušky po dobu 24 hodin - pokles tlaku za 1 hodinu max. o 20 kPa 17
Izolace potrubí zákon č. 177/2006 - vyhláška MPO č. 193/2007 Sb. (2007) • ochrana potrubí • tepelné ztráty • kondenzace
Materiál izolace • • • •
polyetylen polyuretan kaučuk minerání vlákna
18
9
IZOLACE POTRUBÍ zákon č. 177/2006 - vyhláška MPO č. 193/2007 Sb. (od 1.9.2007)
– povrchová teplota IZOLACE je o méně než 20 K vyšší oproti teplotě okolí – u vnitřních rozvodů se minimální tloušťka tepelné izolace (diz – d)/2 stanoví výpočtem – u vnitřních rozvodů plastových a měděných se tloušťka tepelné izolace volí podle vnějšího průměru potrubí nejbližšího vnějšímu průměru potrubí řady DN – u vnitřních rozvodů menšího průměru než DN 10 se při stanovení tloušťky tepelné izolace přihlíží k izolačnímu logicky neřešitelnému rozporu
19
IZOLACE POTRUBÍ VÝPOČTEM JE TŘEBA SPLNIT : max. povrchovou teplotu (max o 20°C než okolí) minimální souč. prostupu tepla izolace minimální tloušťku tepelné izolace
OCEL ½“ (DN15) – iz. 55mm = ∅ 132mm !!!
iz
OCEL 4“ (DN100) – iz. 65mm = ∅ 230mm
iz
20
10
Materiály vnitřního vodovodu charakteristika fyzikálních veličin Materiál
Měrná hmotnost ρ / kg m-3 /
Součinitel drsnosti k
Součinitel tepelné roztažnosti α / mm.m-1.K-1
Součinitel tepelné vodivosti λ /W.m-1.K-1/
Ocel pozink.
7865
1,5 – 2,0
0,011
58
Měď
8930
0,01 – 0,03
0,017
372
lPE
920
„
0,2
0,41
rPE
910
„
0,26
0,41
PP
900
„
0,15
0,24
PVC
1400
„
0,08
0,13
PB
910
„
0,13
0,12
VPE
940
„
0,18
0,3 21
Spojování potrubí • lisování • letování • svařování • šroubové spoje • lepení • přírubové spoje • hrdlové spoje 22
11
Kovy ⊕ vynikající mechanické vlastnosti, odolnost proti změnám teploty ( malá roztažnost ) ⊗ náročnost výroby, opracování, vyšší hmotnost, koroze Ocel – trubky bezešvé ( válcování, tažení ) – závitové nebo hladké svařované – závitové nebo hladké Spoje : svařované, závitové (fitinky), přírubový spoj - z důvodu koroze, > drsnosti a tím malé životnosti, nevhodný materiál pro rozvod vody ⇒ výměna Nerezová ocel – podstatně odolnější než ocel. potrubí ⊕ odolnost proti vlhkosti a působení chemikálií ⇒ odpadá nutnost povrchových úprav ( zinkování, asfaltování ) ⊗ vyšší cena Spoje : svařování, lisované spojky 23
Kovy Litina – pro rozvody vody se dnes používá výjimečně, zejména pro venkovní rozvody, dříve i na vodovodní přípojky Měď – kvalitní materiál ⊕ dlouhá životnost, dobré mechanické vlastnosti umožňující užití tenkostěnných trubek a tvarovek s dobrými hydraulickými vlastnostmi ⇒ malé profily potrubí ⊗ pro rozvody pitné vody – přísná kritéria na kvalitu měděného potrubí ⇒ atest Spoje : pájení – naměkko ( do 450 0C ) - natvrdo (nad 450 0C ) Olovo – historický materiál, pouze opravy stávajících rozvodů
24
12
Plasty – dnes nejpoužívanější materiál, uměle vyráběné materiály, mají celou řadu výhod , ale i nevýhod ! ⊕ ⊕ ⊕ ⊕ ⊕
malá hmotnost snadná opracovatelnost výborné hydraulické vlastnosti ⇒ nemění se během životnosti nepodléhá korozi, přijatelná cena velká životnost – dodržení montážních předpisů !!!
⊗ velká délková roztažnost ⇒ pečlivé uchycení potrubí, kompenzace na potrubí ⊗ mechanické vlastnosti ⊗ malá požární odolnost – při hoření uvolnění škodlivých látek
25
Plasty – použití a spojování Název
Značení
Spojování
Použití
Polyetylen rozvětvený
rPE LDPE
svařování, spojky
SV – přípojky , řady
Polyetylen středněhustotní
MDPE
svařování, spojky
SV – řady
Polyetylen lineární
lPE HDPE
svařování, spojky
SV – řady
Polyetylen síťovaný
VPE PEX
Spojky
SV, TV
Polypropylen Typ 1
PP - 1 PPH
svařování,spojky
SV
Polypropylen Typ 2
PP – 2 PPB
svařování, spojky
SV
Polypropylen Typ 3
PP – 3 PPR
svařování, spojky
SV, TV
Polyvinylchlorid
PVC
lepení, spojky
SV
Polyvinylchlorid chlorovaný
CPVC
lepení, spojky
SV, TV
Polybuten
PB
svařování, spojky
SV, TV
26
13
Kompozitní potrubí - sendvičové, vrstvené • • • • • •
PEX + AL = PEX + lepidlo + Al + lepidlo + PEX PE + Al PPR + Al PB + Al PEX + AVOH ( etylen-vinyl alcohol ) PE- RT + AVOH + PE- RT ( polyetylen s vyšší tepelnou odolností )
Pro rozvody teplé vody, vytápění, kanalizace ( zlepšení hlukových parametrů) - vlastnostmi se blíží kovovým materiálům - vrstvením dochází k vyšší tepelné odolnosti a nižší tepelné roztažnosti
27
Vedení potrubí – kotvení, dilatace ∆l = α . L . ∆t ∆ldélková změna ( prodloužení nebo zkrácení ) α - součinitel tepelné roztažnosti L - délka úseku ∆t - rozdíl teploty prostředí při montáži a teploty media
[ mm ] [ mm ] [ mm . m-1 . K -1 ] [m] [ 0C ]
28
14
POTŘEBA VODY - BILANCE PRŮMĚRNÁ DENNÍ POTŘEBA Qp = q . n q B specifická potřeba vody n B počet jednotek
[l/d] [l/jedn.,d] počet obyvatel do 1000 1000 - 5000 5000 - 20000 20000 - 100000 nad 100000
MAXIMÁLNÍ DENNÍ POTŘEBA Qm = Qp . kd kd B součinitel denní nerovnoměrnosti
kd 1,5 1,4 1,35 1,25 1,15
MAXIMÁLNÍ HODINOVÁ POTŘEBA Qh = Qm . kh kh B součinitel hodinové nerovnoměrnosti kh = 2,1 B soustředěná zástavba kh = 1,8 B roztroušená zástavba z B doba čerpání vody z = 24 hod BBB. bytové objekty z =10 až 12 hod B administrativní budovy
POTŘEBA VODY - plánovaná hodnota, v objektu neslouží k dimenzování SPOTŘEBA VODY - skutečně odebrané (naměřené) množství 29
Potřeba vody - vyhláška č. 120/2011 Sb., kterou se provádí zákon č. 274/2001 Sb., (příloha č.12 - Směrná čísla roční potřeby studené vody) došlo k výraznému snížení potřeby: – bytový fond • pouze studená voda (mimo byt) • studená voda bez tekoucí teplé vody • studená voda s tekoucí teplou vodou
původní
nová
----56 m3 150 l/os,d
15 m3 25 m3 35 m3 100 l/os.d
→
– hotely • pokoj s WC a koupelnou • pokoj bez WC a koupelny
160 m3 440 l/lůžko,d → 40 m3
45 m3 120 l/lůžko,d 23 m3
12 m3 60 l/os,d 16 m3
8 m3 40 l/os,d 14 m3
– kanceláře • pouze výtoky s WC • WC, umyvadla, tekoucí teplá vody
→
30
15
Potřeba teplé vody vyhláška č. 120/2011 Sb. : – hodnoty potřeby vody např. pro bytové domy jsou součtem potřeby studené i teplé vody – pro energetickou náročnost je tedy problematický údaj množství teplé vody • ČSN 06 0320 – množství teplé vody pro návrh zdroje, nikoli reálná spotřeba teplé vody, nevhodný údaj • ČSN EN 15316 Tepelné soustavy v budovách • DIN V 18599 - část 3 - energetická náročnost přípravy teplé vody • vyhláška č. 120/2011 Sb. – směrná čísla spotřeby vody, množství teplé vody určit odborným odhadem • podrobný rozbor provozu, měření vody, fakturační údaje B
31
VÝPOČET VNITŘNÍHO VODOVODU
32
16
Výpočet vnitřních vodovodů - zajištění dodávky požadovaného množství QA o požadovaném přetlaku pminFI do každého odběrného místa
Postup výpočtu (ČSN 75 5455): •stanovení výpočtového průtoku •předběžný návrh světlostí •hydraulické posouzení navrženého potrubí
Postup výpočtu (ČSN EN 806-3)- zjednodušená metoda: - pro RD, BD do 5 NP, admin. budovy do 5 NP, prodejny, polyfunkční domy do 5 NP •rozdělení potrubí na úseky •stanovení součtu výtokových jednotek v úsecích •určení průměru potrubí v úseku podel součtu výtokových jednotek podle tabulky podmínky použití : -běžná instalace (standardní jmenovité výtoky, není nepřetržitá odběr) -požadovaný hydrodynamický přetlak na vstupu budovy (nejméně 100 kPa před výtokem -potrubí nesmí být extrémně dlouhé (pro splnění podmínky 100 kPa) 33
Výpočet vnitřních vodovodů Předběžný návrh světlosti potrubí : •
Stanovení světlosti vychází ze vztahu Qv = S.v, světlost potrubí (vnitřní průměr)
d= •
4Qv π .v
Rychlost proudění vody v potrubí se stanoví s ohledem na největší dovolenou rychlost vody v potrubí a celkovou tlakovou ztrátu ( rozpětí 1,0 až 3,0 m/s podle účelu a materiálu).
34
17
Výpočet vnitřních vodovodů Stanovení výpočtového průtoku QD [l/s] : a) rodinné domy, bytové domy, administrativní budovy, prodejny a jednotlivé koupelny pro jeden hotelový pokoj m QD =
∑Q
2
Ai
⋅ ni
i =1
b) ostatní budovy s převážně rovnoměrným odběrem (např. hotely, zdravotnická zařízení a jesle ) m QD = ∑ f i ⋅ QAi ⋅ ni i =1
c) budovy s hromadným a nárazovým odběrem (např. veřejné lázně, hygienická zařízení průmyslových závodů) m
QD = ∑ ϕi ⋅ QAi ⋅ ni i =1
35
Výpočet vnitřních vodovodů ČSN 75 5455 pdis > pminFI + ∆pe + ∆pWM + ∆pAp + ∆pRF kde
pdis - dispoziční přetlak na začátku počítaného rozvodu [kPa] pminFI – minimální požadovaný přetlak u výtoku [kPa] ∆ pe - tlaková ztráta rozdílem výšek [kPa] ∆pe = h . ρ . g / 1000 ∆pWM – tlakové ztráty vodoměrů [ kPa ] ∆pAp - tlakové ztráty zařízení [ kPa ] ∆pRF - tlakové ztráty třením a vlivem místních odporů [ kPa ] přibližně - ∆pRF = a . Σ ( lj . Rj ) přesně - ∆pRF = Σ ( lj . Rj + ∆pF ) ∆pF = Σξ . v2. ρ / 2000
36
18
