VYSOKÉ UENÍ TECHNICKÉ V BRN FAKULTA STAVEBNÍ JOSEF BERÁNEK A KOL. INŽENÝRSKÉ SÍT STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

VYSOKÉ U ENÍ TECHNICKÉ V BRN FAKULTA STAVEBNÍ

JOSEF BERÁNEK A KOL.

INŽENÝRSKÉ SÍT

STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

Inženýrské sít

© Josef Beránek a kol., Brno 2005

- 2 (181) -

Obsah

OBSAH 1 Úvod .............................................................................................................10 1.1 Cíle ......................................................................................................10 1.2 Požadované znalosti ............................................................................10 1.3 Doba pot ebná ke studiu .....................................................................10 1.4 Klí ová slova.......................................................................................10 2 Vznik a vývoj inženýrských sítí, pojmy a obecn platné vztahy .................11 2.1 Klí ová slova.......................................................................................11 2.2 Obecn o inženýrských sítích .............................................................11 2.3 Historický vývoj ..................................................................................11 2.4 Spole nost a inženýrské sít ................................................................15 2.5 Druhy a rozd lení inženýrských sítí. K d lení inž. sítí lze p istupovat z r zných hledisek. .......................................................................................16 2.6 Hierarchie sítí ......................................................................................17 2.6.1 Posouzení hospodárnosti sít ....................................................18 2.7 Inženýrská sí a liberální trh ...............................................................19 2.8 Autotest................................................................................................19 2.8.1 Klí ............................................................................................19 2.9 Studijní prameny .................................................................................20 2.9.1 Seznam použité literatury ..........................................................20 3 Prostorová koordinace inženýrských sítí......................................................21 3.1 Klí ová slova.......................................................................................21 3.2 Uspo ádání sítí ....................................................................................21 3.3 Koordinace sítí v prost edí m stské zástavby .....................................22 3.3.1 Koordinace s komunikacemi ....................................................22 3.3.2 Koordinace se zástavbou ..........................................................24 3.3.3 Vzájemné vztahy sítí ................................................................26 3.3.4 Vztah sítí k povrchu území.......................................................31 3.3.5 Inženýrské sít a zele ..............................................................32 3.3.6 Vzorové p í né profily .............................................................33 3.4 Vedení sítí mimo zastav ná území......................................................34 3.4.1 K ížení vodních tok ................................................................34 3.4.2 K ížení železni ních tratí..........................................................35 3.5 Poznámky k provád ní inženýrských sítí............................................36 3.6 Studijní prameny .................................................................................38 3.6.1 Seznam použité literatury .........................................................38 4 Sdružené trasy m stských vedení technického vybavení .............................39 4.1 Klí ová slova.......................................................................................39 4.2 Úvod....................................................................................................39 4.3 Sdružené trasy – základní pojmy ........................................................40 4.3.1 Kritéria realizace sdružených tras .............................................42 4.3.2 Trasováni sdružených tras .........................................................42 - 3 (181) -

Inženýrské sít

4.3.3 Tvar a velikost sdružených tras................................................. 44 4.3.4 Funk ní a bezpe nostní požadavky ......................................... 47 4.3.5 Charakteristika prost edí ve sdružených trasách...................... 47 4.4 Stavební-technické ešení sdružených tras m stských vedení technického vybavení ......................................................................... 47 4.4.1 Kolektory .................................................................................. 47 4.4.2 Technické chodby ..................................................................... 53 4.4.3 Technické kanály ...................................................................... 53 4.4.4 Suterénní rozvody ..................................................................... 53 4.5 Trubní a kabelové sít ........................................................................ 54 4.5.1 Vodovodní sít .......................................................................... 54 4.5.2 Plynovodní sít .......................................................................... 54 4.5.3 Tepelné sít ............................................................................... 55 4.5.4 Elektrické silové kabely............................................................ 55 4.5.5 Sít pro p enos informací a potrubní pošta ............................... 55 4.5.6 Stokové sít ............................................................................... 56 4.5.7 Pneumatická doprava tuhého domovního odpadu.................... 57 4.5.8 Rozvod stla eného vzduchu ..................................................... 57 4.6 Výstroj sdružených tras ...................................................................... 57 4.6.1 Výstroj pro uloženi trubních a kabelových vedení ................... 57 4.6.2 Výstroj pro ch zi a dopravu...................................................... 57 4.7 Základní vybavení sdružených tras .................................................... 57 4.7.1 Odvodn ní ................................................................................ 57 4.7.2 Osv tlení a elektroinstalace ...................................................... 58 4.7.3 V trání....................................................................................... 58 4.7.4 Zabezpe ení dopravy osob a materiálu .................................... 58 4.7.5 Dorozumívací systém................................................................ 58 4.7.6 Protikorozní ochrana................................................................. 59 4.8 Zabezpe ování za ízení ...................................................................... 59 4.8.1 M ení a signalizace ................................................................. 59 4.8.2 ídící systém............................................................................. 59 4.9 Bezpe nost.......................................................................................... 59 4.9.1 Zna ení potrubí, kabel a konstrukcí........................................ 59 4.9.2 Požární bezpe nost.................................................................... 60 4.10 Hospodárnost sdružených tras vedení technického vybavení ............ 60 4.11 Shrnutí ................................................................................................ 60 4.12 Autotest............................................................................................... 61 4.13 Studijní prameny ................................................................................ 62 4.13.1 Seznam použité literatury ....................................................... 62 4.13.2 Odkazy na další studijní zdroje a prameny ............................. 62 4.14 Klí ..................................................................................................... 62 6 Vodovody..................................................................................................... 73 6.1 Klí ová slova ...................................................................................... 73 6.2 Úvod ................................................................................................... 73

- 4 (181) -

Obsah

6.3 6.4 6.5

Vodárenské systémy ...........................................................................73 Pot eba vody .......................................................................................74 Zdroje ..................................................................................................76 6.5.1 Podzemní vody ..........................................................................76 6.5.2 Povrchové vody .........................................................................77 6.6 Akumulace ..........................................................................................78 6.7 Rozvod vody .......................................................................................80 6.7.1 Vodovodní ady .........................................................................80 6.7.2 Zásady návrhu ...........................................................................80 6.8 erpací stanice ....................................................................................81 6.9 Materiály a armatury vodovod ..........................................................82 6.9.1 Trubní materiály ........................................................................82 6.9.2 Trubní spoje...............................................................................84 6.9.3 Armatury....................................................................................84 6.10 Studijní prameny .................................................................................87 6.10.1 Seznam použité literatury ........................................................87 7 Stokování......................................................................................................88 7.1 Stokové soustavy.................................................................................88 7.1.1 Jednotná stoková soustava.........................................................89 7.1.2 Oddílná stoková soustava ..........................................................89 7.1.3 Modifikovaná stoková soustava ................................................90 7.2 Materiál stokových sítí........................................................................91 7.3 Tvary a rozm ry stok ..........................................................................91 7.4 Sm rové vedení stok ...........................................................................94 7.5 Výškové uspo ádání stok ....................................................................95 7.6 Objekty na stokové síti a jejich navrhování ........................................95 7.6.1 Vstupní šachty ...........................................................................95 7.6.2 Spojné šachty a komory.............................................................96 7.6.3 Spadišt ......................................................................................96 7.6.4 Skluz ..........................................................................................97 7.6.5 Deš ové vpusti...........................................................................97 7.7 Zp sob dopravy odpadních vod ..........................................................98 7.7.1 Tlaková kanalizace ...................................................................99 7.7.2 Kanalizace podtlaková (vakuová) ............................................99 7.7.3 Maloprofilová kanalizace .......................................................100 7.8 Záv r .................................................................................................101 7.9 Shrnutí...............................................................................................101 7.10 Studijní prameny ...............................................................................101 7.10.1 Seznam použité literatury ......................................................101 7.10.2 Odkazy na další studijní zdroje a prameny............................101 8 Zákonitosti proud ní plyn .........................................................................102 8.1 Klí ová slov ......................................................................................102 8.2 Proud ní plyn ..................................................................................102 8.2.1 Proud ní plynu o nižších tlacích..............................................103

- 5 (181) -

Inženýrské sít

8.2.2 Proud ní plynu o vyšších tlacích ............................................ 103 8.3 Proud ní páry...................................................................................... 103 8.3.1 P eh átá pára ............................................................................. 103 8.3.2 Sytá pára ................................................................................... 103 8.4 Autotest ............................................................................................ 107 8.4.1 Klí ......................................................................................... 107 9 Tepelné sít ................................................................................................ 109 9.1 Klí ová slova ...................................................................................... 109 9.2 Pot eba tepla........................................................................................ 109 9.2.1 Pot eba tepelného p íkonu .................................................... 1153 9.3 Soustava centralizovaného zásobení teplem ................................ 13520 9.3.1 Zdroje.................................................................................. 10320 9.3.2 T íd ní soustav CZT ........................................................... 10321 9.3.3 Spot ebitelské p edávací stanice tepla (PS)........................ 10326 9.3.4 Potrubí tepelných sítí .......................................................... 10328 9.3.5 Uložení potrubí ................................................................... 10331 9.3.6 Podzemní stavební konstrukce tepelných sítí ..................... 10334 9.3.7 Nadzemní vedení ................................................................ 10335 9.4 Tepelná izolace potrubí ................................................................ 10335 9.4.1 Tepelné ztráty ..................................................................... 10336 9.4.2 Návrh izolace ...................................................................... 10336 9.4.3 Druhy izolací ...................................................................... 10337 9.5 Autotest........................................................................................... 1358 9.5.1 Klí ..................................................................................... 10338 9.6 Studijní prameny ............................................................................ 1359 9.6.1 Seznam použité literatury ..................................................... 1359 10 Zásobení plynem..................................................................................... 1369 10.1 Vlastnosti topných plyn ................................................................. 1369 10.2 Pot eba topného plynu ................................................................... 13640 10.2.1 Hodinové maximum................................................................ 138 10.2.2 Ro ní (sezónní) pot eba plynu ............................................... 140 10.2.3 Akumulace plynu ................................................................... 140 10.3 Rozvod plynu ................................................................................. 13643 10.3.1 Ochrann a bezpe nostní pásma............................................. 1384 10.3.2 Plynovody vvtl. ..................................................................... 1384 10.3.3 VTL. (vysokotlaké plynovody)............................................. 1384 10.3.4 STL. a NTL. plynovody........................................................ 1385 10.4 Dimenzování .................................................................................. 13645 10.4.1 Minimální sv tlosti ............................................................... 1385 10.4.2 Rychlosti proud ní plynu...................................................... 1386 10.5 Systémy místního rozvodu plyn ................................................... 13646 10.6 Autotest............................................................................................. 146 10.7 Záv r - studijní prameny.................................................................. 147 10.7.1 Seznam použité literatury ...................................................... 147

- 6 (181) -

Obsah

11.1 Trubní materiály plynovod ...............................................................148 11.1.1 Ocelové potrubí ..................................................................14750 11.1.2 Polyethylenové potrubí.......................................................14751 11.1.3 Úpravy (sanace) starých plynovod ..................................14751 11.2 Armatury .......................................................................................15852 11.2.1 Uzáv ry..............................................................................14752 11.2.2 Odvod ova e .....................................................................14752 11.2.3 Chráni ka ..........................................................................14753 11.3 Objekty na trase ............................................................................15854 11.3.1 Regula ní stanice plynu ....................................................14754 11.4 P dní elektrochemická koroze ......................................................15856 11.4.1 Princip elekrochemické koroze .........................................14757 11.4.2 Ochrana potrubí proti elektrochemické korozi .................14758 11.5 Autotest .........................................................................................15858 11.5.1 Klí ....................................................................................10358 11.6 Studijní prameny ...........................................................................15858 11.6.1 Seznam použité literatury..................................................15858

13 Sanace trubních sítí.................................. Chyba! Záložka není definována. 13.1 Klí ová slova.................................. Chyba! Záložka není definována. 13.2 Cíle ................................................. Chyba! Záložka není definována. 13.3 Úvod............................................... Chyba! Záložka není definována. 13.4 Použitá terminologie ...................... Chyba! Záložka není definována. 13.5 Posuzování technického stavu vodovodních sítíChyba! Záložka není definována. 13.5.1 Základní ukazatele technického stavu vodovodních sítíChyba! Záložka není definována. 13.5.2 Technické prost edky pro lokalizaci únik Chyba! Záložka není definována. 13.6 Sanace vodovodních sítí................. Chyba! Záložka není definována. 13.6.1 P íprava p ed sanací – išt ní vodovodního potrubí a kontrola pr chodnosti ...... Chyba! Záložka není definována. 13.6.2 Odstavení potrubí a do asné zásobování obyvatelstva náhradním zdrojem pitné vodyChyba! Záložka není definována. 13.6.3 Op tovné uvedení sanovaného vodovodního potrubí do provozu – tlaková zkouška a desinfekce potrubíChyba! Záložka není definována. 13.6.4 Metody sanace a výstavby vodovodních sítíChyba! Záložka není definována. 13.7 Plánování sanace vodovodních sítí Chyba! Záložka není definována. 13.8 Posuzování technického stavu kanaliza ních sítíChyba! Záložka není definována. 13.8.1 Základní ukazatele pro hodnocení technického stavu stokových sítí ................... Chyba! Záložka není definována. 13.8.2 Stoková sí a kanaliza ní p ípojky – požadované vlastnosti materiál pro stokové sít Chyba! Záložka není definována. - 7 (181) -

Inženýrské sít

Údržba a išt ní................Chyba! Záložka není definována. Poruchy na stokových sítích a kanaliza ních p ípojkáchChyba! Záložka nen Inspekce, klasifikace a zhodnocení stavu stokového systému.............................Chyba! Záložka není definována. 13.9 Metody sanace stokových sítí a kanaliza ních p ípojekChyba! Záložka není definov 13.9.1 Oprava stokových sítí a kanaliza ních p ípojekChyba! Záložka není definov 13.9.2 Renovace stokových sítí a kanaliza ních p ípojekChyba! Záložka není defin 13.9.3 Obnova stokových sítí a kanaliza ních p ípojekChyba! Záložka není defino 13.9.4 Sanace objekt a šachet na stokáchChyba! Záložka není definována. 13.10 Generel kanaliza ní sít a plánování sanací kanaliza ních sítíChyba! Záložka není de 13.11 Sanace plynovodního potrubí .........Chyba! Záložka není definována. 13.12 Shrnutí ............................................Chyba! Záložka není definována. 13.13 Autotest...........................................Chyba! Záložka není definována. 13.14 Studijní prameny ............................Chyba! Záložka není definována. 13.14.1 Seznam použité literatury.Chyba! Záložka není definována. 13.14.2 Odkazy na další studijní zdroje a pramenyChyba! Záložka není definována 13.15 Klí .................................................Chyba! Záložka není definována. 13.8.3 13.8.4 13.8.5

- 8 (181) -

Obsah

- 9 (181) -

Inženýrské sít

1

Úvod

1.1

Cíle

Inženýrské sít jsou sou ástí tém každého stavebního díla a ovliv ují ím dál tím výrazn ji život vysp lých spole ností. Poslucha i se mají seznámit se zákonitostmi platnými obecn pro inženýrské sít (s výjimkou sítí dopravních), získat první informace o teoriee sítí, encyklopedicky se pou it o struktu e a prvcích jednotlivých inženýrských sítí a hloub ji v novat t m trubním sítím, které v dalším studiu již nebudou probírány, tj. s plynovody a s tepelnými sít mi. Získané znalosti mají budoucímu absolventovi umožnit komplexní orientaci ve stavebnictví a hlubší porozum ní t m vodohospodá ským obor m, které se zabývají trubními sít mi. Jsou základem, na kterém lze rozvíjet specializaci pro plynovody a tepelné sít . Inženýrské sít jsou rovn ž výchozím p edm tem pro inženýrský obor „M stské inženýrství“.

1.2

Požadované znalosti

V souladu se studijním plánem se p edpokládá znalost fyziky, základní hydrauliky, pozemního a vodního stavitelství.

1.3

Doba pot ebná ke studiu

Lze p edpokládat pr m rn 2,5 hodiny na 1 kapitolu.

1.4

Klí ová slova

Jsou vložena do každé kapitoly samostatn .

- 10 (181) -

Prostorová koordinace inženýrských sítí

2 2.1

Vznik a vývoj inženýrských sítí, pojmy a obecn platné vztahy Klí ová slova

Pot eba inženýrských sítí, spolehlivost a zabezpe enost sítí,vodohospodá ské, energetické a telekomunika ní sít , kategorie sítí, hierarchie sítí, hospodárnost sítí, sít a tržní spole nost.

2.2

Obecn o inženýrských sítích

Obecn eší inženýrské sít tyto úkoly: - zásobení vodou, prvo ad vodou pitnou. Dlouho v historii ovšem nebylo rozlišováno p i distribuci vody v sídlech mezi vodou pitnou a vodou užitkovou. Zavlažování pat ilo pouze okrajov k úkol m m stského vodovodu, zem d lské závlahy byly ešeny jinak. - odvedení vod , a to jednak vod splaškových, - kapalných odpad vytvá ených lov kem, - jednak zesílených povrchových odtok srážkových vod. K zesílenému povrchovému odtoku došlo zmenšením zadržovací schopnosti terénu v lidských sídlech, zejména zmenšením vsakovací schopnosti. - odstra ování odpad – o kapalných odpadech bylo pojednáno v p edchozím odstavci. Tuhé odpady jsou odstra ovány potrubím pouze výjime n . - zásobení energií p vodn šlo pouze o energii tepelnou, v historickém vývoji dále o energii pro pohon stroj a pro osv tlení p enos informací : pot eba této sít vyvstala až v návaznosti na rozvoj spole nosti a komplikovanost vztah ve spole nosti. Složitost systém nutných pro fungování m stských sídel si to postupn vyžádala. Zmín né sít vytvá í soustavu m stské technické infrastruktury. Dominantní postavení v této soustav má ovšem sí dopravní, která má rozhodující vliv na topologickém utvá ení (rozložení v terénu) zástavby, a je významným prvkem ovliv ujícím urbanistické ešení sídel. Na rozdíl od uvád ných sítí, které jsou stavebn reprezentovány jako potrubí í kabelové vodi e, má dopravní sí konstruk n odlišný charakter, je jí tudíž v nován samostatný vyu ovací p edm t.

2.3 Historický vývoj Jako první se objevily sít vodohospodá ské, jednak proto, že zásobování vodou bylo nejvíce naléhavým úkolem. I v sou asnosti zabere u primitivních spole enství v aridních oblastech zásobování vodou , a to jejím nošením zna nou ást pracovního dne ženám a d tem. Vodovod tedy uvolnil as pro jiné innosti a dostatek vody umožnil vzestup na vyšší materiální a kulturní úrove . Navíc bylo možno využít zkušenosti ze zem d lství, kdy zavlažovací stavby asov rozvoj m stských sídel p edcházely. • Vodovody: • gravita ní vodovod Assy an 2500 p .Kr.- ecko:

K nutnosti budování vodovod p isp lo zni ení les ( hutnictví, d ev né uhlí + pastevectví ovcí) a - 11 (181) -

Inženýrské sít

vyschnutí lokálních zdroj . K tomu došlo zhruba v 5. až 4. století p . Kr.. Athény v dob rozkv tu, (v dob Periklov ), zásobovalo 18 p ivad . •

Tlakový vodovod v Pergamu, eckém m st na maloasijském pob eží, byl dlouhý 30 km, s výškovým p evýšením 150 m. Materiálem byly olov né trubky tl. st ny 4 cm, uložené v kamenných korýtcích

•

Jerusalem. Pozoruhodná vodohospodá ská soustava zajiš ující pot eby Jeruzaléma vznikla za vlády krále Šalamouna (kolem r. 1000 p .n.l.). Voda jímaná v povodí ek byla nejprve vedena do soustavy t í nádrží (Šalamounovy rybníky), a odtud do m sta. Asi 700 p . Kr byla ražena p ívodní štola v délce 700 m.

•

Etruskové a po nich ímané stav li gravita ní (beztlaké) p ivad e. První vznikl r. 305 p . Kr. – Agua Apia –, v délce 16,6 km . K nejdelším pat í Marcia – r. 145 p . Kr – , délka 92 km, a Tepula – r. 127 p . Kr , délka 189 km. Konstruk n šlo o kamenné žlaby t sn né hydrosilikátovými tmely, n kdy uspo ádané i ve 2 patrech, n kdy „dvoustopé“ , tedy dva paralelní žlaby. Dva d vody vedly k tak rozsáhlým stavbám : jednak pokles vydatnosti místních zdroj v d sledku urbanizace a s tím spojeného mizení les – nap . hvozdu mezi Etrurií a ímem) a zejména nebývalá koncentrace obyvatelstva a nár st pot eby. ím m l cca milion obyvatel. Významných akvadukt bylo 12. V rozd lova ích (castellum) byly 3 p epadové úrovn : • z nejnižší , a nejvíce zabezpe ené úrovn šla p es ve ejné kašny voda

pitná pro obyvatelstvo

• z druhé úrovn pro ve ejné budovy, • z t etí se odebíralo pro soukromé odb ratele

•

20% tras bylo vedeno na mostech.Voda byla zdarma, zásobení bylo politickou záležitostí . Vedlo to k plýtvání. - denní pot eba cca 1 000 000 m3 – tj. 1000 l/obyv/ den. Paradoxní je, že druhotný rozvod v m st , navazující na akvadukty, byl áste n tlakový – z keramických a olov ných trub.

- 12 (181) -


St ední Amerika: Tenochtitlan m l v dob dobytí Špan ly (16 století) více obyvatel než Londýn ( 40.000 obyv)– nejv tší evropské m sto. Ležel uprost ed jezera. P ívod vody byl gravita ní po jedné ze 3 spojovacích hrází, ze m sta Chapultepec. Hráze byly p erušovány propustmi pro lod , p eklenutými zvedacími mosty.

Obr.2.3 Mapa Tenochtitlánu, jezera a hrází z r. 1524 • echy: 12. století - kolem r. 1155 vybudován potrubní vodovod z Jizerek na Vyšehrad. V roce 1348 byl vybudován novom stský vodovod. Rozdíly mezi kolísajícím odb rem a vydatností zdroj jsou ešeny zásobou (akumulací), stavebn jde o vodojemy. D dicem eckých antických vodojem jsou byzantské vodojemy v Istanbulu. Jsou zd né z cihel, celkem jich bylo 70. Nejv tší z nich je cisterna baziliky, zv. „ Potopený palác“. Má 336 nosných sloup , prohlídky se konají na lo kách, v sou asnosti je zarybn ná. Jiným stavebním ešením byly výše zmín né Šalamounovy rybníky, sb rné nádrže nad Jeruzalémem. S nár stem spot eby vody vzrostla i produkce splašk , zástavba ubírala p du pot ebnou k vsakování deš . To byl podn t k výstavb kanaliza ní sít , která n kdy plnila i funkci drenáže zamok eného m stského území, a odvád la splaškové a deš ové vody bu spole n , nebo odd lenými sít mi. • Indie: m stské lokality v povodí Indu – Mohendžo-Daro, Harare aj. Vznikaly na za . 3 tisíciletí p . Kr. P dorys ulic byl pravoúhlý, domy patrn hlavn patrové.

Uprost ed ulice byl krytý zd ný kanál. Ve fasádní st n dom byly otvory, pokra ující drážkou ve zdi a úzkým kanálkem do uli ní stoky (p ípojka, vylévací drážka).

- 13 (181) -

Inženýrské sít

600 Obr.2.4 P í ný ez odvod ovacím kanálem v Mohendžo -Daru ím: stokový systém m sta byl založen patrn etruskými inženýry a sloužil p vodn k odvodn ní bažin mezi 7-mi ímskými pahorky. Nejznám jší je Cloaca maxima rozm r b:h – 4,5/3,6 m. Nejv tší stoky využívány pro lodní dopravu zboží. •

• Perú: hlavní m sto Ink – Cuzco – bylo p ed conquistou odvodn no povrchovou ka-

nalizací, zd nou z p esn tesaných kvádr na sucho, sloužící pro odvedení deš padn i mo i.

, p í-

• Tenochtitlan: domovní žumpy byly vyváženy kanoemi na „plovoucí ostrovy“ i do

koželužen.

• U nás: d m probošta v Ostruhové ulici byl odkanalizován trubní stokou v r. 1340. V

roce 1660 byla v Praze postavena první klenutá zd ná stoka. Vedla od kostela sv. Jind icha k Prašné brán se zaúst ním do m stského p íkopu

Další druhy sítí, energetické a informa ní, se objevily v návaznosti na rozb h pr myslové revoluce na sklonku 18. a na za átku 19. století. Pr myslová výroba vyžadovala v tší p ísun silové i tepelné energie. Plynovody: nejstarší plynovodní síti je z ejm osv tlení ásti Londýna z r. 1813. Se systematickým budování sít pro osv tlení Pa íže bylo zapo ato v r. 1829. Plynárna Karlín byla postavena r. 1847 Rozvod elekt iny: u p íležitosti víde ské Sv tové výstavy r. 1900 byl uskute n n p enos stejnosm rného proudu na 2 km (Fontain).Trasa v.n. z elektrárny Erv nice do Prahy byla zbudována r. 1925 jako první dálkový p enos u nás. Teplovody: za první realizacci se považuje napojení 14-ti bytových dom z centrální kotelny v Lockerportu, USA - r. 1877. Sd lovací sít : telegraf objevil Morse r. 1837, prvenství ve vynálezu telefonu se p i ítá Bellovi v r. 1876.

- 14 (181) -


2.4 Spole nost a inženýrské sít Rozvoj inženýrských sítí je ukazatelem materiální životní úrovn spole nosti, funk nost a spolehlivost sítí vypovídá o ídicích schopnostech vedení spole nosti, a to i na politické úrovni. Není p itom p edur eno, že vysoká míra technického rozvoje spole nosti jednozna n rozhoduje o spolehlivosti sítí, což dosv d ují kaskádové výpadky elektrického proudu, které postihly USA v r. 2002.Spole nost se postupn stává na sítích funk n závislou, a to r znou m rou na r zných sítích. na významu nabývá spolehlivost sítí. Pojem ´spolehlivost´ je zde možno chápat v n kolika významech. P vodn bylo zkoumáno pouze, zda v daném okamžiku sí je, i není poskytovat své služby, a byla snaha vyšet it pravd podobnost t chto stav . To odviselo od toho, jak je který prvek sít funk ní ( vodovody- havarie na uli ním adu). Požadavky na funk nost sít lze vyjád it rovn ž p ípustnou dobou výpadku. U vodovodu to jsou 4 dny, po které je náhradní zásobení považováno za únosné. Pro tepelné sít a plyn je to doba, po kterou objekty neprochladnou tak, že by to zp sobilo technické závady a újmy na zdraví, tj. 3 až 4 hodiny. U elektrické energie se náhled na p ípustnou dobu výpadku liší podle významu lokality a objektu. a to až k požadavku okamžitého záskoku nap . v n kterých nemocnicích. Lze obecn íci, že bezpe nost uživatel (proti zneužití) je (paradoxn ) v nep ímé úm e se zabezpe eností fungování systému. Zabezpe enost (obecn ) s velikostí a provázaností systému roste. (viz níže poruchovost). Nap . zabezpe enost dodávky vody roste s po tem zdroj vody zapojených v systému, a to vedlo k výstavb územn rozsáhlých, provázaných soustav. Pak ovšem jednak kontaminace vody m že postihnout v tší oblast, soustava je zraniteln jší. Dále vede vytvá ení v tších celk k v tší složitosti vazeb prvk systému, a tím – podle Parkinsonova zákona - vzr stá poruchovost. (lépe e eno její pravd podobnost – viz zmín ný et zový výpadek proudu na východním pob eží USA). Jiný význam nabývá spolehlivost, pokud zkoumáme, do jaké míry uspokojuje sí pot eby spole nosti p i plné funk nosti systému (a jeho prvk ), p ípadn s jakým komfortem je uspokojuje. Ve vodárenství to lze demonstrovat na vyšší i nižší kvalit dodávané vody, p ípadn s jakými koncovými tlaky vodu dodáváme. Obdobným problémem je, do míry zabezpe uje sí naše výjime né požadavky. Sít nebývají navrhovány na extrémní stavy, - p ipouští se jejich p etížení, lze hovo it o mí e p ípustného p etížení. Nap . u vodovodu p ipouštíme možnost lokálního p etížení cca 5 minut b hem špi ky odb ru. U stok p ipouštíme p etížení srážkovými vodami (1 x ro n , 1 x za 2 roky u v tších m st), kalkulujeme s možnými škodami zp sobenými p ete ením, a hledáme ekonomicky podloženou p ípustnou etnost p etížení. • V dalším sledu je zkoumána jako spolehlivost možnost a pravd podobnost negativního p sobení sít na okolí (úniky medií – splašk , plynu, horké vody, bludných proud ). Na tvrté úrovni, která se nám otev ela teprve nedávno, zkoumáme, do jaké míry je sí zabezpe ena proti zneužití. Tento náhled se objevil sou asn s mezinárodním terorismem.

- 15 (181) -

Inženýrské sít

2.5 Druhy a rozd lení inženýrských sítí. K d lení inž. sítí lze p istupovat z r zných hledisek.

Dle ú elu je lze lenit na sít : -

vodohospodá ské: vodovody, kanalizace energetické: teplovody, plynovody, rozvody el. energie. sd lovací

Dle konstrukce rozeznáváme sít trubní, a to tlakové i gravita ní, s dutým p í ným ezem, a sít kabelové s plným pr ezem Dle umíst ní rozlišujeme : sít nadzemní, tj. - stožárová (tzv. „venkovní“) vedení elektrické energie, silová i slaboproudá, n které teplovody v pr myslových areálech i na p edm stích. podzemní Dále se rozlišují sít podle jejich kategorie. Jde o roz len ní podle významu kapacitního a územního. Od kategorie (významu) se odvíjí urbanistické nakládání se sítí, zejména definice ochranných a bezpe nostních pásem jednotlivých sítí. Rozeznáváme 4 kategorie sítí. V hrubém len ní dle kategorií hovo íme o sítích dálkových a sítích lokálních. Dálkové sít : jde o sít

• 1. kategorie; - tranzitní sít , které mají nadregionální význam a asto nemají

vazbu k území, jímž prochází. To znamená, že území, kterým sí prochází, není z této sít zásobeno. Zprost edkovávají mezinárodní obchod. U rozvod el. energie jde o tzv. „nad azenou“ soustavu, provozovanou na vvn (velmi vysokém nap tí).U plynovod o sít vvtl - velmi vysokého tlaku, nap p ivad e z Norska i ze Sibi e. U vodovod js to nap . p ivad e pro Brno, vírský a b ezovský. „Místní“ (lokální) sít

• 2. kategorie: - sít oblastního významu .Zásobují region, ale nemají p ímou

vazbu na spot ebitele. To znamená, že mezi tuto sí a spot ebitele je vložena ješt (aspo jedna) kategorie sítí. Jde nap . o : …vedení vvn – rozvodnou soustavu, vedení vn, plynovody vtl. (vysokého tlaku) , vodovodní výtlaky do vodojem , skupinové vodovody, tepelné napaje e z tepláren do p edávacích stanic. • 3. kategorie: - distribu ní sí . Ta má p ímou vazbu na spot ebitele – a to p es 4. kategorii – p ípojky. P íkladem jsou: • uli ní stoky a vodovodní ady, stl. (st edotlaké) a ntl. (nízkotlaké) plynovody, rozvody nn, místní telekomunika ní kabely. • 4. kategorie – spot ebitelské p ípojky. Distribu ní sí nízkého nap tí (n.n.) prakticky nemá p ípojky, kabely 3. kategorie jsou napojovány na seriov propojované domovní sk ín .

- 16 (181) -


Pro azení do kategorií platí následující vztahy: ím vyšší kategorie , tím vyšší provozní parametry sít – nap tí, tlak, teplota. Vyšší provozní parametry umožní postavit sí o nižších investi ních nákladech. • Vyšší provozní parametry jsou pro lov ka, – spot ebitele, - nebezpe né. ím blíže je sí odb rateli, tím nižší kategorie, a tím nižší provozní parametry. S rozvojem techniky vzr stá bezpe nost konstrukcí a systém sítí, v zájmu hospodárnosti se snažíme p iblížit ke spot ebiteli na vyšších parametrech

2.6 Hierarchie sítí Technickým vývojem došlo k vzájemné provázanosti sítí, které se tak dostaly do vztah nad azenosti a pod azenosti , - která sí je na které ( více i mén ) závislá. Vznikla hierarchie. N které ovládací prvky trubních sítí (vodovodních, tepelných, nov ji i kanaliza ních) jsou pohán ny el. energií. Snahou je, aby vše bylo ízeno p es telekomunika ní ( po íta ovou) sí , která se (v tomto smyslu) stává sítí dominantní.

2.7 Hospodárnost inženýrských sítí Ekonomika je nedílnou sou ástí ešení stavebních inženýrských úloh. V p ípad inženýrských sítí bylo vypozorováno n kolik vztah , jimiž se ídí velikost realiza ních náklad na sít . Investi ní náklady na inženýrské sít tvoí významný podíl náklad tém každé výstavby. Krom toho ovliv ují i náklady provozní, a promítají se do cen vodného, sto ného plynu, elekt iny, nebo se stávají sou ástí nájemného. Ve vztahu k bydlení lze definovat tyto vztahy: Procentový podíl inž. sítí na nákladech na komplexní byt (vlastní budova + p íslušející investice technické vybavenosti): - s podlažností (bytové) zástavby klesá. -

S podlažností roste hustota zástavby, na 1 bj. p ipadne menší délka sít .

s velikostí obytného souboru (vyjád enou po tem jeho obyvatel) podíl vzr stá.

S velikostí obytného souboru nar stá jednak rozsah ´hluchých´ míst, ploch, kde na sí není nikdo napojen (nap . park ). Pro v tší po et obyvatel je pot ebná v tší kapacita sít . Ta vzr stá s pr ezem sít (pr m r potrubí, kabelu) zhruba lineárn , cena sít (náklady na 1 m) však roste zhruba exponenciáln . Fungování sít se komplikuje, od jistých velikostí obytného souboru se skokov objevuje nutnost vybavit sí objekty – nap . transformovnami, regula ními stanicemi plynu. To vše náklady zvyšuje.

- 17 (181) -

Inženýrské sít podlažnost

Po et obyvatel obyt. souboru

100

200

500

3

Sit s centrálním zásobením teplem

8,83

9,49

11,3

Sít s plynovodem a kotelnami

6,02

6,59

8,17


8,25

9,15

10,8


5,55

6,21

7,68

Sit s centrálním zásobením teplem Sít s plynovodem a kotelnami

7,44 5,07

8,85 6,02

9,6 6,2


6,49

7,75

9,07


4,4

5,22

6,03

6

8 12

Tab.2.1 Procentový podíl inženýrských sítí na nákladech na komplexní byt Porovnání náklad pro zástavbu bytovými domy a zástavbu rodinnými domky: - pokud náklady na inž. sít pro 6-ti podl. zástavbu bereme jako 100%, pak pro adovou zástavba r.d. ….150 % Pozn.: cenová analyza byla provedena ješt v dob p ed r. 1989. Dnešní ísla by byla pon kud pozm n na, zásada však platí.

Z tabulky dále vyplývá: • investi n je tepelné zásobení plynovody mén nákladné než CZT. Analýza však není komplexní, náklady na kotelny jsou zapo ítány do náklad na objekty.

2.6.1 Posouzení hospodárnosti sít se nem že omezit na posouzení investi ních náklad . Je t eba vzít do úvahy i hlavní provozní náklady, nap .: náklady na erpání vody u vodovod . O hospodárnosti vypovídá tzv. návratnost investice. N = IN / ro . zisk [ roky ] [2.1] kde [2.2] Ro . zisk = P – Vn – Pn – O – Ks P .. p íjmy (nap . vodné) Vn … výrobní náklady (nap . nákup plynu, i úprava vody) Pn … provozní náklady (nap . erpání, údržba) O …. technické odpisy Ks… kapitálové služby

Nap íklad za p íznivou návratnost u plynovodu bylo bráno 8 let.

- 18 (181) -


2.6.2 Postup nákladové optimalizace návrhu inž. sít

.

Spole enskou úlohou inženýra je minimalizovat náklady na po ízení a provoz sít p i zachování její požadované spolehlivosti, zabezpe enosti, p ípadn mí e komfortu. P i sledování investi ních náklad jde o tyto kroky: • Délková optimalizace: hledá se minimální nutná délka sít (v tšinou jde o spole né posouzení sítí 3. a 4. kategorii), s p ihlédnutím k zákonitostem následujícího, druhého, kroku. Pro rozložení sít v terénu je dána predisposice urbanistickým ešením a sítí dopravní. Do tohoto kroku je t eba zakomponovat i hospodárné výškové ešení, zejména u stok, tak, aby nap . p i menší celkové délce sít nebyly díky hloubkám jejího uložení náklady na zemní práce v tší než u jiných alternativ. Tato optimalizace probíhá ješt stále v tšinou zkusmo. • Optimalizace pr ez : hledají se nejmenší pr ezy sít nutné pro její funkci za návrhového zatížení. V sou asnosti se pro tento krok používají matematické modely.

Optimalizace životnosti investice: volbou materiál a postup výstavby. Obecn platí, že vyšší IN vedou k delší životnosti a menším provozním náklad m (nap . údržb ). Menší IN vyvozují kratší životnost, v tší technické odpisy, v tší PN (provozní náklady). Tato optimalizace bývá op t v tšinou zkusmá, i n kdy dokonce podv domá, vyplývající ze zkušeností, bez analýzy. •

2.7 Inženýrská sí a liberální trh Služby poskytované prost ednictvím IS se vymykají b žnému konkuren nímu prost edí. Trh zde není možno pln otev ít, sí vytvá í podmínky pro vznik monopolu. Jsou možná n která áste ná ešení: -

vpustit na sí medium z vícera zdroj (elekt ina, plyn, telekomunikace )

regulovat cenu služby na základ auditu, vyšet ujícího tzv. p ípustnou míru zisku ´ve ejná ruka´ (obec) vlastní sí , a nechá na ni podnikat provozovatele, kterého m že ovliv ovat ( držením akcií, ú astí ve správní rad atp.), p ípadn po ase vyst ídat. Nástrojem pro posouzení schopností provozovatele je tzv. benchmarking, - porovnávání výkonnostních ukazatel . V souvislosti se sít mi se hovo í o oligopolním tržním prost edí, ve kterém se m že pohybovat pouze omezený po et subjekt .

2.8 Autotest 1. Význam inženýrské sít s rostoucím íselným ozna ením její kategorie: a) roste b) klesá 2. Procentový podíl inženýrských sítí na nákladech na komplexní bytovou jednotku s podlažností: a) roste b) klesá 3. Zabezpe enost vodárenského systému s po tem na n j napojených zdroj : a) roste b) klesá c) nem ní se 4.

Provozní parametry sítí s jejich kategorií: a) vzr stají b) klesají

c) nem ní se

- 19 (181) -

Inženýrské sít

5.

Inženýrské sít se za aly rozvíjet: a) sou asn s rozvojem zem d lství b) sou asn se vznikem m stských sídel c) v návaznosti na rozvoj hutnictví železa

6.

Uspokojuje pln spolehlivá sí veškeré odb ratelské požadavky? a) ano b) ne

2.8.1 Klí 1.b, - 2.b, - 3.a, - 4.b, - 5.b, - 6.b

2.9 Studijní prameny 2.9.1 Seznam použité literatury [1] [2]

Kolektiv autor : M stské inženýrství, VUT/CVO, Praha 1996 ihošek, M.: Inženýrský urbanismus, VUT Praha 1981

- 20 (181) -


3


3.1

Klí ová slova

dopravní prostor, inženýrské sít , koordinace, k ížení, prostorové uspo ádání, soub h, vedení

3.2

Uspo ádání sítí

Koordinací inženýrských sítí je myšleno jejich prostorové uspo ádání, umíst ní vzhledem k povrchu terénu, k jejich ochranným konstrukcím, komunikacím, jiným sítím a ostatním stavbám. V rámci koordinace jsou také brány v úvahu vzájemné negativní vlivy sítí. Základním podkladem p i ešení t chto úloh je SN 73 6005 Prostorové uspo ádání sítí technického vybavení.

Obr. 3. 1 Koordinace inženýrských sítí

Vedení inženýrských sítí lze navrhovat jako soust ed né nebo nesoust ed né. Soust ed ným uspo ádáním se rozumí vedení ve •

spole ných trasách – ímž se myslí sm rov i výškov koordinovaná vedení, která se obvykle ukládají do spole ného výkopu. Do spole ných tras jsou ukládána obvykle vedení stejných kategorií. Využitím spole ných tras dochází k efektivn jšímu využití prostoru (podzemí) a k úspo e náklad p i výstavb , v d sledku spole ných výkop (obr. 2), nebo ve

•

sdružených trasách – což jsou kolektory (podzemní kanál), technické chodby nebo kanály a také suterénní rozvody, v nichž jsou uložena sm rov i výškov koordinovaná vedení (kap. 4).

- 21 (181) -

Inženýrské sít

Obr. 3. 2 Úspory výkopu p i ukládání vedení do spole né trasy

P i nesoust ed ném uspo ádání jsou jednotlivá vedení na sob prostorov nezávislé a jejich samostatné trasy je vhodné navrhovat jako koordinované, kdy jsou respektovány vztahy mezi jednotlivými vedeními (nap . minimální odstupy). Nekoordinovaný návrh vedení sít , kdy nejsou brány v úvahu vzájemné vztahy vedení, není žádoucí.

3.3

Koordinace sítí v prost edí m stské zástavby

V prost edí m stské zástavby se vyskytují p evážn podzemní vedení. Nadzemní trubní vedení jsou zastav ných oblastech spíše výjimkou, nadzemní kabelová vedení se vyskytují pouze v oblastech ídké zástavby. Pro podzemní vedení sítí jsou v prost edí m stské zástavby k dispozici m stské komunikace.

3.3.1

Koordinace s komunikacemi

Vedení sítí v zastav ných oblastech se navrhuje soub žn s m stskými komunikacemi v jejich dopravním prostoru. Sít jsou tedy sm rov i výškov vázány na m stské komunikace. Dopravní prostor (obr. 3) je prostor nad komunikací sloužící ve ejnému (dopravnímu) provozu a lze jej rozd lit na: •

hlavní dopravní prostor – je ást prostoru komunikace využívaná pro provoz vozidel a je vymezena volnou ší kou komunikace, která je obvykle závislá na kategorii komunikace ( SN 736110 Projektování silnic a dálnic);

•

p idružený prostor – je ta ást komunikace, která se vyskytuje mezi hlavním dopravním prostorem a arou p ilehlé zástavby, a zahrnuje: zele (trávníky), chodníky, cyklistické stezky, obslužné jízdní pruhy.

Výstavba sítí a také jejich provoz (manipulace, údržba a rekonstrukce) by v p ípad jejich vedení v hlavním dopravním prostoru p inesly asto mnohá ovlivn ní a omezení provozu jiných sítí i provozu na komunikacích (vozovky i chodníky). Trasy sítí proto musí být navrhovány tak, aby zásahy do prostoru komunikací byly pokud možno co nejmenší (prostorov i asov ). Proto mají vždy p ednost ešení bez narušení provozu komunikace.

- 22 (181) -


Pokud jsou sít vedeny v samostatných nebo spole ných trasách, pak se sít p ednostn vedou: •

v nezpevn ných ástech p idruženého prostoru,

•

dále v jeho zpevn ných ástech v po adí chodníky, cyklostezky, obslužné jízdní pruhy,

•

teprve pak v pásech hlavního dopravního prostoru – zde se kladou p ednostn sít vyšších kategorií. Pro ukládání sítí se obecn mají využívat mén významné místní komunikace. Výjimkou jsou stoky, které se obvykle ukládají v ose komunikace. Zde je nutný p íjezd techniky k šachtám. Inženýrské sít nesmí svou polohou bránit opravám, rozvoji a modernizaci komunikací a také nesmí negativn ovliv ovat bezpe nost a plynulost silni ního provozu. Ve smyslu této zásady by m ly být armatury a šachty umis ovány tak, aby jejich poklopy nezasahovaly do jízdní stopy vozidel. Poklopy armatur by m ly být umis ovány tak, aby bylo vhodným zp sobem (nap . vodorovným zna ením, výškov odlišenou plochou) zabrán no parkování motorových vozidel na poklopech armatur.

Obr.3. 3 Komunika ní prostor

V rámci hlavního dopravního a p idruženého prostoru komunikací jsou stanovena zájmová pásma jednotlivých sítí (obr. 4), do nichž jsou p íslušné sít obvykle ukládány. Tato zájmová pásma je vhodné respektovat a trasy sítí navrhovat tak, aby žádné vedení navrhované sít nebo její objekty nezasahovaly do zájmového pásma jiné sít , aby bylo možno další vedení výhledov položit do p íslušného pásma a také aby nedocházelo mezi správci r zných sítí k rozpor m. Pokud n která ze sítí není v prostoru komunikace v bec uložena, je její možné polohu využít pro jiné vedení p i spln ní p íslušných p edpis a se souhlasem správce sít , která se v míst nevyskytuje, a také sousedících sítí. Ve skute nosti se ale vyskytuje mnoho p ípad , kdy - 23 (181) -

Inženýrské sít

není možné zájmová pásma respektovat a ukládání síti je ešeno individuáln podle místních podmínek. Pokud má dojít k vzájemnému k ížení sít a komunikace, pak k ížení má být co nejkratší, pokud možno kolmé a jejich po et co nejmenší. Umis ování sítí je také nutné koordinovat s vybavením komunikací (stožáry osv tlení a signalizace) i tramvajovými trat mi, do jejichž t lesa lze umis ovat trak ní kabely, silové a sd lovací kabely pro pot eby tramvajové trat , drenáže její odvodn ní. Je možné také provést nutná k ížení s tramvajovými trat mi. P i ukládání vedení na most je vhodné sít uložit ve stejném po adí a polohách jako jsou uloženy v komunikaci p ed a za mostem. To však v ad p ípad nelze dodržet a jen nutné zohlednit konstrukci mostu.

3.3.2

Koordinace se zástavbou

Vzhledem k zástavb se sít umis ují v definovaném po adí (obr. 4). Z d vodu minimalizace délky p ípojek a eliminace jejich vzájemného k ížení (v . p ípojek) i k ížení s vozovkou se sít nižších kategorií (3. kat.) ukládají blíže k zástavb , tedy je preferováno vedení sítí nižších kategorií v p idruženém prostoru. Ze stejných d vod je v p ípad husté zástavby preferováno oboustranné uložení sítí nižších kategorií. Naopak sít vyšších kategorií (1. a 2. kat.) jsou ukládány blíže k ose komunikace (hlavního dopravního prostoru), v p ípad jednostranné zástavby podél nezastav né strany komunikace.

Obr.3.4 Zájmová pásma inženýrských sítí

Do p idruženého prostoru komunikace jsou sít ukládány v následujícím po adí (sm rem od áry zástavby):

- 24 (181) -


•

silové kabely – v p ípad oboustranné zástavby se kabely do nap tí 35 kV vedou oboustrann . Spole n se silovými kabely mohou být vedeny trak ní kabely tramvajových tratí (na stran dále od zástavby) a také kabely dispe erského ízení energetických sítí (i optické ve vzdálenosti 50 mm od silových kabel ). Nejmenší vzdálenost silových kabel od zástavby by m la být alespo 500 mm (ozn. y v obr. 4);

•

plynovod – p i oboustranné zástavb a v p ípad pás p idruženého prostoru o celkové ší ce v tší než 3 m má být uložen oboustrann (v ostatních p ípadech jednostrann ). Vzdálenost plynovodu (NTL) od zástavby by m la být alespo 1250 mm (ozn. z v obr. 4);

•

vodovod – podobn jako plynovod m že být uložen oboustrann ;

•

tepelné vedení;

•

sd lovací kabely;

•

stožáry ve ejného osv tlení aj. – kabely pro ve ejné osv tlení, sv telnou a dopravní signalizaci bývají vedeny v pásmu základ stožár ve ejného osv tlení, pop . ve spole né trase s ostatními silovými kabely (do 1 kV).

Na nám stích a otev ených prostranství se vedení ukládá po obvodu obdobn jako na komunikacích s jednostrannou zástavbou, trasa vedení je zde tedy rovnob žná s osou zástavby.

Obr.3.5 Vedení tras sítí p es nám stí

Pro udržení stability objekt zástavby nebo jiných vedení je vhodné (pokud to je to prostorov možné) dodržet vzdálenost Lmin výkopu pro nové vedení od stávajícího objektu: Lmin = kde

H −h , tgϕ

(1)

H … hloubka výkopu, h … hloubka stávajícího objektu, φ … úhel vnit ního t ení zeminy ( SN 73 1001).

- 25 (181) -

Inženýrské sít

Obr.3.6 Minimální vzdálenost okraje výkopu od stávajících objekt

3.3.3

Vzájemné vztahy sítí

R zná vedení sítí bu nejsou v žádném vzájemném vztahu nebo m že nastat jejich soub h i k ížení. V soub hu jsou rovnob žná vedení umíst ná v dopravním prostoru. K ížení je místo, ve kterém se v p dorysném pr m tu protínají vedení sítí. V míst k ížení nesmí být umíst na žádná armatura ani jiný objekt sít . P i soub hu nebo k ížení m že nastat situace, kdy vzájemná vzdálenost vedení je taková, že by mohlo dojít k vzájemnému negativnímu ovlivn ní provozu t chto sítí.

Obr.3.7 Soub h a k ížení vedení

P i vzájemném soub hu sítí nebo jejich k ížení musí být brána v úvahu vzájemná ovlivnitelnost jednotlivých vedení, tzn. musí být dodrženy vodorovné (v obr. 7 ozn. a), resp. svislé (v obr. 7 ozn. b) odstupy (tab. 2 a 3). Odstupy jsou nutné z d vodu bezpe nosti, pokud se sít navzájem nep ízniv ovliv ují a dále také pro vytvo ení pracovního prostoru pro zemní práce p i opravách. P íklady vzájemných negativních vliv sítí jsou uvedeny v následující tabulce. Tab.3.1 Vzájemné negativní vlivy sítí vedení silové kabely

kovová potrubí

teplovod

vodovod

plynovod

kanalizace, kolektor (dutý prostor)

silový kabel

sd lovací kabel

negativní vlivy

úniky proudu z poškozených kabel do p dního prost edí (bludné proudy) zp sobují elektrochemickou korozi kovového potrubí zvyšování teploty vody ve vodovodu (náchylné na množení mikroorganism ) únik plynu do dutého prostoru (nebezpe í výbuchu) magnetické pole kolem silového kabelu indukuje ve sd lovacím kabelu druhotné sekundární proudy, které narušují proudové parametry p enášené informace

- 26 (181) -

0,30

0,80

0,80

0,10

0,30

0,30

0,005 MPa

0,40

0,40

0,40

0,3 MPa

0,60

0,60

0,60

Sd lovací kabely

- 27 (181) -

Vodovodní sít a p ípojky

0,40

0,40

Tepelné sít

0,30

0,70

Kabelovody

0,10

0,30

Stokové sít a kanaliza ní p ípojky

0,50

0,50

Potrubní pošta

0,50

0,50

Koleje tramvajové dráhy

1,00

1,00

Potrubní pošta

0,50

3)

0,40

0,60

0,40

0,30

0,10

0,50

0,50

4)

0,40

0,60

0,40

0,70

0,30

0,50

0,50

4)

0,40

0,60

0,40

1,00

0,30

0,50

0,50

0,40

9)

0,1

0,30

3)

0,3

0,80

3)

0,3

0,80

7)8)

0,80

7)8)

0,80

0,40 9)

0,60

0,6

0,40

0,40

0,40

0,40

0,40

0,40

0,40

0,40

10)

12)

0,40 0,40

12)

0,50

0,50

1,00

0,50

0,30

0,50

0,20

0,30

1,00

0,80

0,40

0,40

1,20

0,50

1,00

1,00

0,40

1,00

1,20

0,60

0,60

0,50

0,60

1,20

13)

2,00

0,50

0,50

0,50

0,30

0,40

1,00

0,60

0,30

0,50

1,00

0,50

1,00

0,60

0,30

0,50

0,50

8)

1,00

1,00

12)

1,00

0,40

0,30

1,00

12)

8)

0,50

1,00

0,60

1,00

0,50

0,40

0,50

1,00

5)

11)

2,00

0,80

0,50

1,00

6)

0,40

0,40

5)

Kolektor


0,20

3)

Kabelovody

0,20

0,20 0,20

Tepelné sít

0,20

0,20

3)


0,15

0,20

0,20

0,3 MPa

0,20

0,15

0,20

4)

Sd lovací kabely

220 kV

0,20

35 kV

3)

Plynovodní potrubí do

0,15

10 kV

220 kV

0,005 MPa

Silové kabely do

15)

0,05

35 kV

1 kV

10 kV

1 kV

Druh sítí



2)

Silové kabely do

Kolektor

Tab. 3. 2 Nejmenší dovolené vodorovné vzdálenosti p i soub hu vedení sítí v m1) dle SN 73 6005

1,00

13)

0,30

1,00

1,00

0,30

0,30

0,30

1,20

0,30

0,20

0,30

1,20

0,30

0,20

0,40

0,40

0,50

0,30

0,20

0,30

0,40

1,00

0,60

0,30

0,30

1,00

1,20

1,20

1,20

1,20

1,20

0,30 0,30 14)

0,30

1,20

14)

0,30

0,30 0,30 1,20

1,20 1,20 1,20

1,20


Inženýrské sít Vysv tlivky k tab. 2: 1) 2)

3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11)

12) 13) 14) 15)

Vzdálenosti se m í mezi vn jšími povrchy kabel , potrubí, stok, ochranné konstrukce nebo kolejnice bližší k vedení. Pro nejmenší vzdálenosti mezi povrchy vysokotlakého plynovodního potrubí a ostatních sítí technického vybavení platí SN 38 6410. Pro vysokotlakou p ípojku do regula ní stanice se vzdálenosti podle tabulky 5 SN 38 6410 zkracují v položkách 2, 3, 4 a 7 na polovinu. Plynovody provedené z lPE – viz technická pravidla COPZ G 702 01. Nechrán né. V technickém kanálu nebo betonových chráni kách. Podle ustanovení SN 33 3300. Až k vn jšímu líci stavební konstrukce. Vzdálenost musí být po dohod s výrobcem kabelu kontrolována výpo tem. Sd lovací kabel v betonové chráni ce zalité asfaltem, délka p esahu chráni ky 1500mm na každé stran od místa ukon ení soub hu. Je-li vzdálenost obou soub žných kabel v tší než 1500mm, ochranné opat ení odpadá. Nebezpe né vlivy vedení vn, vvn a zvn musí být kontrolovány výpo tem podle SN 33 2160. Protikorozní opat ení nutno projednat se správce plynovodu individuáln . Spojové kabely se kladou navzájem voln vedle sebe. Spojové kabely a kabely DR se kladou navzájem ve vzdálenosti 70 mm. Platí pro soub h tepeln nechrán ných kabel a vodních tepelných vedení. P i tepeln chrán ných kabelech možno snížit na 300 mm. Dlouhé soub hy nutno kontrolovat výpo tem. Pro soub h parních tepelných vedení s tepeln nechrán nými kabely platí vzdálenost 2000 mm. P i kabelu tepeln chrán ném v soub hu délky do 200m možno snížit na 800 mm. P i soub hu obou vedení lze vzdálenost snížit po dohod se správci vedení na 400 mm. Po p ešet ení teplotních pom r možno snížit až na 600 mm. Nejsou-li stoky pod dnem kolektoru (podle SN 75 6101: 1995). Mezi trak ními kabely r zné polarity musí být vzdálenost nejmén 0,15 m.

Vzdálenosti odstup (uvedené v tab. 3.2 a 3.3) jsou závislé na charakteru jednotlivých sítí, zp sobu jejich uložení a materiálu. P i soub hu resp. k ížení je nutné dodržet normy platné pro p íslušná vedení. Vzdálenosti se m í od vn jších povrch vedení. Nem žeme-li dodržet p edepsané vzdálenosti vkládáme jednotlivá vedení do ochranné konstrukce (nap . chráni ky). Chráni ka potrubí je trouba, která chrání vodovodní potrubí p i k ížení se železnicemi a silni ními komunikacemi, p i pr chodech konstrukcemi budov a objekt nebo p i k ížení podzemních vedení technického vybavení. Není p ípustné umis ovat jedno vedení soub žn nad druhým. Výše uložená vedení nesmí zat žovat vedení uložená níže. P i k ížení se: •

vodovod nebo vodovodní p ípojky ukládají pod silové a sd lovací kabely, pod plynovod, ale nad stoky;

•

tepelná sí se ukládá nad vodovody, hloubkové kabelovody, stoky, ale pod silové a sd lovací kabely a plynovody. V míst k ížení teplovodu se silovými a sd lovacími kabely a plynovody musí být tepelná sí opat ena izolací ve vzdálenosti 1 m ob ma sm ry od okraje kabel nebo potrubí;

•

plynovod se ukládá pod silová a sd lovací vedení, ale nad vodovodní, tepelné a stokové sít a nad hloubkové kabelovody.

- 28 (181) -

10 kV

0,15

0,15

0,20

0,20

0,80

35 kV

0,20

0,15

0,20

220 kV

0,20

0,20

0,25

4)

0,80

5)

0,30

6)

0,10

6)

0,20

0,30 0,10 0,005 MPa

0,10

0,3 MPa

0,10

9)

4)

0,80

5)

0,30

6)

0,10

6)

0,20

- 29 (181) -

4)

0,40

5)

0,20

0,30

7)

Kabelovody

4) 5)

9)

0,25

0,25

4)

0,10

4)

0,10

4)

6)

0,70

5)

0,10

0,10 10)11)12)

0,80

0,50

0,30

0,10

4)

0,80

0,30

0,30

0,30

5)

0,50

7)

0,30

0,30

0,30

0,50

7)

0,30

0,50

0,30

0,30

0,50

0,10

0,20

0,20

4)

5)

0,40

0,20 0,40

1,00 0,50

4)

0,15

5)

13)

0,10

0,10

0,10

0,15

0,10

13)

0,10

0,10

0,10

0,15

0,10

0,20

0,15

0,15

0,10

0,30

0,30

0,30

0,10

0,10


0,30

0,30

0,50

0,50

0,20

0,50

Potrubní pošta

0,30

0,30

15)

0,10

15)

0,50

15)

0,10

15)

0,50

17)

0,20

17)

8)

10)12)

0,30

0,20

0,10

16)

0,10

0,10

15)

16)

0,10

0,10

0,10

0,20

0,20

0,10

0,20

0,20

0,10

0,20

0,20

0,30

0,10

15)

4) 5) 7)

0,30

0,40

10)12)

0,30

8)

1,00

7)

4)

0,20

1,00

1,00

0,40

13)

0,30

0,20

0,10

0,50


6) 6)

5)

2)

0,10

7)

Kolektor

0,20

0,70

0,50

3)

0,40

13)

0,20

Tepelné sít

6)

0,20

0,40

0,20

6)

0,10

5)

0,40

0,10

6)

4)


6)

0,30

14)

10)11)12)

6)

5)

Potrubní pošta

0,30


0,20

Tepelné 3) sít

0,20


0,15

0,3 MPa

220 kV

0,05

0,005 MPa

35 kV

1 kV

Sd lovací kabely Plynovodní potrubí do

Sd lovací kabely

10 kV

Silové kabely do

1 kV

Druh sítí


Kabelovody

2)

Silové kabely do

Kolektor

Tab. 3.3 Nejmenší dovolené svislé vzdálenosti p i k ížení vedení sítí v m1) dle SN 73 6005

4)

5)

0,50

0,15

0,20 0,10

1,00

1,30

5)

1,00

0,20

15)

0,10

0,20

17)

15)

0,10

0,20

17)

16)

0,50

0,10

0,10

0,30

0,10

0,10 15)

0,10

1,00

0,10 1,00

0,20

17)

1,50

0,15 0,15 0,10

0,10

0,20

0,20

0,30

0,20

0,20

0,10

1,00

1,00

17)

0,20 0,20 1,00

1,00


Inženýrské sít Vysv tlivky k tab.3: 1) 2)

3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13)

14) 15) 16) 17)

Vzdálenosti se m í mezi vn jšími povrchy kabel , potrubí, stok, ochranné konstrukce nebo kolejnice bližší k vedení. Plynovody provedené z lPE: viz technická pravidla COPZ G 702 01 – Plynovody a p ípojky z polyetylénu. Pro nejmenší vzdálenosti mezi povrchy vysokotlakého plynovodního potrubí a ostatních sítí technického vybavení platí SN 386410. Pro vysokotlakou p ípojku do regula ní stanice se vzdálenosti podle SN 386410 zkracují v položkách 2, 3, 4 a 7 na polovinu. Vzdálenosti platí pro vodní tepelná vedení. Pro parní tepelná vedení je nutné vzdálenost stanovit tak, aby byly spln ny podmínky l. 4.7.3 SN 736005. Pro k ížení parního tepelného vedení se sd lovacími kabely se vzdálenost zv tšuje u nechrán ných kabel na 250 mm. Nechrán né. V technickém kanálu nebo betonových chráni kách podle ustanovení SN 333300. Kabel v chráni ce p esahující plynovod na každou stranu o 1000 mm. Pro kabel bez ochranného krytu se zv tšují vzdálenosti takto: p i k ížení ntl plynovodu s kabely do 35 kV na 400 mm, p i k ížení stl plynovodu kabely do 10kV na 1000 mm, s kabely do 35 kV na 1500 mm. P i uložení v chráni ce možno p im en snížit. Až k vn jšímu líci stavební konstrukce. Kabel nižšího nap tí uložen v chráni ce. Kabely vvn uloženy v chráni ce p esahující místo k ížení na každou stranu o 2000 mm. Sd lovací kabely uloženy v betonových žlabech apod., zalitých asfaltem v délce p esahující místo k ížení na ob strany minimáln 2000 mm. Vlivy kabelu vvn na sd lovací vedení kontrolovat výpo tem podle SN 332160. Kabely vvn uloženy pod plynovodem v chráni kách zasypaných vrstvou písku tlouš ky nejmén 300 mm pokrytou 2 vrstvami ochranných krycích desek, v délce p esahující místo k ížení nejmén 1000 mm u ntl plynovodu a 2000 mm u stl plynovodu. Se správcem plynovodu projednat individuální protikorozní opat ení. Spojové kabely navzájem ve vzdálenosti 300 mm, spojové kabely a kabely DR ve vzdálenosti 700 mm. Je-li tepelné vedení v ochranném t lese se vzduchovou mezerou nebo jde-li o kabelovou i kolektor, je nutné plynovod opat it chráni kou p esahující druhé vedení na každou stranu o 1000 mm. K ižuje-li plynovod stokové potrubí v menší vzdálenosti než 500 mm, minimáln však 150 mm, opat í se plynovod trojnásobnou izolací p esahující stokové potrubí na každou stranu o 1000 mm o vyhovující jiskrové zkoušce pro zkušební nap tí 25 kV. Je-li vodovodní potrubí uloženo pod tepelným vedením, kabelovodem i kolektorem, musí být opat eno ochranným krytem. Jinak nejmenší vzdálenost vodovodního potrubí musí být 350 mm.

Vzdálenosti odstup (uvedené v tab. 2 a 3) jsou závislé na charakteru jednotlivých sítí, zp sobu jejich uložení a materiálu. P i soub hu resp. k ížení je nutné dodržet normy platné pro p íslušná vedení. Vzdálenosti se m í od vn jších povrch vedení. Nem žeme-li dodržet p edepsané vzdálenosti vkládáme jednotlivá vedení do ochranné konstrukce (nap . chráni ky). Chráni ka potrubí je trouba, která chrání vodovodní potrubí p i k ížení se železnicemi a silni ními komunikacemi, p i pr chodech konstrukcemi budov a objekt nebo p i k ížení podzemních vedení technického vybavení. Není p ípustné umis ovat jedno vedení soub žn nad druhým. Výše uložená vedení nesmí zat žovat vedení uložená níže. P i k ížení se: •

vodovod nebo vodovodní p ípojky ukládají pod silové a sd lovací kabely, pod plynovod, ale nad stoky;

•

tepelná sí se ukládá nad vodovody, hloubkové kabelovody, stoky, ale pod silové a sd lovací kabely a plynovody. V míst k ížení teplovodu se silovými a sd lovacími kabely a plynovody musí být tepelná sí opat ena izolací ve vzdálenosti 1 m ob ma sm ry od okraje kabel nebo potrubí;

•

plynovod se ukládá pod silová a sd lovací vedení, ale nad vodovodní, tepelné a stokové sít a nad hloubkové kabelovody.

- 30 (181) -


3.3.4

Vztah sítí k povrchu území

Vzhledem k povrchu území mohou být sít nadzemní nebo podzemní. Z níže uvedených d vod se v tšina vedení ukládá s výhodou do podzemní. V tomto smyslu je p edepsáno pro jednotlivé typy podzemních vedení minimální (tab. 4) a maximální krytí. Krytí je svislá vzdálenost od horního povrchu komunikace nebo povrchu upraveného terénu k vn jšímu povrchu vedení i jeho ochranné konstrukci. Krytí tedy zahrnuje tlouš ku zeminy a tlouš ku zpevn ní povrchu terénu (konstrukce vozovky, chodníku, …) nad vedením. Krytí podzemních vedení souvisí s ochranou p ed nep íznivými vlivy jako jsou: • • • • •

statické p sobení: o stálého zatížení od zeminy; o nahodilého zatížení od provozu na povrchu; dynamické ú inky provozu na komunikacích; mechanické poškození; mráz; podzemní voda.

Vedení má být uloženo tak hluboko, aby nebylo vystaveno ú ink m nahodilého zatížení od provozu na komunikaci, avšak ne tolik, aby nedošlo k narušení vlivem tlaku zeminy. Tab.3.4 Nejmenší dovolené krytí podzemních sítí dle SN 73 6005 Nejmenší krytí

Druh sít

Silové kabely do

2)

Volný terén

1 kV

0,35

1,00

0,35/0,70

10 kV

0,50

1,00

0,70

35 kV

1,00

1,00

1,00

220 kV

1,30

1,30

1,30

6)

dálkové optické

0,90

7)

0,50 0,40

dálkové

0,50

Tepelné sít Kabelovody Stokové sít a kanaliza ní p ípojky

0,90

9)

místní

Vodovodní sít

Kolektor

7)

0,40

Plynovodní potrubí

Potrubní pošta

4)

Vozovka

místní Sd lovací kabely

3)

Chodník

10)

0,90

1,20

11)

13)

0,80

1,00 12)

1,00-1,60 0,50 14)

0,60

16)

1,00

0,70 0,50

1,50

5)

0,60 8)

0,60/0,90 0,60 1,00 11)

0,80

12)

1,00-1,60

1,00

0,50

1,00

0,60

16)

1,80

1,00 13)

1,00

16)

1,00

0,70 0,50

Vysv tlivky k tab. 4: 1) Vzdálenosti se m í mezi vn jšími povrchy kabel , potrubí a ochranné konstrukce. 2) Do této kategorie pat í všechny pásy p idruženého prostoru, které neslouží provozu nebo stání vozidel.

- 31 (181) -

Inženýrské sít 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) 15) 16)

Do této kategorie pat í všechny pásy a pruhy pro provoz a stání vozidel. Krytí je nutné p izp sobit konstrukci vozovky. Mimo souvislou zástavbu. Kabely nebo ochrany proti mechanickému poškození podle SN 341050. P i rekonstrukci elektrorozvodných za ízení na vyšší provozní nap tí lze u již uložených kabel 3 kV až 6 kV snížit na nezbytnou dobu jejich krytí až na 0,35 m. U rychlostních komunikací nejmén 1,2 m. Koaxiální kabely. P i spole né pokládce dálkového a místního optického kabelu (trubek) je minimální krytí 0,5 m. U rychlostních komunikací a silnic I. t ídy je krytí 1,2 m. Krytí plynovodu do 0,3 MPa lze snížit podle SN 386413. Podle místních podmínek s využitím ustanovení SN 755401 a SN 755402 o závislosti hloubky uložení na tepeln izola ních schopnostech p dy a jmenovité sv tlosti potrubí. V od vodn ných p ípadech i mén . U povrchových kabelovod místní sít možno snížit až na 0,4 m. V technicky zd vodn ných p ípadech z d vod p ekážky v trase potrubí lze se souhlasem plynárenského podniku, silni ního správního orgánu a správce komunikace snížit krytí plynovod do p etlaku 0,3 MPa, vedených v zastav ném území m st a obcí na 0,6 m. Doporu ené minimum.

Vzhledem k nižšímu nahodilému zatížení lze vedení pod chodníky ukládat do menších hloubek než pod vozovkou. Minimální krytí (tab. 4) je nutné dodržet také z hlediska tepeln izola ní funkce zeminy p i nízkých teplotách. D ležitým faktorem ovliv ujícím krytí je podzemní voda. Hloubka vedení musí být stanovena s ohledem na polohu hladiny podzemní vody. P i stanovení velikosti krytí je nutné zvážit i ekonomické hledisko – s rostoucí hloubkou výkopu rostou náklady na výstavbu. P íliš velké krytí zp sobuje: • •

obtížnou identifikace sít v terénu; obtížné a nákladné výkopy p i haváriích a opravách;

•

u plynovod možnost neidentifikovatelného úniku z poškozeného potrubí do mén pravd podobných sm r .

V hloubce 0 – 0,35 m pod povrchem nebývá vedeno žádné vedení. V tšina sítí bývá vedena v hloubkách 0,4 – 1,6 m. Nejhloub ji bývají uloženy stoky (až do hloubky 4 m i více) kv li požadavku gravita ního odvodn ní nejnižších podlaží p ilehlých budov (viz obr. 8).

Obr.3.8 Výškové uložení sítí

3.3.5

Inženýrské sít a zele

Stromy a k oviny mají vyhrazeno pásmo spole n se stožáry ve ejného osv tlení (u obrubníku), pokud je ší ka p idruženého prostoru nad 4,5 m. P i navrhování tras sítí nebo výsadby strom je nutné dodržet vzdálenost vn jšího povrchu vedení nebo jeho ochranné konstrukce od osy strom (1,0 – - 32 (181) -


1,5 m) tak, aby nedošlo k narušení provozu vedení (biologickou korozí, pronikáním do hrdel) a naopak aby také nedošlo k narušení vegeta ních podmínek strom (výkopem). Ve stísn ných prostorových podmínkách však mají p ed vegetací p ednost sít 3. kategorie. V hygienicky ohrožené oblasti (z rozhodnutí hygienika) má p ednost zele , nap . jako protihluková a proti emisní bariéra.

Obr.3.9 Vzorový p í ný profil – 7m

3.3.6

Vzorové p í né profily

P i návrhu prostorového uspo ádání inženýrských sítí v dopravním prostoru m stských komunikací lze orienta n vycházet z tzv. vzorových p í ných profil . Umíst ní dané sít do profilu komunikace závisí na celkové ší ce dopravního prostoru. Do nejužších ulic (obr. 9) jsou ukládána vedení nižší kategorií, kdy je možné pro nedostatek prostoru ukládat vedení nižších kategorií do pásu hlavního dopravního prostoru. Naopak v širších ulicích (obr. 10) m že být uloženo i více vedení stejného druhu (nap . oboustrann i více kategorií sou asn ).

Obr.3.10 Vzorový p í ný profil – 15 m

- 33 (181) -

Inženýrské sít

3.4

Vedení sítí mimo zastav ná území

Prostorové umíst ní vedení mimo zastav ná území souvisí p ímo s umíst ním stavebních objekt p íslušných dané síti (nap . erpací a regula ní stanice, armaturní komory, …). Trasu vedení navrhujeme pokud možno po nejkratší spojnici mezi t mito objekty (nap . úpravna vody a vodojem), v p ístupném nezpevn ném povrchu, v blízkosti komunikace i lesní cesty, aby byla umožn na dostupnost mechanizace p i výstavb , provozu, údržb a opravách. V extravilánu je asto využívána pro vedení tras sítí topologie silnic nižší kategorie (t ídy II, III). Sít jsou však vedeny mimo ochranné pásmo komunikace. Inženýrské sít se navrhují mimo ochranná pásma silnic. Ochranné pásmo dálnic a rychlostních komunikací mimo zastav ná území je 100 m od osy p ilehlého jízdního pruhu, u silnic I. t ídy 50 m, II. t ídy 25 m, III. t ídy 20 m a u komunikací nižšího významu 15 m. V p ípad významn jších komunikací se vyhýbáme soub hu, pokud je nutné k ížení, pak ho navrhujeme co nejkratší (kolmé). U mén významných komunikací je p ípustné k ížení pod úhlem 60°. Je vhodné vyhýbat se takovému terénu, ve kterém by bylo obtížné provád t zemní práce (horniny, bažina, lesy, strmé svahy, …). Dále se snažíme minimalizovat sm rové a výškové lomy. P i návrhu trasy nového vedení je nutno zohlednit stávající inženýrské sít a jejich ochranná pásma. P i návrhu trasy je též nutno v ur itých p ípadech zohlednit dostupnost zdroje elektrické energie (nap . z d vodu osazení uzáv r s elektropohonem).

3.4.1

K ížení vodních tok

K ížení vedení s vodními toky (v zastav ném území i mimo) je možné ešit: •

nadchodem, kdy lze využít: o silni ní mosty (nikoliv železni ní), kdy konstrukce vedení musí být nad hladinou Q100 p íslušného vodního toku; o jednoú elové trubní mosty (obr. 11), jejichž konstrukce m že být samonosná, kdy nosnou konstrukci tvo í pouze vlastní vedení (používá se zpravidla do ší ky toku max. 30m), p íhradová nebo záv sná; o podchodem nebo shybkou (obr. 12).

P i využití nadchodu hrozí poškození vedení (vandaly, mrazem, bleskem, …) a v p ípad vodovod a teplovod je nutné použít teplenou izolaci. Na po átku a na konci p echodu vodního toku by m la být vedení osazena uzáv ry, v p ípad nadchod také kompenzátory (pokud je to nutné).

- 34 (181) -


Obr.3.11 Nadchody vodních tok : a – samonosný, b – p íhradový, c – záv sný

V p ípad ešení k ížení podchodem (resp. shybkou) je p edepsáno krytí (vzdálenost mezi vn jším povrchem vedení, pop . jeho ochrannou konstrukcí, a dnem koryta toku) 1,2 m u splavných tok a 0,5 m u nesplavných tok (amin v obr. 12). P i navrhování podchod pod vodním tokem je ú elné vést n kolik sítí ve sdružené trase.

Obr.3.12 Vodovodní shybka

3.4.2

K ížení železni ních tratí

P i soub hu vedení a železnice musí být vzdálenost vn jšího povrchu vedení nebo jeho ochranné konstrukce od osy krajní koleje drážního t lesa minimáln 4m a od hrany násypu minimáln 2m (obr. 13). K ížení sít se železnicí má být provedeno v pravém úhlu, p i emž vedení se ukládá do ochranné konstrukce odolné korozi (chráni ka, podchod, kolektor, …), aby bylo možné vedení vyjmout bez porušení drážního t lesa. U trubních vedení je vhodné navrhnout pr m r chráni ky, aby v p í ném ezu vznikla mezi vn jším povrchem potrubí a vnit ním povrchem chráni ky byla rovna 1,2 násobku pr tokové plochy potrubí. Sklon potrubí i chráni ky má být minimáln 0,3 %. U potrubí s pr tokem vody je ochranná konstrukce z izována i z d vodu ochrany t lesa dráhy p ed podmá ením p i úniku vody.

- 35 (181) -

Inženýrské sít

Kovová potrubí v blízkosti dráhy musí být dostate n chrán na proti korozním ú ink m bludných proud . P i výkopových pracích není p ípustné ohrožení stability železni ního násypu.

3.5

Poznámky k provád ní inženýrských sítí

P ed provád ním výstavby, rekonstrukce, inspekce nebo lokalizace míst poruch vedení inženýrských sítí je nutné zjistit a vyty it polohu stávajících podzemních i nadzemních vedení.

Obr.3.13 Kanaliza ní potrubí poškozené p i provád ní jiného vedení

P i jakékoliv manipulaci s libovolným vedením nesmí být poškozeno jiné vedení, proto pro jednotlivé druhy podzemních i nadzemních vedení platí ochranná a bezpe nostní pásma. Vedení k ižující výkop je nutné zabezpe it proti pohybu a poškození (zav šením, podep ením nebo podezdívkou). Podzemní vedení mohou být provád na: •

v otev eném výkopu, kdy je používána b žná mechanizace, jsou však vysoké nároky na plochu staveništ , pracuje se s velkými objemy zeminy a po dobu provád ní prací bývá výrazn narušeno životní prost edí. Otev ený výkop m že mít st ny šikmé (zá ezy, jámy) nebo svislé (rýhy, jámy, šachty);

- 36 (181) -


•

bezvýkopov , kdy práce jsou provád ny s minimálními výkopy a ovlivn ní provozu na povrchu terénu je také výrazn nižší než v p edchozím p ípad .

Obr.3.14 Provád ní otev eným výkopem a bezvýkopov

P i volb typu provád ní nebo tvaru výkopu jsou zvažovány mnohé faktory, nap . hospodárnost provád ní výkopu, rozm ry výkopu (ší ka i hloubka), velikost prostoru využitelného pro výkopy, ovlivn ní stability okolních objekt , možnost nasazení mechanizace, hustota sítí v daném míst , … V zastav ném území je v tšinou nemožné p edevším z d vodu nedostatku místa použít otev ený výkop se šikmými st nami. Pokud je vedení provád no otev eným výkopem p evážn jsou používány výkopy se svislými st nami, zde je však asto nutné použít pažení. V p ípad výkopu se šikmými st nami (obvykle mimo zastav ná území) jsou dány sklony svah pro jednotlivé typy zemin (tab. 5). Tab.3.5 Orienta ní sklony svah (do hloubky 3m) Druh zeminy Soudržné

hlína jíl spraš hlinitý písek pís itá hlína Nesoudržné písek jílovitý písek balvanitý št rk pís itý št rk ostrohranný št rk jílovitý št rk Horniny pevné st edn zv tralé

Do asný výkop 1: 0,25-0,5 1: 0,25-0,5 1: 0,25-0,5 1: 1 1: 1

Sklon svahu Trvalý výkop 1: 1,25 1: 1,5 1: 1,25 1: 1,25 1: 1,25 1: 1,75 1: 0,50 1: 0,75 1: 1 1: 1,25 1: 0,25 5: 1 3: 1

Násyp 1: 1,5 1: 1,5 1: 1,25 1: 1,25 1: 1,25

Ší ka dna výkopu je závislá na profilu ukládaného potrubí a má bát taková, aby byla umožn na montáž potrubí (tab. 6). Tab.3.6 Ší ka dna výkopu pro ukládání vedení inženýrských sítí Profil potrubí DN ≤ 500 > 500

hutn ný obsyp d + 600 min 800 d + 1000

Ší ka dna výkopu nehutn ný obsyp trouby spojované trouby spojované v rýze v montážních jamách d + 500 d + 400 min 700 min 500 d + 600 d + 400

d .. nejv tší vn jší pr m r trouby

- 37 (181) -

Inženýrské sít

Vysoká hustota sítí asto tém znemož uje nasazení tradi ních technologií provád ní sítí. Použití bezvýkopových technologií p i provád ní inženýrských sítí p ináší nesporné výhody v prost edí m stské zástavby. Rozmach bezvýkopových technologií s sebou p ináší mnohá moderní ešení, která jsou asto odlišná od zažitých zvyklostí. Nap . v N mecku je vyvíjena tzv. „paralelní bezvýkopová metoda“ (ParalleleNo-Dig-Technik), kdy m že být sou asn zatahováno n kolik druh vedení ve spole né trase. Jednotlivá vedení jsou vzájemn svázána po ur itých vzdálenostech kovovou objímkou (obr. 16). Tímto ale nejsou dodrženy mezi jednotlivými vedeními odstupy p edepsané SN.

Obr.3.15 Zatahování potrubí technologií Parallele-No-Dig-Technik. Ukázky n kterých typ objímek

3.6

Studijní prameny

3.6.1

Seznam použité literatury

[1]

SN 73 6005: 1994 Prostorové uspo ádání sítí technického vybavení

[2]

ŠRYTR, P. a kol.: M stské inženýrství (1). Praha: Academia, 1998, ISBN 80-200-0663-X.

- 38 (181) -

Sdružené trasy m stských vedení technického vybavení

4


4.1

Klí ová slova

Vedení technického vybavení, sdružená trasa, kolektor, profil kolektoru, d lení kolektor , trasování kolektoru, technická chodba, technicky kanál, suterénní rozvod, kolektorová p ípojka, trubní a kabelové sít , kritéria realizace sdružených tras, trasováni sdružených tras, tvar a velikost sdružených tras, stavební ešení.

4.2

Úvod

Za átek výstavby primárních (hlavních rozvod ) kolektor v Brn byl v roce 1973, kdy byly ešeny problémy rekonstrukce komunikací a s nimi spojené obtíže obnovy hlavních ád inženýrských sítí (kolektor Dornych – K enová) (obr. 4.1). V rámci rekonstrukce komunikací pokra ovalo rozši ování o další úseky (nap . Jugoslávská, Cejl, Malinovského nám stí a další). Pro hlavní trasy (primární) se rozm r ustálil na kruhovém profilu o pr m ru 5,10 m s rovným dnem o sv tlé výšce 4,0 m a uložením 20 – 30 m pod terénem.

Obr.4.1 Primární kolektory v Brn

V sou asné dob je kladen v tší d raz na stavbu distribu ních (sekundárních kolektor – distribu ní rozvody) v historickém jádru m sta, které jsou propojeny se stávajícím primárním systémem.

- 39 (181) -

Inženýrské sít

Dosavadní zkušenosti ukazují, že kvalitn jším a bezpe n jším ešením sítí technického vybavení je uložení do sdružené trasy tj. nap . do kolektoru. Hlavní výhody ukládání m stských vedení technického vybavení do kolektoru: • prodloužení životnosti potrubí a kabel ; • umíst ní v tšího po tu vedení v pom rn malém prostoru; • nenarušení provozu na komunikacích p i ukládání nových vedení, opravách a rekonstrukcích; • minimálními zásahy do povrchu, tedy bez ovlivn ní života v centru m sta hlukem, prašností, výkopy a staveništní dopravou; • zlepšení podmínek provozu sítí (možnost pravidelné kontroly jednotlivých vedení, ochrana p ed korozí atp.).

4.3

Sdružené trasy – základní pojmy

V centrech a historických ástech m st, kde je charakteristická sí úzkých ulic a je kladen d raz na kvalitní povrch, bezpe nost provozu v etn nep erušování p ší i automobilové dopravy, je vhodné využívat sdružené trasy m stských vedení technického vybavení. Základní normou, která upravuje problematiku vedení technického vybavení ve sdružených trasách je SN 737505 – Sdružené trasy m stských vedení technického vybavení, která stanovuje p edpoklady pro využití prostor kolektor a technických chodeb pro vedení technického vybavení.

Sdružená trasa je sm rové a výškové koordinované sjednocení minimáln dvou podzemních vedení uložených do: - kolektoru; - technické chodby; - technického kanálu; - suterénních rozvod .

Za sdružené trasy lze považovat i jednoú elové nap íklad kabelové tvárnicové trasy pro n kolik majitel i provozovatel stejného nap tí (VN, NN nebo slaboproudu).

Kolektor je objekt, zpravidla podzemní, realizovaný jako samostatná (stavebn od ostatních staveb odd lená) pr chozí liniová stavba. Jeho využití je možné pro všechny kategorie vedení technického vybavení. Vedení technického vybavení jsou tak p ístupné pro stálou kontrolu, opravu a údržbu. P ípadné závady se odstra ují p ímo v kolektoru a bez porušení komunikací. - 40 (181) -


Technická chodba je pr chozí prostor v budov , stavebn související s konstrukcí budovy, ale provozn od ní odd leny a zpravidla umož ující pr chozí propojení mezi sousedními, navzájem p ilehlými budovami. Technicky kanál je samostatná, stavebn od ostatních staveb odd lená, nepr lezná liniová stavba, jejíž stropní desky mohou být až v úrovni komunikace i upraveného terénu ve ejného prostoru. Suterénní rozvod je vymezený pr chozí prostor v suterénu objektu pro ukládání vedení, který je bezpe n stavebn odd leny od ostatního suterénního prostoru alespo m íží, nebo drát ným pletivem apod. Mezi objekty se souvisejícími rozvody nemusí být pr chod pro obsluhu.

Sdružená trasa se skládá z t chto ástí: •

ásti stavební (liniový objekt technického vybavení);

•

trubních a kabelových vedení;

•

výstroje;

•

vybavení v etn zabezpe ovacího za ízení.

Stavební ást sdružené trasy se skládá z t chto ástí: •

vodorovných podzemních prostor (tj. vlastní chodby, kanály, stoly, tunely; technické, armaturní a kabelové komory, podzemní ventilátorovny);

•

svislých podzemních prostor (tj. vstupní, únikové, armaturní, montážní, v trací šachty, erpací jímky);

•

p idružených pozemních staveb budovaných pro pot eby zajišt ní provozu (nap . dispe ink, transformovaný, nadzemní ventilátorovny, výdechy a sání vzduchotechniky, strojovny výtahu).

Sdružené trasy mohou být podle zp sobu výstavby: •

ražené (zejména kolektory pro sít I. - II. kategorie - tzv. primární /hlubinné/ a III. - IV. kategorie tzv. sekundární /podpovrchové/ pro více médií situované ve starší zástavb );

•

hloubené (zejména kolektory situované v nových rozvojových plochách /sídlištní/, kde jejich z ízení nelimituje výstavba jednotlivých objekt ).

- 41 (181) -

Inženýrské sít

4.3.1

Kritéria realizace sdružených tras

Rozhodnutí o realizaci sdružených tras v daném území je podmín no vyhodnocením urbanistických prostorových, funk ních, p írodních, technických, realiza ních, asových a ekonomických hledisek konkrétního prostoru.

Ve sdružených trasách musí být zajišt na: •

bezpe nost osob;

•

bezpe ný a spolehlivý provoz;

•

p ehlednost ukládaných vedení;

•

optimální rezerva úložného prostoru;

•

mechanizace montáže a vým ny vedení technického vybavení;

•

pr b žná kontrola, umož ující p edcházení nebo minimalizaci škod;

•

operativní údržba a možnost urychleného odstra ování poruch a jejich následk ;

•

možnost vým ny výstroje nebo jednotlivých detail za provozu;

•

hospodárnost celé koncepce.

4.3.2

Trasováni sdružených tras

Projekt sdružených tras vedení technického vybavení je nutno situa n i výškov koordinovat s veškerou sou asnou (zachovávanou) a plánovanou výstavbou v podzemních úrovních (v souladu s SN 73 6005) a pozemními komunikacemi. Hloubka uložení sdružených tras se ídí v první ad technickou pot ebou sítí, které jsou ve sdružené trase vedeny. V obytném území se kolektory umis ují p edevším do ploch, které nejsou ur eny k zastav ní, nebo do zelených pás . Není-li možné umístit kolektor do t chto míst, umís uje se pod chodník. Pod vozovku se umis uje v krajních p ípadech, kdy jej nelze umístit vhodn ji, a p i nutných k ižováních.

Kolektor m že být veden též pod objektem, technickým nebo jiným podzemním podlažím objektu a v takových p ípadech nabývá charakteru technické chodby nebo hlubinného kolektoru. Trasa kolektoru má mít co nejmén lom , odbo ení a k ižování. Lomy trasy mají být v pravém úhlu a mají být využity ke kompenzaci tepelné roztažnosti potrubí. P i soub hu nebo k ižování s jiným vedením technického vybavení platí ustanovení SN 73 6005. K ižování podpovrchového kolektoru s komunikacemi, pop . s jinými

- 42 (181) -


vedeními technického vybavení a s jinými podobnými p ekážkami, se provádí pokud možno kolmo. Pr chod samostatného vedení technického vybavení kolektorem je možný jen výjime n . Vedení je nutné uložit do ocelové chráni ky opat ené pasivní protikorozní ochranou (vn jší izolace). Chráni ka musí být vodot sn uzav ena a musí p esahovat t leso kolektoru 1 m na ob strany. K ížení kolektor se doporu uje provád t ve zvláštním objektu – technické galérii (komplexní uzel, umož ující bezkolizní odbo ení nebo k ižování jednotlivých druh podzemních vedení v jediném podzemním objektu). Pokud je kolektor veden bezprost edn pod objektem nebo jeho podzemním podlažím, je nutno dodržet následující podmínky: • vnit ní líce stropu nesmí být p í n d lené vystupujícími konstruk ními prvky (nap . trámy), pokud je v kolektoru veden plynovod; • v trací šachty a vstupy musí být ešeny tak, aby v p ípad neobvyklých provozních stav nedošlo k vzájemnému ohrožení kolektor a nadzemních objekt . Návrh optimální trasy je však nutné sledovat již od samého za átku rozhodování o urbanistické koncepci ešení zájmového území (tj. v územn plánovací dokumentaci; zastavovací plán celé stavby musí umožnit ekonomické ešení inženýrských sítí s uplatn ním sdružených tras; vhodným uspo ádáním objekt je možné dosáhnout minimální délky kolektor , a tím i zefektivnit celkové výsledné ešení). Pro trasování kolektor (i jiných typ sdružených tras) má hlavní význam zp sob napojení objekt na uli ní vedení (3. kategorie). O tom zna n rozhoduje i poloha instala ních jader v budovách. Napojení kolektoru na budovy je nejlepší provést p ímo. P ímé napojení je takové, kdy budovy jsou vzájemn spojeny s kolektorem, p i emž jsou sít vedeny v technické chodb (obr. 4.2 a), tj. s vylou ením vedení p ípojkových (4. kategorie). Samostatná p ípojka se z izuje tam, kde konstrukce nebo dispozice spodní stavby napojovaného objektu neumož uje p ímé napojení. P ipojení uzav ených blok dom je možné provád t nap íklad zp sobem uvedeným na obr. 4.2.

- 43 (181) -

Inženýrské sít

Obr.4.2 Zp sob napojení objekt na kolektor

Možné zp soby odbo ení z kolektoru jsou: • prostého (klasického) uložení do zem • p ípojkového kolektoru (obvykle menších rozm r ) • montážního kanálu • chráni ky • univerzální tvárnicové trat • specifický a kombinovaný zp sob je též možný Trasa podpovrchového kolektoru a technického kanálu nesmí narušit v trase vysazené stromy a jejich r st. Doporu uje se dodržet odstup 1500 mm od líce vn jší podzemní stavby ke kmenu stromu.

4.3.3

Tvar a velikost sdružených tras

Rozm ry sdružených tras se ídí jednak požadavkem na pr chodnost a jednak po tem, velikostí a skladbou ukládaných vedení v etn nutných prostorových rezerv pro výhledov ukládané vedení. P i návrhu rozmíst ní jednotlivých vedení v profilu sdružených tras je nutno: • vylou it vzájemné negativní ovliv ování umíst ných vedení • plynovod umístit jako nejvíce položené potrubí P i soub hu vedení uložených ve sdružené trase je nutno dodržet p edepsané nejmenší vzdálenosti uvedené v tab. 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 a tyto zásady: • v místech záv rných svár musí být navrženy takové stavební úpravy (pracovní prostor), aby byla umožn na montáž a demontáž potrubí úprava musí umož ovat bezpe ný p ístup pracovníka do tohoto prostoru

- 44 (181) -


• povoluje se vedení kabelu na roštech umíst ných p ímo na stavební konstrukci stropu a sten, pokud jsou dodrženy sv tlé výšky pr chozího prostoru (viz. níže) P i k ížení trubních a kabelových vedení uložených ve sdružené trase je nutno dodržet vzdálenost od jejich povrchu nejmén 25 mm (u izolovaných potrubí od povrchu jejich izolace), pokud p íslušný p edpis pro konkrétní vedení nestanoví vzdálenost v tší. Sv tlá výška pr chozího prostoru u kolektoru, technických chodeb a suterénních rozvodu má být nejmén 2100 mm a m že být lokáln (nap . svítidly) snížena o 200 mm. P i kolektorovém propojení mezi budovami i technickými chodbami a rovn ž pro krátké kolektorové úseky (do 10,0 m) je možno snížit sv tlou výšku až na 1800 mm. Pro kolektorové p ípojky do 3,0 m délky SN 73 7505 7/24 se povoluje snížení až na I500 mm. U dve í se dovoluje nejmenší pr chozí profil 600 mm × 1800 mm.

rozhlas po drát a televizní kabely

sd lovací3)

pomocné2)

do 35 kV

d, min. 35

250

250

d

100

100

250

d, min. 35

250

250

250

250

250

250

2d, min. 1001)

250

250

250

pomocné2)

d

250

250

d

100

30

sd lovací3)

100

250

250

100

d

70

rozhlas po drát a televizní kabely

100

250

250

30

70

d

Kabely

do 10 kV

do 1 kV1)

Tab.4.1 Nejmenší dovolená vzdálenost p i soub hu kabel

do 1 kV do 10 kV do 35 kV

do 110 kV

d = vn jší pr m r kabelu 1)

Podle SN 34 1050 m že být vzdálenost kabel r zných soustav menší než 250 mm, jestli jsou odd leny p epážkou (t eba respektovat p epo ítací sou initel proudové zatížitelnosti). P i jednosm rných signálech se pro pomocn kabely dovoluje t sné uložení.

2)

Pro kabely do 1 kV a pomocné kabely se podle SN 34 1050 dovoluje t sné uložení kabel vedle sebe v jedné anebo n kolika vrstvách na sebe.

3)

Uvedené vzdálenosti jsou minimální z hlediska mechanické ochrany sd lovacích kabel .

P i soub hu s kabely vn a vvn nutno vzdálenosti posoudit z hlediska nebezpe ných a rušivých vliv podle SN 332160

- 45 (181) -

Inženýrské sít

Tab.4.2 Nejmenší dovolená vzdálenost p i soub hu mezi sva ovanými potrubími a mezi sva ovanými potrubími a stavební konstrukcí (tabulka platí i pro kolektory kruhového nebo parabolického tvaru) Rozm ry v mm Sva ované potrubí DN

od st ny

Od stropu

Od podlahy

Mezi potrubími ve svislém sm ru

izolace

trubka

izolace

trubka

izolace

trubka

izolace

trubka

izolace a trubka

25 až 80

150

150

100

100

90

100

100

100

100

100 až 150

150

170

100

200

100

100

120

200

100

200 až 250

170

200

100

200

100

100

120

200

100

300 až 450

200

250

120

250

110

150

160

250

150

500 až 700

200

300

120

250

200

200

200

250

200

800 až 900

220

300

150

250

220

200

200

250

250

2)

1)

Mezi potrubími s r znými DN platí údaj uvedený p i v tším DN. Izolací se rozumí tepelná izolace.

2)

Vzdálenost pro potrubís DN v tším než 900 mm se ur í individuáln .

Tab.4.3 Nejmenší dovolená sv tlé vzdálenost p i soub hu mezi kabely a stavební konstrukcí a mezi kabely a vodovodem a mezi kabely a tepelným vedením (tabulka platí i pro kolektory kruhového nebo parabolického tvaru) Rozm ry v mm od st ny

od stropu1)

od podlahy

k povrchu plynovodního potrubí

k povrchu vodovodního potrubí

k povrchu tepelné izolace potrubí

silnoproudé kabely

50

250

50

300

300

400

slaboproudé kabely

50

250

50

250

250

300

kabely

Vzdálenost kabel se m í od jejich povrch 1)

Povoluje se vedení kabel na roštech, umíst ných na stavební konstrukci stropu.

Tab.4.4 Nejmenší dovolená sv tlé vzdálenost p i soub hu p írubových a hrdlových potrubí (tabulka platí i pro kolektory kruhového nebo parabolického tvaru) Rozm ry v mm Potrubí do DN 350 nad DN 350

od st ny

od stropu

od podlahy

mezi potrubím ve vodorovném sm ru

3001)

200

200

300

2)

200

300

400

400

1)

Když je vzdálenost krajního potrubí od podlahy alespo 400 mm, je možné jeho vzdálenost od st ny zmenšit na 200 mm.

2)

Když je vzdálenost krajního potrubí od podlahy alespo 600 mm a pokud nad ním není jiné potrubí, je možné jeho vzdálenost od st ny zmenšit na do DN 500 na 250 mm, nad DN 500 na 0,5 DN.

- 46 (181) -


4.3.4

Funk ní a bezpe nostní požadavky

Vodorovné prostory sdružených tras musí mít podélný spád nejmén 0,5 %. P í ný spád k podélnému odvod ovacímu žlábku musí být nejmén 2 %. Ve sdružených trasách, s výjimkou technických kanál , musí být zajišt na možnost dopravy a montáže navrhovaného potrubí a kabelu z povrchu do místa uložení. U všech vedení ve sdružených trasách musí být zajišt na možnost montáže, údržby a oprav bez vzájemného ovlivn ní provozu jednotlivých sítí. Rovn ž musí být zajišt na možnost obsluhy všech obslužných míst. Z prostoru kolektoru, technických chodeb a suterénních rozvodu musí být zajišt na možnost úniku.

4.3.5

Charakteristika prost edí ve sdružených trasách

Projekt a stavební provedení sdružených tras v etn v trání musí zajistit, aby prost edí ve sdružených trasách, bylo v souladu s požadavky SN 33 2000-3 a SN 33 2000-5-51 a nep ekro ilo kritéria pro prost edí vlhké. Vliv m tohoto prost edí musí odpovídat vybavení sdružených tras i ochrana vedení a výstroje sdružených tras. Všechna elektrická za ízení instalovaná ve sdružených trasách s nízkotlakým a st edotlakým plynovodem musí mít p íslušné krytí a musí se ídit ustanovením SN EN 60079-10, SN EN 60079-14 a SN EN 50281-1-1 a 2. K zabezpe ení bezporuchového provozu je nutno zajistit teplotní režim, který se musí pohybovat od +2°C do +25°C. Dále je nutno zajistit, aby ve sdružených trasách, v nichž jsou spole n uloženy vodovodní a tepelné sít nedocházelo k oteplení pitné vody nad 12°C.

4.4

Stavební-technické ešení sdružených tras m stských vedení technického vybavení

4.4.1

Kolektory

Kolektory se navrhují zpravidla v obytných zónách, kde je zástavba soust ed na na plochách s vysokou spot ebou médií a energie. Podle dimenzí a významu vedení technického vybavení rozlišujeme systémy kolektor na: • primární (ozna ované jako koridorové) – v tší hloubka uložení (vodovod, parovod, silové kabely až 110 kV, sd lovací kabely v etn kabel optických, kabely vlastního vybavení – ovládání, signalizace, napájení a stla ený vzduch pro pot eby další výstavby); • sekundární (ozna ované jako distribu ní) – menší hloubka uložení (vodovod, parovod, kanalizace, kabely silové sd lovací, kabelová televize, kabely vlastního vybavení – napájení, ovládání, signalizace). Kolektory lze rozd lit dle zp sobu jejich výstavby na:

- 47 (181) -

Inženýrské sít

• ražené – kolektory ražené klasicky, pln mechanizovanými nebo nemechanizovanými štíty, minitunelováním nebo tunelováním bez porušení nadloží; • hloubené – jedná se o kolektory hloubené z povrchu (v otev eném výkopu). Další d lení Podle výškového uspo ádání trasy vzhledem k povrchu území na: • hlubinný (ražený), obr. 4.3; • nadpovrchový (výjime né ešení), obr. 4.4; • podpovrchový (hloubený) ; • m lce ražený.

Hlavním materiálem používaným k výstavb kolektor je monolitický beton a železobeton (prefabrikovaný), dále se používají cihly, tvárnice a kámen.

Kolektor se skládá z t chto ástí: • stavební – tj. vlastní kanál v etn všech šachet a komor (nap . šachty vstupní, v trací, montážní, za ízení pro p ipevn ní nosné konstrukce, vodot sné izolace, odvodn ní) • vedení technického vybavení – což jsou veškerá potrubí a kabely v etn jejich nosných konstrukcí • vybavení kolektoru – tvo í vlastní elektrická instalace, za ízení pro v trání, zabezpe ovací za ízení apod.

a) b) Obr.4.3 Hlubinný kolektor: a) monolitický, b) sestavený z betonových ástí – tybink

- 48 (181) -


Obr.4.4 Nadpovrchový kolektor

Obr.4.5 Kolektor z monolitického betonu

¨

Obr.4.6 Kombinovaný kolektor (zleva) z betonových monolitických žlab ve tvaru U a z prefabrikovaných polorám

4.4.1.1 Stavební ešení kolektoru Stavebn konstruk ní ešení kolektor vychází z rozm rových a úložných požadavk technologického profilu. Protože klasickými zp soby nelze zajistit dostate n rychlou výstavbu a odpovídající produktivitu a kvalitu práce, sm oval vývoj v poslední dob k ešení kolektor s maximálním využitím stavebních prefabrikát . Kolektory jiného než kruhového profilu se sestavují z plošných nebo prostorových dílc . Po délce je nutné konstrukci kolektoru rozd lit dilata ními spárami. Vzdálenost dilata ních spár nemá být v tší než 40 m u monolitické konstrukce a 60 m u prefabrikované konstrukce. Prochází-li kolektor pod budovou, považuje se tato ást za samostatný dilata ní celek. Dilata ní spára musí být konstruk n upravena tak, aby t snící látka nevytékala. Konstrukce kolektoru musí být požárn odolné. Vstupy musí být umíst ny na volném prostranství ve vzdálenosti 1/3 výšky objektu, u výškových budov minimáln 15 m od objektu a v trání upraveno

- 49 (181) -

Inženýrské sít

tak, aby nemohlo dojít ke vzájemnému požárnímu ohrožení objektu a kolektoru. Moderním ešením jsou konstrukce sestavené z prostorových dílc . Výhody všech prefabrikovaných konstrukcí spo ívají zejména v dobré a snáze kontrolovatelné kvalit železobetonových prvk , v širším použití mechanizace, v omezení mokrých proces na stavb , ve zkrácení lh t stavebních prací atd. Jejich nevýhodou je zatím zejména v tší po izovací cena, problémy spolehlivosti ut sn ní spár mezi prefabrikovanými prvky a zpravidla i v tší spot eba armovací oceli. Sou ástí stavebn technického ešení je také provedení vodot sných izolací (p i poloze kolektoru trvale nad hladinou podzemní vody izolace proti zemní vlhkosti, p i výskytu hladiny podzemní vody v úrovni nebo nad úrovní kolektoru izolace tlaková) a samoz ejm i ešení kolektorových komor (rozší ený prostor kolektoru a dále prostor vstup a výstup , montážních otvor , montážních šachet atd.). Pro k ížení a odbo ování vedení se v trase kolektoru z izují technické komory. V kolektoru musí být v p ípad pot eby vytvo en dostate ný prostor pro umíst ní, montáž, opravy a vým nu p enosových za ízení sd lovacích kabel . Kabely, které nevyžadují pupinaci je možno spojkovat v trase kolektoru. Pro napojení domovních rozvod na trubní a kabelová vedení umíst ná v kolektoru je nutno stanovit p edávací prostory. Plní–li p edávací prostor v napojovaném objektu funkci únikové cesty, musí být východ z n ho otevíratelný bez nástroje, avšak vstup do n ho musí být uzamykatelný. Pro vstup (a vystup) vedení technického vybavení do (z) kolektoru se zpravidla z izují kolektorové šachty. Každá šachta (mimo šachtu nad revizními poklopy stoky umíst né ve dnu kolektoru, která je vyvedená na povrch) musí obsahovat lezní odd lení pro pohyb osob. Umíst ní vstupních otvor únikových šachet do vozovky pozemních komunikací se nedovoluje, ve stávající zástavb lze vstup situovat do chodníku. Nejmenší rozm r vstupních otvor vstupních a únikových šachet musí být 700 mm × 900 mm. 4.4.1.2 Technologický profil kolektoru Technologický profil se eší na základ prostorových nárok jednotlivých vedení ur ených k uložení v kolektoru a nárok na uspo ádání jejich vzájemného prostorového vztahu (obr. 4.7), zejména s ohledem na statické podmínky uložení, na možnosti montáže, demontáže a vzájemného negativního p sobení apod. Do technologického profilu se zapo ítává též plocha, kterou zaujímají úložná za ízení a konstrukce, dále plocha zd vodn né rezervy (nem la by chyb t) jako místo pro další možná vedení a též plocha ur ená minimálními vzdálenostmi povrchu vedení od st n, stropu a dna kolektoru i od sousedního vedení (tab. 4.1 až 4.4) dle SN 73 7505.

- 50 (181) -


Obr.4.7 Typové ešení kolektoru (zleva) a netradi ní ešení s umíst ním stokové sít v horní ásti kolektoru – Ostrava

P í ný profil kolektoru bývá pravoúhlý nebo kruhový, pop ípad jiných tvar . Pravoúhlý tvar se z hlediska uspo ádání vedení v technologickém profilu jeví jako výhodn jší. Tlamový, vej itý nebo lichob žníkový profil je pro výstavbu kolektor mén vhodný.

P i ur ení vnit ních rozm r kolektoru se doporu uje vycházet z tohoto umíst ní sítí v profilu kolektoru: Na jedné stran kolektoru se umís ují shora: • kabely silové – je vhodné vést pod stropem (dostupnost p i oprav ) nebo po podlaze kolektoru a je zakázáno ukládat vedle nich na stejné konzole kabely sd lovací; • kabely sd lovací; • kabely zabezpe ovací; • vodovod pitné a užitkové vody – povrch je vhodné chránit protikorozní ochranou z d vodu orosení a umís ovat co nejníže kv li možnému oh evu od teplovodního potrubí; • pop . též vratné potrubí teplé užitkové vody. Na druhé stran odshora pak: • plynovod (do p etlaku 0.4 MPa) – neukládáme na stranu, kde jsou uloženy silové kabely a nelze na n j umis ovat žádné armatury s p írubovými nebo závitovými spoji, aby nevznikla možnost úniku plynu, dále nelze ukládat plynovody s velmi vysokým a vysokým tlakem;

- 51 (181) -

Inženýrské sít

• teplovody a potrubí TUV – rovn ž neukládáme tam kde jsou silové kabely a je nutné je izolovat. Minimální pr chozí profíl a sv tlá ší ka kolektoru viz. kap. 4.3.3 (obr. 4.8).

Obr.4.8 Minimální pr chozí profil kolektoru

Do technologického profilu je nutné zahrnout také úložná za ízení pro potrubí a kabely. Ta musí zabezpe ovat takové uložení trubních a kabelových vedení v kolektoru, aby jejich poloha byla v prostoru kolektoru pln fixována, musí umož ovat kontrolu, pop . vým nu ástí vedení, dále musí spolehliv p evést zatížení a síly vyvolané vedením do konstrukce kolektoru, pop . umožnit axiální pohyb vedení. Úložná za ízení pro potrubí, betonové bloky a konzoly, ocelové konzoly, háky a záv sy jsou ešeny jako kluzné podp ry a pevné podp ry (obr. 4.9, viz rovn ž sta „tepelné sít “). PEVNÝ BOD POTRUBÍ DO DN 160, ULOŽENÍ V L ŽKU

VÁLE KOVÁ PODP RA POTRUBÍ (TEPELNÁ IZOLACE)

PEVNÝ BOD POTRUBÍ DO DN 150, ULOŽENI JEDNODUCHÉ

Obr.4.9 P íklad pevných a kluzných podp r vedení v kolektoru

Podp rné konstrukce pro uložení potrubí jsou zpravidla ocelové výložníky zakotvené do podlahy, st n nebo stropu. Výložníky se p iva ují na ocelové pásy zabetonované ve st n kolektoru. Povrch výložník i ocelových pás se doporu uje chránit proti korozi zp sobem odolným ve vlhkém prost edí. Kluzné podp ry, které mají umožnit axiální pohyb trub, bývají náro n jší konstrukce, potrubí není na nich kotveno, nýbrž pouze fixováno proti vyosení. V pevných podp rách není umožn n axiální pohyb potrubí, a proto je jejich konstrukce, zejména u t ch potrubí, které vykazují velké axiální síly (nap . potrubí teplovod ), složit jší. asto musí tyto podp ry zachytit n kolikatunové - 52 (181) -


síly. P i nutnosti p enosu v tších sil se navrhují železobetonové bloky, do nichž je potrubí zakotveno. Úložná za ízení pro kabely jsou navrhována jako souvislé rošty nebo podložky, uložené na podp rách ve vzdálenostech zpravidla kratších než 1 m. Jsou to v podstat stojany nebo záv sy s výložníky nebo háky. Tato za ízení bývají vesm s z oceli. Pouze vlastní podložky nebo rošty jsou navrhovány z neho lavých a nevodivých hmot.

4.4.2

Technické chodby

V technických chodbách lze ukládat trubní a kabelová vedení: • zásobování vodou – vodovody všech tlakových pásem; • zásobování energiemi – potrubí teplé a horké vody v rozmezí 70°C až 150°C a p etlaku do 2,5 MPa, potrubí páry do teploty 260°C a p etlaku do 2,0 MPa, rozvody svítiplynu a zemního plynu do p etlaku 0,3 MPa, rozvody elektrické energie do nap tí 35 kV v etn ; • p enos informací – sd lovací kabely místní a dálkové telefonní sít , kabely ovládací signaliza ní; • a p enosu dat, kabelový rozvod televizního signálu, potrubní posta apod.; • zabezpe ení dopravy odpadu – potrubí pneumatické dopravy domovního odpadu, stoková sít' jednotné i oddílné kanalizace, odvedení balastních vod; • potrubí se stla eným vzduchem. V technické chodb lze umístit ásti domovních rozvodu.

4.4.3

Technické kanály

Do technického kanálu lze ukládat trubní a kabelová vedení jak do technické chodby. Pro umíst ní plynovodu se vyžaduje souhlas p íslušného plynárenského podniku. Na trase kanálu se navrhují šachty s poklopy, a to v místech odbo ování, lomu a k ížení. Jsou–li tyto šachty ve v tší vzdálenosti než 40 m, navrhne se v trase další nahlížecí poklop pro kontrolu vedení. Napojování objektu se eší bud' odbo kou nebo chráni kami ze šachty. Potrubí a armatury je nutno ú inné chránit proti promrzání.

4.4.4

Suterénní rozvody

V suterénních prostorách lze formou suterénních rozvodu ukládat: • vodovodní sít p i dodržení SN 75 5411;

SN EN 805,

SN 75 5401, TNV 75 5402 a

• tepelné sít ; • plynovody podle SN EN 17 75; • kabelové rozvody elektrické energie do 35 kV; - 53 (181) -

Inženýrské sít

• sd lovací kabely ur ené k ukon ení v objektu a vnit ní sd lovací rozvody podle SN 34 2300. Navržené technické ešení v etn umíst ní uzáv ru, m ících míst a ostatních za ízení je nutno projednat z hlediska správy, údržby a majetkoprávních vztah s p íslušnými správci vedení technického vybavení a majiteli dot ených objekt . Prostor se suterénním rozvodem, který navazuje na technickou chodbu, musí tvo it samostatný požární úsek. Prostupy pod nepodsklepenými ástmi v objektech se suterénním rozvodem musí být technicky vy ešeny tak, aby bylo možno vedení p i poruše vym nit bez bouracích prací (chráni ka, shora p ístupné kanály apod.) Pod objekty, které mají suterén, se snížené vedení provede (podle místních podmínek) v pr lezném kanálu, m lkém, shora p ístupném kanálu, do chrániek, pop . v nebytovém nadzemním podlaží, vybaveném obdobn jako suterénní rozvod nebo technická chodba.

4.5

Trubní a kabelové sít

Návrh umíst ní a technické ešení veškerých sítí ve sdružených trasách musí být projednány s p íslušným správcem.

4.5.1

Vodovodní sít

Návrh vodovodního potrubí v etn p íslušných armatur, odbo ek a p ípojek musí být ešen v souladu s SN EN 805, SN 75 5401, TNV 75 5402 a SN 75 5411. Ve sdružených trasách se nedoporu uje používat potrubí osinkocementového, z PVC a šedé litiny. Potrubí ve sdružených trasách se zpravidla tepeln neizoluje, musí být však na povrchu chrán no ú innou antikorozní ochranou a ochranou proti orosení kovového povrchu potrubí. Vodovod (mimo p ípojky a odbo ky k hydrant m) musí mít p i prostupu st nou sdružené trasy na obou stranách st ny (tj. v zemi i ve sdružené trase) osazen uzáv r. Potrubí musí být chrán no proti ú ink m bludných proud . Vodovodní p ípojky z adu uloženého v kolektoru nebo technickém kanálu je možno sdružovat a z ídit jednu p ípojku pro více nemovitostí. Uzáv ry se provedou jak v technické chodb , tak v bytovém objektu. Vodom r se zpravidla umis uje mimo technickou chodbu, ale lze jej umístit se souhlasem správce vodovodu i v technické chodb .

4.5.2

Plynovodní sít

Do sdružených tras lze ukládat potrubí na rozvod topných plyn (svítiplynu, zemního plynu) do p etlaku 0,4 MPa. Kladení potrubí zkapaln ného topného plynu (propan-butan) a ostatních ho lavých plynu s hustotou vyšší než jedna je zakázáno, plynovod se umis uje jako nejvíce položené potrubí. Návrh plynovodu, materiál trub, jejich ochrana proti korozi, druhy tvarovek a armatur jakož i kontrola svaru se stanoví podle platných morem. Nedovoluje se

- 54 (181) -


použití trubek a tvarovek z lineárního polyetylénu a ucpávkových kompenzátoru. Plynovod musí mít p ed vstupem do sdružených tras a za výstupem z nich uzáv r, osazený ve vzdálenosti v tší než 2 m od venkovního líce jejich st ny, kterou prochází. Pro ú ely odvzduš ování, odplynování a snižování tlaku se k uzáv r m oboustrann osazují vývody nejmén DN 25. Plynovod musí být vyspádován, p iemž na nejnižším míst je umíst n odvod ova . Kondenzát z plynovodu musí být vypoušt n do mobilních uzavíratelných nádob, vyvážených mimo sdruženou trasu na ur ené místo. Na plynovodu musí být z ízeno stabilní odvzduš ovací za ízení. P i odvzduš ování musí být plyn vyveden mimo prostor sdružené trasy pomoci technického za ízení. Plynovodní p ípojky z radu uloženého v kolektoru nebo technickém kanále je možno sdružovat a z ídit jednu p ípojku pro více nemovitostí.

4.5.3

Tepelné sít

Ve sdružených trasách se používají ocelové bezešvé trubky, pop . ocelové trubky sva ované podélným nebo šroubovicovým svárem. Armatury možno p ipojovat p írubovými spoji. Na vyrovnání tepelných zm n potrubí se používají kompenzátory nebo se využívají ohyby potrubí, dané trasou. Potrubí má mít takový sklon, aby jednotlivé úseky bylo možno vypustit. P i vypoušt ní musí být zajišt no technickým opat ením, aby teplota vypoušt né vody do kanalizace nep esáhla 40°C. Tepelná potrubí v etn armatur musí být dostate n izolována, aby nedocházelo k nadm rnému oh evu prostoru.

4.5.4

Elektrické silové kabely

Ukládání silových kabelu musí odpovídat platných normám a u kabelu 110 kV musí být dodrženy podmínky, které stanoví výrobce navrhovaných typ kabel 110 kV. Silové kabely je zakázáno ukládat na jednu konzolu, lávku nebo rošt spole n s kabely sd lovacími. Pro nejmenší svislé a vodorovné vzdálenosti mezi vedeními platí tab. 4.1 a 4.3. P i odbo ování silových kabelu protilehlou st nou se volí p echod pod stropem nebo po podlaze. V kolektorech a technických chodbách se zakazuje použití silových kabel s asfaltovým obalem (plástem) a kabelu s jutovým obalem (plášt m).

4.5.5

Sít pro p enos informací a potrubní pošta

Sd lovací kabely je zakázáno ukládat na jednu konzolu, lávku, nebo rošt spole n s kabely silovými. Pro nejmenší svislé a vodorovné vzdálenosti mezi kabely platí tab. 4.1. P i odbo ování slaboproudých kabel protilehlou st nou se volí p echod pod stropem nebo po podlaze.

- 55 (181) -

Inženýrské sít

Potrubí potrubní posty se ukládá podle pot eby na dno kolektor mimo prostor komunika ní chodby nebo na nosnou konstrukci. V odbo kách kolektorové sít se p ipouští uložení ásti trasy do dna kolektoru. V kolektorech a technických chodbách se zakazuje použití sd lovacích kabel s asfaltovým obalem (plášt m) a kabelu s jutovým obalem (plášt m)

4.5.6

Stokové sít

P i soub hu samostatné stoky s kolektorem nebo technickým kanálem m že být pod konstrukcí jejich dna vedena pouze pr chodná nebo pr lezná stoka jednotné i oddílné kanaliza ní soustavy, ešená v souladu s SN 73 6701. Vedení samostatné stoky pod technickou chodbou se nedovoluje. P i k ížení kolektoru a pod ním ležící samostatné stoky smí být p ekrytí stoky v délce nejvýše 5 m. Do stok uložených pod trasou kolektoru nebo technického kanálu musí být zajišt n vstup. T lesem kolektoru smí procházet vstupní nebo istící kanaliza ní šachta. Slou ení stoky a kolektoru i technického kanálu do jednoho stavebního celku, uložení stok p ímo ve dn nebo ve strop kolektoru i ve dne technického kanálu se p i oboustrann vyhovujících sm rových a spádových pom rech nevylu uje (obr. 4.10). Prostory sdružených tras napojených na kanaliza ní systém je t eba zajistit proti pronikání vody ze stoky. Nad revizními poklopy stoky umíst né ve dnu kolektoru se z ídí šachta, vyvedená na povrch. Touto šachtou nemusí být zajišt n vstup osob do kolektoru.

Obr.4.10 Uložení kanalizace pode dnem kolektoru

- 56 (181) -


4.5.7

Pneumatická doprava tuhého domovního odpadu

Nejv tší profil dopravního potrubí je DN 500, polom r ohybu lomu je nejmén 2,5 násobek DN potrubí. Potrubí nevyžaduje žádné zvláštní vnit ní úpravy proti ot ru, pouze v lomech trasy se užívá litinových kolen. Potrubí smí být pouze z neho lavých materiál .

4.5.8

Rozvod stla eného vzduchu

Do sdružených tras je dovoleno ukládat potrubí se stla eným vzduchem do tlaku 3 MPa.

4.6

Výstroj sdružených tras

4.6.1

Výstroj pro uloženi trubních a kabelových vedení

Materiál výstroje v etn uchycovacích prvk musí být neho lavý, mechanicky pevný a chrán ný proti korozi. Potrubí se ukládají na konzoly, ocelové háky, záv sy nebo betonové bloky. Potrubí je nutno uložit a upevnit tak, aby zaujímalo prostor pro n ur ený, a aby bylo zabrán no jeho vybo ení ú inkem sil, které na potrubí v provozu i v klidu p sobí. Potrubí, u nichž se p edpokládá podélná dilatace, musí být uloženo tak, aby byly umožn ny jejich dilata ní pohyby. Silové a sd lovací kabely se ukládají na nosné konstrukce (výložníky, rošty, háky, žlaby apod.)

4.6.2

Výstroj pro ch zi a dopravu

Lezné odd lení výstupní šachty musí být odd lené od volných prostor v šacht dostate n pevným zábradlím. V kolektorech a technických chodbách musí být pro svislou dopravu osob z ízeny: lezné odd lení a elektrický výtah (nebo jiná vhodná mechanická za ízení, která umožní naložení, dopravu a vyložení bezvládné osoby, nebo schodišt s rameny se stoupáním nejvýše 40°.

4.7

Základní vybavení sdružených tras

4.7.1

Odvodn ní

Všechny prostory sdružených tras musí být odvodn ny, a to podle polohy v i ve ejné kanaliza ní síti bud' gravita n nebo p e erpáním. P i gravita ním odvodn ní do kanalizace se potrubí zabezpe í proti vzdutí kanalizace a opat í zápachovým uzáv rem. Kanaliza ní uzáv r musí být ovladatelný i p i zaplavení sdružené trasy.

- 57 (181) -

Inženýrské sít

4.7.2

Osv tlení a elektroinstalace

Pro vlastní spot ebu a provoz kolektoru a technických chodeb (dispe ink, rozvad ) je t eba zajistit dodávku elektrické energie podle SN 341610 pro silnoproudé vedení 2. stupn a pro m ení a regulaci 1. stupn d ležitosti. Nap tí v osv tlovací síti a v provozní elektrické instalaci smí být do 250 V proti zemi. Instalace musí být provedena do vlhkého prost edí.

4.7.3

V trání

Vým na vzduchu v kolektoru a technické chodb musí odpovídat požadavk m na v trání, které jsou vyvolány: • pobytem osob; • množstvím sdíleného tepla z instalovaných trubních a kabelových vedení; • vývinem škodlivin z udaných zdroj instalovaných vedení a p íslušných armatur, eventuáln škodlivin vznikajících p i pracích s otev eným ohn m, p i sva ování, natírání apod. ; • dalšími požadavky ovliv ujícími intenzitu v trání (nap . požadavek na snižování relativní vlhkosti vzduchu v kolektoru). K zajišt ní v trání musí být prostory sdružených tras vybaveny odpovídajícím v tráním. V trání m že být p irozené nebo nucené.

4.7.4

Zabezpe ení dopravy osob a materiálu

Pro vstup a výstup do kolektor slouží lezná odd lení, z ízená ve všech kolektorových šachtách. Z každého místa kolektoru a technické chodby musí být možný transport bezvládné osoby. Transportní vzdálenost ve vodorovném sm ru nejbližšímu výstupu, vystrojenému podle SN 73 7505 nesmí p esáhnout 800 m. Pro svislou dopravu potrubí, kabel , kabelových bubn a jiného materiálu ve sdružených trasách se z ídí montážní otvory. Vzdálenost montážních otvor kolektor s krycí vrstvou do 5 m nemá být v tší než 300 m. P i hloubkových kolektorech nemá jejich vzdálenost p ekro it 1000 m a šachty musí být vybaveny z ízením pro dopravu materiálu, nebo musí být možnost obsluhy mobilním montážním mechanismem. Stavební ešení kolektor a technických chodeb musí umož ovat vodorovnou dopravu potrubí, kabel a ostatního materiálu, i jejich pokládání na úložné konstrukce. Hloubkové kolektory musí být vybaveny za ízením umož ujícím mechanickou vodorovnou dopravu veškerého materiálu.

4.7.5

Dorozumívací systém

Ve sdružených trasách musí být instalován spolehlivý oboustranný dorozumívací systém mezi dispe erským stanovišt m a pracovníky ve sdružených trasách.

- 58 (181) -


4.7.6

Protikorozní ochrana

Potrubí, ocelové chráni ky a ocelové konstrukce uložené ve sdružených trasách, musí být chrán ny proti korozi.

4.8

Zabezpe ování za ízení

4.8.1

M ení a signalizace

Pro sledování stavu a kvality prost edí ve sdružených trasách a pro zajišt ní bezpe nosti provozu musí být realizována (v závislosti na druhu sdružené trasy a na druhu a parametrech vedení v t chto sdružených trasách uložených) pot ebná signaliza ní za ízení a to: • m ení teploty; • v kolektorech a technických chodbách a technických kanálech, ve kterých je uložen nízkotlaký nebo st edotlaký plynovod, je nutná stálá kontrola plynu v ovzduší. Tato kontrola se vztahuje i na sdružené trasy bez plynovodu, pokud jsou vedena ve vzdálenosti do 2 m od plynovodu s nízkým nebo st edním tlakem; • m ení ztráty nap tí; • funkce vzduchotechniky; • funkce erpací stanice a erpadel v jímkách odvodn ní; • funkce osv tlení, poloha dálkov ovládaných armatur; • otev ení vstupních dve í, poklop a dve í v požárních p epážkách, venkovní teplota a vlhkost; • teplota a vlhkost v reprezentativních úsecích kolektoru a technických chodeb; • odpojené za ízení NPS (neobvyklý provozní stav).

4.8.2

ídící systém

Sledované a p enášené informace o stavu a provozu se z ur itého uceleného rozsahu sít kolektoru, z technických chodeb a technických kanál soust edí v podružné stanici ídícího systému (lokální, oblastní dispe ink) ve které jsou soust ed ny i rozhodující ovládací prvky. Podružná stanice ídícího systému musí umožnit ízení provozu sdružených tras jako autonomní oblasti.

4.9

Bezpe nost

4.9.1

Zna ení potrubí, kabel a konstrukcí

Pro snadnou orientaci a p ehlednost musí být potrubí a kabely ve sdružených trasách z eteln ozna eny trvalým zna ením podle SN 13 0072.

- 59 (181) -

Inženýrské sít

4.9.2

Požární bezpe nost

Kazdy kolektor, technická chodba a technicky kanál musí tvo it samostatný požární úsek. Suterénní rozvod m že být sou ástí požárního úseku podlaží objektu, do n hož zasahuje. V kolektorech musí samostatný požární úsek tvo it úniková šachta.

4.10 Hospodárnost sdružených tras vedení technického vybavení Závisí v podstatné mí e na množství vedení technického vybavení, které do p í ného ezu mají být umíst ny. Z toho hlediska bývá asto sm rodatným zvolený zp sob zásobení teplem. Systém CZT (centrální zásobení teplem) pracuje se 4- mi až 6-ti potrubími. Pro kolektory m že hovo it i stávající systém podzemních prostor (Tábor – využití st edov kých chodeb v centru m sta).

4.11 Shrnutí Hlavní výhody sdružených tras vedení technického vybavení: • stálá kontrola, údržba a opravy vedení technického vybavení; • rychlost zjišt ní místa a p í iny poruchy; • zamezení nadm rným ztrátám pitné vody p i poruchách a haváriích; • omezení rozsahu následných škod na kolektorech, inženýrských sítích a jejich p íslušenství; • omezení rozsahu následných škod na zásobovaných objektech, komunikacích a ve ejné zeleni; • rychlost realizace oprav v prostoru kolektoru a minimalizace doby p erušení energetického zásobování; • výrazné omezení negativního vlivu na životní prost edí zp sobeného výkopovými pracemi a minimalizace dopravních omezení; • výrazné snížení náklad na provád ní oprav na inženýrských sítích; • pokládku a opravy lze provád t bez ohledu na ro ní a denní dobu; • významné zvýšení životnosti inženýrských sítí. Nevýhody a protiargumenty: • vyšší investi ní náklady, riziko nízké výhledové využitelnosti; • nahrazování kovových materiál nekovovými (plastová potrubí – není nutná kontrola koroze);

- 60 (181) -


• nové tepelné izolace umož ují tzv. bezkanálové uložení teplovod . Investi ní náklady na tepelné kanály (stavební ást) byly argumentem pro jejich zv tšení a p echod na kolektory; • zkapacitn ní sd lovacích kabel novými technologiemi (sv tlovody) snižuje po et a prostorové nároky t chto sítí; • bezvýkopová uložení potrubí jsou levn jší než štolování pro kolektor (p i tzv. nedotknutelnosti povrchu); • sanace potrubí umož ují zvýšit provozní parametry stávajících potrubí (nap . tlak) a tím sí zkapacitnit bez vkládání sít vyšší kategorie do území.

4.12 Autotest 1. P í ný profil kolektoru pro hlavní trasy (primární) se v Brn používal: a) kruhový

b) lichob žníkový

c) hranolový d) pravoúhlý

2. Mezi hlavní výhody ukládání inženýrských sítí do kolektoru pat í: a) zmenšení dimenze potrubí

b) nižší náklady na výstavbu

c) prodloužení životnosti potrubí

d) zpevn ní základ budov

3. Co je kolektor: a) pr chozí, podzemní liniová stavba

b) nepr lezná, liniová stavba

c) podzemní vedení

d) poch zná, nadzemní konstrukce

4. Kolektory navrhujeme zpravidla: a) mimo m sta

b) v obytných zónách

c) u velkých pr myslových staveb

d) v komunikaci

5. Hlavním materiálem používaným k výstavb kolektoru je: a) kámen

b) beton

c) edi

d) ocel

6. Vodovod ukládáme do kolektoru: a) co nejvýše kv li oprav

b) nad silové kabely

c) pod teplovodní potrubí

d) nad teplovodní potrubí

7. Kanalizaci do kolektoru: a) podle normy neukládáme

b) lze ukládat, ale pouze nahoru

c) m žeme ukládat

d) ukládáme nad silové kabely

- 61 (181) -

Inženýrské sít

8. V obytném území umís ujeme kolektory do: a) uli ní vpusti

b) obytné zóny

c) zelených pás

d) zpevn né zeminy

9. Kolektory musí být vybaveny: a) poch znou lávkou

b) istícím za ízením

c) montážním ná adím

d) p irozeným nebo nuceným v tráním

4.13 Studijní prameny 4.13.1 Seznam použité literatury [3]


[4]

ŠEREK, M., LHOTÁKOVÁ, Z. Inženýrské sít . Praha: STNL, 1985.

[5]

SN 73 75 05 – Sdružené trasy m stských vedení technického vybavení, 1998.

[6]

SN 73 60 05 – Prostorové uspo ádání sítí technického vybavení, 1994.

[7]

NOVÁK, P. a kol.: Kolektor centrum Ostrava, dokon ovací práce a vystrojení, 10. konference o bezvýkopových technologiích NODIG, Hradec Králové, 2005.

[8]

Polešáková,M., Inženýrské sít v uli ním prostoru. referát na odborném seminá i Ulice v urbanistické struktu e 30.11. 1.12.2000. (http://www.fa.vutbr.cz/vav/urban/tema5.htm)

[9]

Polešáková,M, Sít technického vybavení v uli ním prostoru. Urbanismus a územní rozvoj 3/2000 (http://www.fa.vutbr.cz/vav/urban/tema5.htm)

4.13.2 Odkazy na další studijní zdroje a prameny [10]

www.kolektory.cz

[11]

www.podzemi.brno.cz

4.14 Klí 1a, 2c, 3a, 4b, 5b, 6c, 7c, 8c, 9d.

- 62 (181) -

Vodovody

- 63 (181) -

Inženýrské sít

- 64 (181) -

Vodovody

- 65 (181) -

Inženýrské sít

- 66 (181) -

Vodovody

- 67 (181) -

Inženýrské sít

- 68 (181) -

Vodovody

- 69 (181) -

Inženýrské sít

- 70 (181) -

Vodovody

- 71 (181) -

Inženýrské sít

- 72 (181) -

Vodovody

6

Vodovody

6.1 Klí ová slova erpací stanice, doprava vody, pot eba vody, vodojem, vodovod, vodovodní sí , vodovodní ad, spot ebišt , trubní materiál, zdroje pitné vody

6.2 Úvod Vodovod je soubor objekt a za ízení, zpravidla zahrnující odb rný (jímací) objekt, erpací stanici, úpravnu vody, vodojemy a vodovodní ady, které zabezpe ují zásobování vodou pro r zné ú ely: •

zásobování pitnou vodou;

•

dodávka vody pro pr mysl (pr myslové vodovody);

•

zásobování zem d lských podnik (zem d lské vodovody);

•

zásobování požární vodou (požární vodovody).

Obor vodovod se ídí zákonem . 274/2001 Sb. o vodovodech a kanalizacích, ve zn ní pozd jších p edpis .

6.3 Vodárenské systémy Vodovody mohou plnit sou asn i více funkcí, vždy však dodávaná voda musí spl ovat ur ité kvalitativní parametry, nap . pro pitnou vodu je závazná vyhláška ministerstva zdravotnictví ( . 252/2004 Sb.). Vodovody jsou bu ve ejné, tedy ur ené k hromadnému zásobování vodou obyvatelstva a jiných odb ratel , nebo soukromé, které zásobují vodou jednu nebo více nemovitostí a jsou spravovány jejich majitelem. Koncep n lze vodovod ešit jako: •

sí samostatného spot ebišt – kdy spot ebišt m m že být obec, sídlišt , pr myslový závod nebo jiná lokalita zásobovaná vodou z jednoho nebo p ípadn více zdroj ;

•

skupinový vodovod – vodovod dodávající vodu odb ratel m n kolika spot ebiš , m že zahrnovat jeden i více zdroj , stejn tak i jeden spole ný vodojem (obr. 17) i více vodojem pro jednotlivá spot ebišt ;

•

oblastní vodovod – je vodovod nebo soustava vodovod zásobující pitnou vodou zpravidla velký po et spot ebiš na území p esahujícím obvykle i rozsah okresu (nap . Vírský oblastní vodovod).

- 73 (181) -

Inženýrské sít

Obr.6.1 Schéma skupinového vodovodu s jedním vodojemem

6.4 Pot eba vody Pot eba vody je jedním ze základních podklad p i navrhování vodárenských systém (vodních zdroj , úpraven vody, vodojem , erpacích stanic, vodovodní sít ). V souvislosti s pot ebou vody je nutné rozlišovat: •

pot eba vody je množství vody udávané za asovou jednotku pot ebné pro zajišt ní dodávky vody pro odb ratele;

•

spot eba vody je množství vody skute n odebrané z vodovodního za ízení za ur ité asové období;

Na spot eb vody se podílí domácnosti, pr mysl, administrativa, zem d lství a také je nutné p i výpo tu uvažovat ztráty vody, což je množství vody, které uniká p i provozu vodovodních za ízení, p i jejich obsluze a údržb , p i poruchách a opravách a které nem že být použito k ur enému ú elu. Dále je nutné také uvažovat s pot ebou vody v p ípad požáru (požární voda). Pro výpo et pot eby vody je rozhodující po et obyvatel (resp. jiných odb ratelských jednotek v p ípad pr myslu, zem d lství, ...) ve spot ebišti a specifická pot eba vody. Specifickou pot ebou vody je myšleno pot ebné množství vody za jednotku asu p ipadající na jednoho obyvatele nebo na jinou jednotku charakterizující ur itý výrobní nebo nevýrobní proces (v p ípad obyvatelstva se udává v l/obyv./den). Vyhláška 428/2001 Sb. (v p íloze) stanoví sm rná ísla ro ní spot eby vody pro jednotlivé typy odb ratel , z ehož je možné p i výpo tu vycházet. Specifická pot eba vody pro obyvatelstvo iní 130 l/obyv./den (pr m rná hodnota), za minimum se považuje 80 l/obyv./den.

- 74 (181) -

Vodovody

Výpo tová hodnota, která se stanoví jako sou in ze specifické pot eby vody a po tu p íslušných jednotek a p edstavuje pot ebné množství vody za den se nazývá pr m rná denní pot eba Qp, udává se v l.s-1. 250,0 max min pr m.

200,0

Q [l/s]

150,0

100,0

50,0

0,0 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

hodina

Obr. 6.2 P íklad pr b hu spot eby vody b hem dne

P i návrhu vodárenských systém je nutné po ítat s nerovnom rnostmi pr b hu spot eby vody v ase. B hem dne se vyskytují na pr b hu spot eby vody od obyvatelstva obvykle dv špi ky kolem 7 a 19 hodiny (v závislosti na charakteru spot ebišt ). P íklad pr b hu spot eby vody je prezentován na obr. 18. Stejn jako v pr b hu dne se vyskytují hodiny se špi kovým odb rem, tak se v pr b hu roku vyskytují dny s výrazn vyšší spot ebou než je pr m r.

Popsané nerovnom rnosti se vyjad ují následujícími hodnotami: •

maximální denní pot eba Qm [l.s-1] – je pr m rná denní pot eba vody násobená sou initelem denní nerovnom rnosti kd;

•

maximální hodinová pot eba Qh [l.s-1] – nejv tší pot eba vody po dobu jedné hodiny ve dnech s maximální denní pot ebou. Stanoví se z maximální denní pot eby vody násobením sou initelem hodinové nerovnom rnosti kh.

Sou initel denní nerovnom rnosti kd se ur uje v závislosti na po tu obyvatel ve spot ebišti podle tab. 7. Sou initel hodinové nerovnom rnosti kh je možno volit v rozmezí 1,6 – 2,6 (obvykle 1,8 – 2,1), p i emž vyšší hodnoty se používají u spot ebiš sídlištního charakteru. Tab. 1 Sou initel denní nerovnom rnosti Po et obyvatel kd do 1 000

1,5

1 000 - 5 000

1,4

5 000 - 20 000

1,35

20 000 - 100 000

1,25

Nerovnom rnosti v pr b hu spot eby vody se vyskytují u všech odb ratel , tedy i u pr myslových, zem d lských a jiných podnik . Vyjád ení nerovno-

- 75 (181) -

Inženýrské sít

m rností v t chto p ípadech se eší individuáln . Maximální denní pot eba je obvykle rovna Qp, ke stanovení maximální hodinové pot eby se asto využívá následujícího postupu. Vypo ítaná pr m rná denní pot eba (resp. pot eba sm ny) se rozd lí na dv poloviny. První polovina se rovnom rn rozd lí mezi všechny hodiny provozní doby (resp. sm ny), druhá polovina se p ipo ítá k poslední provozní hodin , resp. poslední hodin sm ny. Po vy íslení hodnot Qp, Qm a Qh pro jednotlivé odb ratele se provádí sou ty v p ípad Qp a Qm za celý den p es všechny odb ratele, v p ípad Qh se provádí sou ty pro jednotlivé hodiny. Pak Qh spot ebišt se vybere jako maximální ze všech hodin. Na maximální denní pot ebu se navrhují jímací za ízení, kapacita úpravny vody, p ivád cí ady a vodojemy. Na maximální hodinovou pot ebu se navrhují objekty ležící za vodojemem sm rem k odb rateli (zásobní ady, rozvodná sí ).

0,60

1/2

0,40 0,30

9/16

spot eba [%]

0,50

0,20 1/16

0,10

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

0,00 hodina

Obr.6.3 P íklad pr b hu spot eby vody v pr myslovém podniku

6.5 Zdroje Zdrojem vody je myšleno místo výskytu a jímání vody pro ú ely zásobování obyvatelstva, pr myslu nebo zem d lství vodou. K vodárenským ú el m jsou využívány zdroje: •

povrchové;

•

podzemní.

6.5.1 Podzemní vody Podzemní vody se vyzna ují dobrou kvalitou, asto je možné vodu z podzemních zdroj využívat bu bez úpravy nebo jen s minimální úpravou. Podzemní vody se jímají: •

pramenními jímkami;

•

horizontálními jímadly:

- 76 (181) -

Vodovody

o jímací zá ezy – hluboká drenáž umíst ná ve zvodn lé vrstv , izolovaná od povrchových vod, využívají se pro odb r menšího množství vody v místech s malou hloubkou nepropustného podloží a s malou výškou zvodn lé vrstvy; o jímací štoly, galerie – používají se pro zachycení vod v puklinách zvodn lých vrstev; •

vertikálními jímadly – což jsou studny: o jehlové studny – ocelové trubky o pr m ru 30 až 80 mm a délce 1 až 2 metry spojované na závit. Ve spodní ásti je studny (cca. 1m) jsou trubky perforovány. Jsou vhodné pro malé odb ry vody z velmi malých hloubek pod povrchem území. o vrtané – z izují se hlubinným vrtáním, kdy se do zem zapouští kolona plnost nných ocelových trubek (pažnice). Podle pr m ru se trubní studny d lí na malopr m rové (do 220 mm), st edn pr m rové (220 – 475 mm) a velkopr m rové (nad 475 mm). Používají se v prameništích s hluboko uloženými zvodn lými vrstvami; o kopané – z izují se v soudržných zeminách do hloubky 15 m a pr m ru 5 m, zde se nejprve vyhloubí studna, pak se vyzdívá pláš ; o spoušt né – za postupného kopání se spouští stud ový pláš , navrhují pro vnit ní pr m ry od 3 do 6 m; o radiální – kombinace horizontálního a vertikálního jímání, studny v tších pr m r (pr m r 4 – 6 m), z nichž paprskovit vybíhají horizontální perforované sb ra e.

6.5.2 Povrchové vody Povrchové vody vyžadují vyšší stupn úpravy p ed použitím pro pitné ú ely, jelikož se vyzna ují horší kvalitou, asto kolísající, než vody podzemní. Jímají se z: •

vodních nádrží pomocí: o odb rných v ží; o b ehových jímadel; o plovoucích jímadel;

•

nebo z vodních tok : o dnovým ( e ištním) jímadlem; o b ehovým jímadlem.

- 77 (181) -

Inženýrské sít

6.6 Akumulace Akumulace vody je provád na p edevším z d vodu vyrovnání nerovnom rností mezi p ítokem a odtokem: •

v erpacích jímkách – v míst jímacího objektu, erpací stanice nebo úpravny vody (akumulace i z technologických d vod );

•

ve vodojemech.

Vodojem je stavební objekt na síti sloužící k vyrovnávání nerovnom rnosti p ítoku a odtoku (akumulaci pitné vody), k zajišt ní tlakových pom r v síti, k akumulaci požární vody a poruchové rezervy. Mimo vodojemy s akumula ní funkcí mohou být ješt vodojemy p erušovací (jejichž ú elem je p erušení tlaku na dlouhých p ivad ích) nebo provozní (slouží pro akumulací provozní vody na úpravnách vod a istírnách odpadních vod). Podle konstrukce jsou vodojemy rozd lovány na: •

zemní vodojemy – dno vodojemu je pod kótou terénu, nádrže jsou zasypány zeminou, skládají se z vždy nejmén ze dvou akumula ní komory a jedné armaturní komory; jsou krabicové nebo kruhové, konstrukce je železobetonová (monolitická nebo montovaná);

•

v žové vodojemy – zpravidla mají jen jednu akumula ní komoru a nemají armaturní komoru, používají se v rovinatých územích, rozlišují se podle tvaru: o typizované kulové (Hydroglobus, Aquaglobus) o kovité o atypické (nap . tvar obráceného kužele)

•

vodojemy na nosné konstrukci – zvláštní p ípad v žového vodojemu.

Obr.6.4 V žový vodojem

- 78 (181) -

Obr.6.5 Vodojem na nosné konstrukci

Vodovody

Podle ú elu jsou rozlišovány následující typy vodojem : •

akumula ní – zásobuje ur ité spot ebišt (tlakové pásmo), p i návrhu objemu se mimo objem pro odb ry uvažuje se zásobou pro p ípad požáru a poruchy ;

•

p erušovací (pásmový) – navrhuje se v územích s velkými výškovými rozdíly, aby nedošlo k p ekro ení mezní hodnoty hydrostatického tlaku p i napojení na jediný vodojem, ú elem p erušovacího vodojemu je p erušit vzniklý p etlak nap . na dlouhých p ivád cích adech;

•

vyrovnávací – navrhuje se jako koncový vodojem (viz níže) v situacích, kdy jeden vodojem není schopen zajistit minimální hydrodynamický p etlak ve spot ebišti (viz obr. 22d)

•

požární – pro vytvo ení zásoby požární vody.

Vodojemy mohou být vzhledem ke spot ebišti umíst ny: •

p ed spot ebišt m ( elní) – zde m že nastat situace s gravita ním (obr. 22a) nebo výtla ným (obr. 22b) p ivád cím adem, m že probíhat souasn p ítok i odtok z vodojemu, spot ebišt je napájeno vždy prost ednictvím vodojemu;

•

za spot ebišt m (koncový) – spot ebišt je ást dne (zpravidla v noci) napájeno p ímo z erpací stanice za sou asného pln ní vodojemu. V jinou ást dne je spot ebišt napájeno z vodojemu nebo i áste n z erpací stanice, probíhá prázdn ní vodojemu a erpací stanice m že být mimo provoz;

•

p ed i za spot ebišt m – kombinace r zných režim p i složit jších topologii spot ebišt ;

•

ve spot ebišti – podobný režim jako v p edchozím p ípad , avšak m že sou asn probíhat p ítok i odtok do vodojemu.

Obr.6.6 Umíst ní vodojemu vzhledem ke spot ebišti: a, b – p ed spot ebišt m, c – za spot ebišt m, d – p ed i za spot ebišt m, e – ve spot ebišti

- 79 (181) -

Inženýrské sít

6.7 Rozvod vody 6.7.1 Vodovodní ady Vodovodní systémy sestávají z vodovodních ad a p ípojek, což jsou úseky vodovodu v etn stavební ásti objekt ur ené k pln ní ur ité funkce v systému dopravy vody. Vodovodní ady (obr. 17) jsou rozlišovány: •

podle funkce: o p ivád cí – vodovodní ad pro dopravu vody mezi hlavními objekty vodovodu (nap . do úpravny vody, erpací stanice, vodojemu apod.); o zásobní – vodovodní ad pro dopravu vody obvykle z vodojemu do rozvodné vodovodní sít ; o hlavní – vodovodní ad rozvád jící vodu v jednotlivých tlakových pásmech nebo zásobovacích okrscích (bez p ímých odb r ) ve spot ebišti, p ivádí vodu do t žišt spot ebišt ; o rozvád cí – vodovodní ad pro rozvod vody ve spot ebišti; jsou na n j napojeny vodovodní p ípojky; o vodovodní p ípojka – potrubí spojující rozvád cí ad vodovodní sít s vnit ním vodovodním rozvodem budovy nebo objektu (pozn.: p ípojka není považována za ad);

•

podle tlakového režimu: o výtla ný – vodovodní ad pro dopravu vody erpáním do dalších, zpravidla výše položených objekt vodovodu; o gravita ní – vodovodní ad pro dopravu vody samospádem pod tlakem vody z výše položeného objektu;

o násoskový – vodovodní ad pro dopravu vody z jímacích za ízení v podtlakovém režimu využitím principu hydraulické násosky. Spot ebišt bývají len na na tlaková pásma, která jsou od sebe navzájem odd lena tak, aby v míst spot ebišt byly spln ny požadované tlakové pom ry. Jednotlivá tlaková pásma jsou napájena z vodojem , erpacích stanic nebo z jiných tlakových pásem prost ednictvím zásobních ad . Up ednost uje se gravita ní režim napájení (z vodojem ), avšak v n kterých p ípadech je nevyhnutelné napájení prost ednictvím výtla ných ad (z erpacích stanic).

6.7.2 Zásady návrhu Vodovodní potrubí se ukládá p evážn do zem do rýhy nebo zá ezu. Ve výjime ných zd vodn ných p ípadech m že být umíst no i nad terénem. Vodovodní ady se vedou podél elní strany budov a umís ují se pokud možno do zelených pás , p ípadn nezpevn ných ploch. U potrubí z nekovových materiál nebo z kovových materiál nevodiv spojených je nutné navrhnout kovový vodi spojený s kovovými armaturami a navazujícím kovovým potrubím, aby bylo možno následn zjistit polohu potrubí v zemi.

- 80 (181) -

Vodovody

P ednostn se navrhují okruhové vodovodní sít . V tevné uspo ádání vodovodní sít není výhodné z hlediska provozní spolehlivosti sít . Vzdálenost vodovodních ad od zásobovaných objekt by nem la být v tší než 20 m (s ohledem na délku vodovodních p ípojek). P i velkém po tu p ípojek navrhneme ady po obou stranách komunikace. Vodovodní potrubí se navrhuje tak, aby pr to ná rychlost v potrubí byla 0,3 – 1,8 m.s-1. Dle profilu a adu: 0,3 m.s-1 je minimum pro rozvád cí ady, 1,8 m.s-1 pak maximum pro výtla né ady v tších profil . Vodovodní potrubí do DN 200 se navrhuje v podélném sklonu nejmén 3 ‰, od DN 250 až DN 500 ve sklonu nejmén 1 ‰ a potrubí o DN 600 a v tším ve sklonu nejmén 5 ‰. P i podélném sklonu potrubí v tším než 10 ‰ je t eba výpo tem doložit stabilitu potrubí proti posunu. Potrubí je nutné staticky posoudit na jeho odolnost proti p sobení sil v podélné ose potrubí, vznikajících od p etlaku vody v potrubí a od tepelných zm n potrubí. Na odbo ky, lomy (oblouky) a konce potrubí se navrhují op rné bloky, pokud potrubí není odolné proti namáhání v podélném nebo p í ném sm ru. Vodovodní potrubí se navrhuje mimo ochranná pásma železnic a silnic (kap. 2). Krytí vodovodního potrubí nemá být v tší než o 1,0 m nad doporu ené nejmenší krytí. V zastav ném území má být krytí vodovodního potrubí nejvíce 2,0 m. V tší krytí je možné p ipustit ve výjime ných p ípadech se souhlasem správce vodovodní sít . Nejmenší doporu ené krytí potrubí o sv tlosti •

menší než DN 400 je: o v hlinitých zeminách o v hlinitopís itých zeminách o v pís itých zeminách o ve št rkových a skalnatých zeminách

•

DN 400 a v tší je možné hodnoty krytí zmenšit o 0,20 m.

… … … …

1,20 m 1,30 m 1,40 m 1,50 m

Vodorovná vzdálenost tepeln neizolovaného vodovodního potrubí od zdroj možného ochlazování nebo oteplování má být nejmén 1,0 m. Pro vodom ry, pr tokom ry, reduk ní ventily, vzdušníky, sek ní uzáv ry s elektropohonem a istící tvarovky se navrhují šachty. Uzáv ry pro vodovodní potrubí shybek pod splavnými toky se umís ují na obou stranách v šachtách. Šachty se doporu uje z izovat pro umíst ní uzáv r DN 500 a v tších, pro umíst ní uzáv r DN 300 a v tších v nezastav ném území, v uzlech potrubí, kde je umíst no n kolik uzáv r , v kontrolních místech m ení tlaku a pr toku. Hrdla a p íruby nebo i jiné spoje musí být odsazené od st n a dna tak, aby byla umožn na montáž a demontáž potrubí a armatur. Rozebíratelné spoje nesmí být zabudované do stavební konstrukce šachet.

6.8

erpací stanice

erpací stanice se z izují jako samostatné objekty na vodovodní síti nebo jsou sou ástí jiných objekt (jímací objekt, úpravna vody) a používají se k p eprav

- 81 (181) -

Inženýrské sít

vody do vyšších míst (nap . do vodojemu) nebo k zajišt ní pot ebného p etlaku v síti. Podle zp sobu práce jsou rozlišována erpadla: •

hydrodynamická – jsou erpadla s nep ímou p em nou mechanické energie v kinetickou a potenciální energii kapaliny (rota ní pohyb lopatkového kola zrychluje pohyb ástice vody od st edu kola k obvodu, na výtoku se rychlost se rychlost zm ní v tlakovou energii). Pro dopravu vody se používají: o odst edivá; o axiální;

•

hydrostatická;

•

ostatní.

Podle polohy osy se erpadla d lí dále na: •

horizontální;

•

vertikální.

6.9 Materiály a armatury vodovod 6.9.1 Trubní materiály Volba trubního materiálu na stavbu vodovodní sít má být provedena na základ uvažovaného pracovního p etlaku, zp sobu a druhu vn jšího zatížení, únosnosti a agresivity zeminy, p ítomnosti bludných proud , kvality dopravované vody, možnosti vzniku hydraulických ráz . Na vodovodních sítích jsou používány následující trubní materiály: •

kovové o ocel (ozn. OC, ST) – ocelové trouby se pro dopravu vody využívají p edevším pro ady, kde je dosahováno vysokého zatížení a provozního tlaku. Zde se nejlépe využije výborných mechanických vlastností oceli, jako je vysoká pevnost, pružnost, houževnatost a odolnost proti únav . V sou asné dob ustupují ocelové trouby jiným materiál m a pro malé profily ocel obtížn konkuruje jiným trubním materiál m. Vzhledem k silným korozním vlastnostem je ocel v dnešní dob používána na provizorní krátkodobé p eložky. Pro výrobu atypických tvarovek (nap . velkých profil ) se up ednost uje nerezová ocel. P esto jsou ocelové trouby ve specifických podmínkách a pro v tší profily stále využívány. Výhody: dostupnost v délkách až do 13,5 m, odolnost v i vodním ráz m. Nevýhody: citlivost na korozi, ocel vyžaduje vn jší i vnit ní ochranu, nižší životnost (25 – 40 let);

- 82 (181) -

Vodovody

o šedá litina (ozn. LI, GG) – podíl litiny na trubním materiálu vodovod v R je udáván 60 - 74 % v závislosti na velikosti DN. V sou asné dob se nepoužívá, je nahrazována tvárnou litinou. Výhody: odolnost proti korozi, odolnost proti ot ru, schopnost tlumit chv ní. Nevýhody: menší pevnost, malá odolnost proti náraz m, nízká mez pr tažnosti. Životnost litinových trub je 60 – 90 let; o tvárná litina (ozn. LT, GGG) – p íznivé mechanické vlastnosti tvárné litiny podstatn zvyšují provozní možnosti vodovodních ad a jejich spolehlivost. Tvárná litina je v poslední dob nejpoužívan jším materiálem ve v tších m stech. Výhody: odolnost proti korozi, odolnost proti ot ru, schopnost tlumit chv ní, pevnost v tahu, odolnost proti náraz m, prodloužení životnosti, vysoká mez pr tažnosti. Tvárnou litinu lze doporu it pro rozvodné ady vodovodní sít , zejména s nestabilním p dním podložím nebo pro výtla né ady s vysokými provozními tlaky. U trub z tvárné litiny se p edpokládá životnost p es 100 let; •

nekovové o sklolaminát (ozn. GRP) – trubní materiál, který se pro výrobu vodovodního potrubí využívá již n kolik desítek let. Sklolaminátové trouby se vyzna ují vysokou pevností, stálostí a nízkou hmotností. S ohledem na nízkou hmotnost je možno je vyráb t ve v tších délkách – až 12 m. Jsou rezistentní v i ultrafialovému zá ení, mají velmi dobré hydraulické parametry (nízká drsnost), jsou odolné proti korozi. Sklolaminát je vhodný pro dlouhé zásobní a p ivád cí ady s malým množstvím sm rových zm n (tzn. tvarovek) v siln korozívním prost edí; o plastické hmoty – plasty všeobecn vykazují malou provozní drsnost, n kolikanásobn nižší hmotnost než kovové materiály. Nevýhodou plast je vysoká roztažnost v závislosti na zm n teploty. Plasty je vhodné používat zejména pro malé profily (rozvodná sí ) se stabilním podložím bez možnosti zne išt ní ropnými látkami. Výrobci udávají životnost 50 let i více. PVC – používá se pro snadnou montáž a nižší cenu, je citlivý na špatné provedení pokládky (poškození nárazem, nestabilní podloží p dy). P i dlouhodobém skladování na slunci dochází ke snížení pevnosti vliv p sobení UV zá ení. PE (lPE, HDPE) – materiál, který m žeme pro jeho flexibilitu, malou hmotnost a odolnost v i korozi použít na rozvodných adech, zvlášt pro menší pr m ry potrubí. Ohebnost umož uje kopírování trasy asto i bez nutnosti použití tvarovek. U tohoto materiálu je zejména nutno dbát na kvalitní obsyp potrubí, je náchylný na mechanické poškození. Trubky se dodávají v délkách 6 nebo 12m, v profilech do 110 mm i jako vinuté v délce 100 až 500 m.

- 83 (181) -

Inženýrské sít

6.9.2 Trubní spoje Trubní vedení se spojuje hrdly nebo p írubami. U podzemních vedení jsou p ednostn používány hrdlové spoje. P írubové spoje jsou používány uvnit objekt , pokud jsou použity u podzemních vedení, pak by m ly být opat eny nekorodujícími šrouby a maticemi. Zp sob spojování trub je v tšinou p edepsán výrobcem trub. U trub z tvárné litiny je nejb žn jším typem spoje hrdlové t sn né elastickým kroužkem nebo p írubové s plochým t sn ním. Ocelové potrubí je obvykle spojováno sva ováním. Svary mají být opat eny kvalitní protikorozní ochranou. Sklolaminátové trouby se spojují sklolaminátovými spojkami od výrobce potrubí, hrdlovými spoji nebo lepením. Trouby z PE se bu sva ují polyfúzn na tupo (nap . pomocí CNC svá e ky s elektrickým oh evem a hydraulickým p ítlakem) nebo se používají elektrotvarovky, které umož ují provád t svary ve vysoké kvalit . Na PE potrubí lze také použít protiskluzové spojky (mechanické spojování). PVC potrubí se spojuje na hrdla.

a) hrdlový spoj

b) p írubový spoj

c) protiskluzová spojka

Obr.6.7 Trubní spoje

6.9.3 Armatury Armatury zajiš ují ovládání vodovodní sít a její ádný provoz. Na síti se vyskytují p edevším uzavírací armatury: •

šoupátka – armatura, která v otev eném stavu uvol uje celý pr ez potrubí; uzavírací t leso se pohybuje v rovin kolmé na sm r pr toku média. Šoupátka slouží k uzavírání potrubí nebo i k regulaci pr toku;

•

uzavírací klapky – klapka je uzavírací armatura, u které se uzavírací t leso (talí ) otá í kolem osy kolmé k proudnici. V otev ené poloze stojí talí klapky vodorovn nebo svisle v ose potrubí a je obtékán;

•

kulové kohouty – uzavíracím t lesem je koule, skrz níž v otev eném stavu protéká médium. Pr m r koule je cca. 1,7 - 1,9 násobek jmenovité sv tlosti potrubí. Uzáv ry na vodovodních potrubích se mají navrhovat tam, kde je to z provozních d vod pot ebné, nap . na odbo ujícím potrubí, p i pot eb vytvo it úseky, na shybkách splavných tok (na obou stranách) a pro regulaci pr toku vody. Uzáv ry DN 600 a v tší se mají navrhovat s elektropohonem.

- 84 (181) -

Vodovody

Pro umíst ní uzáv r o DN 500 a v tším v zastav ném území a DN 300 a v tším v nezastav ném území se doporu uje z izovat šachty. Šachty se z izují také v míst uzlu s n kolika uzáv ry.

a) šoupátko

b) uzavírací klapka

b) kulový kohout

Obr.6.8 Uzavírací armatury

Další základní armatury používané na vodovodních sítích jsou: •

zp tné klapky – se instalují do potrubí, pokud je vyžadováno usm rování pr toku nebo musí být zabrán no zp tnému proud ní v p ípad výpadku p epravní energie (nap . za erpadly, v potrubních systémech a v odbo kách ke spot ebitel m);

•

vzdušníky – vodovodní potrubí je nutno udržovat bez vzduchu, jelikož vzduchové kapsy v potrubí mohou zp sobit náhlé zm ny tlaku, tlakové rázy, poškození potrubí, zmenšený pr tokový výkon potrubí. P i vyprazd ování potrubí, poruchách, výpadku erpadel a prasknutí potrubí je potrubí nutné naopak zavzduš ovat. K tomuto ú elu jsou používány vzdušníky, které mohou být provedeny nap íklad jako ventily s plovákem.

Obr.6.9 Vzdušníky

•

hydranty – hlavním ú elem hydrant je odb r požární vody z vodovodní sít . Slouží také k provozním ú el m (odkalování, proplachování, odvzduš ování a zavzduš ování nebo vypoušt ní potrubí, nouzový odb r vody). Hydranty jsou osazovány v p edepsaných odstupech. Rozlišují se dva základní typy: o podzemní – jejichž konstrukce je ukryta pod povrchem terénu a je p ístupná pod poklopem. Jsou dodávány o DN 80 a 100.

- 85 (181) -

Inženýrské sít

o nadzemní – pro n ž je typický stojan s p ípojkami pro odb r o DN 80,100 a 150. Jsou vyráb ny jako tuhé nebo objezdové (s ochranou proti poškození podzemní ásti p i nárazu);

a) podzemní

b) nadzemní Obr.6.10 Hydranty

•

reduk ní ventily – používají se ke snížení tlaku ve vodovodní síti, regulaci pr toku, a k ochran erpadel p ed zp tnými rázy. Reduk ní ventily pracují bu bez p ívodu (automatické membránové ventily) nebo s p ívodem elektrické energie. Reduk ní ventily musí být osazené v šacht . P ed reduk ní ventil se osadí uzáv r a manometr, za reduk ní ventil se osadí manometr, pojistný ventil a uzáv r;

•

navrtávací armatury – jsou používány pro z izování domovních p ípojek; p ípojka se navrtává za provozu vodovodu pod tlakem.

Obr.6.11 Navrtávací pas s ventilem

Mimo armatury se na vodovodní síti vyskytují tvarovky, sloužící k napojení ad p i k ížení, redukci profil nebo vytvo ení oblouk . V tšinou se používají tvarovky z tvárné litiny (spoje jsou p izp sobeny materiálu potrubí). U sklolaminátových vedení se používají tvarovky ze sklolaminátu i z tvárné litiny. Tvarovky v tších profil , stejn jako atypické tvarovky a shybky jsou vyrobeny na zakázku ze sklolaminátových segment nebo z nerezové oceli.

- 86 (181) -

Vodovody


TUHOV ÁK, L. a kol.: Zásobování vodou, multimediální u ebnice, Brno: VUT v Brn , 1999.

[2]


[3]

GRÜNWALD, A., MACEK, L., ŠRYTR, P.: Vodárenství. Praha: KAIT, 1998. ISBN 80-902460-7-9

- 87 (181) -

Inženýrské sít

7

Stokování

Úkolem stokových sítí a istíren odpadních vod je odstra ovat a zneškod ovat odpadní vody ze sídliš , pr myslových a zem d lských závod , za ízení obanského a technického vybavení. Krom zdravotních d vod pro z izování stokových za ízení se uplat ují i d vody hospodá ské (hromad ní odpadních vod m že vést k hospodá ským ztrátám, odpadní látky obsažené v odpadních vodách jsou hospodá sky využitelné) a požadavky na estetický vzhled sídliš a krajiny. Podle vzniku a zp sobu zne ist ní rozlišujeme tyto základní druhy odpadních vod: a) Splaškové odpadní vody (komunální) - jsou odpadní vody z jednotlivých domácností (kuchyní, záchod , koupelen apod.), ze závodních jídelen a kuchyní, závodních umýváren a záchod . Obsahují velké množství záchodové odpadní hmoty, zbytk jídel, ne istot z mytí a koupání i s pracími a mycími prost edky. b) Deš ové (srážkové) odpadní vody - jsou vody, které padají ve form atmosférických srážek na povrch území a po povrchu stékají do stok. Deš ové odpadní vody jsou rozhodující pro dimenzování stokových sítí jednotné soustavy. Zne išt ní deš ových vod m že být tvo eno nap . posypem (zimní období), navátým materiálem z okolí (listí, tráva), atd. c) Pr myslové odpadní vody - jsou odpadní vody z technologických proces v pr myslových závodech a provozovnách. Jejich zne išt ní se zna n liší podle druhu výroby a p ed vypoušt ním pr myslových odpadních vod do ve ejné kanalizace se musí provést rozbor podle stupnice mezních hodnot zne iš ujících látek. d) Balastní vody - jsou veškeré vody, které se dostaly do stokové sít jednak infiltrací tj. pr nikem z okolního prost edí (obvykle zeminy) do poškozených stok i kanaliza ních p ípojek trhlinami, otvory i net snými spoji v místech pod hladinou podzemní vody i v blízkosti významných ztrát z vodovodního potrubí, hovo íme o tzv. plošných (difúzních) zdrojích. Další skupinu balastních vod tvo í tzv. bodové zdroje jako je zaúst ní potok a vsakovacích systém , p epady z vodojem a fontán i chladící voda, tato druhá skupina zdroj - bodových zdroj balastních vod nebyla ješt v nedávné minulosti hodnocena jako balastní vody. e) Infek ní odpadní vody - obsahují velké množství choroboplodných zárodk nebezpe né povahy a vyžadují proto zvláštní opat ení p i odvád ní do stokové sít a išt ní. Jde o odpadní vody z infek ních odd lení nemocnic, tuberkulózních lé eben a sanatorií. f) Ostatní odpadní vody.

7.1

Stokové soustavy

Stoková soustava je za ízení pro sb r, shromaž ování a dopravu tekutých odpad . Tvo í ji uli ní stoky, sb ra e, kmenové stoky a istírna odpadních vod. Podle zp sobu odvád ní odpadních vod rozeznáváme v podstat t i základní stokové soustavy:

- 88 (181) -

Stokování

• • •

jednotná stoková soustava; oddílná stoková soustava; modifikovaná stoková soustava.

Definice Kanalizace jednotlivých soustav mají sv j specifický charakter. Jejich vznik byl podmín n propojením díl ích stok do soustav, jejichž výstavba probíhala v nejr zn jších historických obdobích za velmi prom nlivých sociáln -ekonomických podmínek.

7.1.1

Jednotná stoková soustava

Odvod ovací systémy v tšiny velkých urbanizovaných sídel v R jsou na rozhodujícím podílu ploch zájmového území koncipovány jako jednotná stoková soustava (Obr. 7.1). V rámci této soustavy jsou dopravovány veškeré druhy odpadních vod spole nou trubní sítí sm rem na istírnu odpadních vod ( OV). V jednotné stokové soustav protéká p i dešti stokou sm s splašk a deš ových odpadních vod, jejichž množství obvykle mnohonásobn p esahuje pr tok splašk . Tento princip p inášel adu technických a ekonomických výhod, které ho po dlouhý as up ednost ovaly bez ohledu na z ejmá ekologická a hygienická rizika ovliv ující životní prost edí, stejn jako na provoz OV za deš ových pr tok .

7.1.2

Oddílná stoková soustava

Oddílná soustava (Obr. 7.2) odvádí r zné druhy odpadních vod samostatnými trasami stokové sít . V zájmovém území jsou položeny dv i více soustav, z nichž každá je ur ena pro odvád ní jiného druhu odpadních vod. Nej ast ji se jedná o dv stokové soustavy, z nichž jeden systém odvádí vody splaškové (p ípadn i vody z drobných pr myslových provozoven) a druhý systém odd len odvádí vody srážkové. P i aplikaci oddílné stokové soustavy (splašková sí je zaúst na na istírnu odpadních vod) však v sou asnosti není možné ani deš ové vody považovat ve vztahu k recipientu za hygienicky nezávadné. Deš ové vody mohou být zna n zne išt ny splachy minerální i organické povahy, úkapy pohonných hmot i jiných látek a není vylou ena ani p ítomnost fekálního zne išt ní. Koncentrace zne išt ní deš ových odpadních vod závisí p edevším na intenzit dešt , jeho trvání a na délce asového intervalu mezi jednotlivými dešti. Zneišt ní deš ových vod je v p ímé závislosti na trvání dešt - s dobou trvání dešt v tšinou klesá. M že však nastat i opa ný p ípad, kdy ulehlý kal na povrchu území se nejprve provlh í a teprve pak je odplavován. Obecn je možné konstatovat, že již malý déš , který by byl u jednotné soustavy zachycen sítí a istírnou odpadních vod, zp sobí p i aplikaci oddílné soustavy zna né zne išt ní recipientu koncentrovanými splachy.

- 89 (181) -

Inženýrské sít

Z uvedeného je z ejmé, že ani jedna ze základních soustav není z hlediska souasných požadavk ideálním ešením vhodným pro libovolné zájmové území. Nejde jen o negativní vliv odleh ovaných vod z jednotné stokové sít odleh ovacími komorami, jak byl tento problém d íve chápán - zejména z hygienického hlediska. Je t eba se také zabývat problémem kvality deš ových vod, který je sice technicky ešitelný, ale ve v tšin p ípad velmi ekonomicky náro ný. Proto se za ínají uplat ovat r zné modifikace stokových soustav.

Obr. 7.1 Jednotná stoková soustava

7.1.3

Obr. 7.2 Oddílná stoková soustava

Modifikovaná stoková soustava

Modifikovaná stoková soustava (Obr. 7.3) vzniká nap íklad kombinací jednotné a oddílné stokové soustavy v rámci soustavného odvodn ní jednoho urbanizovaného celku. V zahrani í bývá tato soustava nazývána polo-oddílná. Princip spo ívá v tom, že splaškové vody jsou odvád ny hluboko uloženými stokami, deš ové vody m lce uloženým potrubím. P i p ívalu nejvíce zne išt né deš ové vody na za átku dešt se prázdní spojovacím potrubím ze dna deš ových stok v šachtách do stok splaškových. Po jejich zahlcení nad úrove dna deš ových stok dochází k odtoku srážkové vody deš ovými stokami p ímo do recipientu. Nejv tší zne išt ní z oplachu terénu na za átku dešt a z výplachu dešových stok je takto svedeno splaškovými stokami (za dešt pod tlakem) do OV. Do recipientu je již odvád na relativn istá voda.

Obr. 7.3 Modifikovaná stoková soustava

- 90 (181) -

Stokování

7.2

Materiál stokových sítí

Materiál stok se volí podle ú elu a plánované životnosti díla. Požadované vlastnosti materiál stokových sítí jsou vodot snost, možnost bezpe ného a ú inného išt ní stok, atd. Materiály stokových musejí mít bezpe nou odolnost proti mechanickým, chemickým a biologickým vliv m dopravované vody, p dního prost edí, statického a dynamického zatížení, atd. Na potrubí jednotné a oddílné stokové soustavy se používají trouby z následujících materiál : • kamenina; • beton (doporu uje se pro deš ové stoky) a železobeton; • polymerbeton; • edi ; • sklolaminát; • šedá a tvárná litina; • plasty; • vláknocement; • p ípadn kombinace výše uvedených. Stoky mohou být trubní, monolitické (betonované na míst nebo zd né), p ípadn ze stavebních dílc . Na zvýšení odolnosti proti obrusu a chemickým ú ink m odpadních vod je možné vnit ní líc zd né nebo betonované stoky opat it úplným nebo áste ným obložením (vyzdívkou, výstelkou, povlakem apod.). Na obložení se používá kamenina, tavený edi , odolný a houževnatý kámen, sklolaminát, plasty a podobné materiály. P i obkládání je t eba použít odolné pojivo na obklady a spáry s vhodn zvolenou technologií, aby nedocházelo k odlupování.

7.3

Tvary a rozm ry stok

Návrh tvaru p í ného profilu stoky je dán konkrétními hydraulickými, provozními, stavebními (statika), ekonomickými, geologickými a jinými požadavky. Kruhový

Tlamový

- 91 (181) -

Inženýrské sít

Vej itý (víde ský)

Vej itý (pražský normál) α5

α3 α2

α4

α1

α1= 53° 07′ 48′′ α2= 36° 52′ 12′′ α3= 18° 26′ α4= 26° 34′ α5= 90

Obr. 7.4 Základní tvary stok používané v sou asnosti Tab. 7.1 Vlastnosti vybraných profil TVAR STOKY

KLADY

· nejjednodušší výroba prefabriKruhový kátu · nejvýhodn jší pro išt ní · nejlepší hydraulické vlastnosti Vej itý (koncentrace odtoku v potrubí) · staticky nejvýhodn jší · navrhuje se ve stísn ných geoTlamový logických pom rech (nízké nadloží)

ZÁPORY · staticky mén výhodný než vej itý · lze ho navrhnout p i dostate né výšce nadloží · hydraulicky nejmén p íznivý (koncentrace odtoku v potrubí) · staticky nejmén výhodný

Informace Pr leznost: Minimální pr lezný profil je u: • kruhových stok DN 800; • ostatních tvar profil s minimální ší kou 600 mm a minimální výškou 800 mm. Pr chodnost: Minimální pr chozí profil má ší ku 600 mm a výšku 1500 mm. Minimální rozm ry stok: Gravita ní stokové sít :

DN 250 - kamenina a plasty DN 300 - ostatní materiály.

P íklad 7.3 Vypo ítejte a narýsujte konzum ní k ivku kruhového stokového profilu pro sklon nivelety J=20‰, DN 400. Pr m rný sou initel drsnosti dle Manninga n=0,0135 (beton).

- 92 (181) -

Stokování

ešení 7.3 K výpo tu a narýsování konzum ní k ivky kruhového stokového profilu pot ebujeme získat údaje a hodnoty pr toku – Q a výšky hladiny pln ní - h. Pro výpo et daných hodnot lze použít tab. 7.2. Tab. 7.2 Veli iny pot ebné k výpo tu pr toku Q p i hladin h POPIS st edový úhel

VÝPO ET pro hr

pr to ný pr

ez

omo ený obvod

JEDNOTKA

r−h r r−h ϕ = 2ar c cos r S 2 r S = (ϕ − sin ϕ ) 2 O

ϕ = 2ar c cos

O =ϕ ⋅r

[rad] [rad]

[m2]

[m]

R hydraulický polom r

R=

ezová rychlost pr tok

[m]

C

rychlostní sou initel (dle Manninga) pr

S O

C=

1 16 R n

V v = C R⋅I Q Q = v⋅S

[m0,5.s-1] [m.s-1] [m3.s-1]

Obr. 7.5 Kruhový pr ez potrubím

Ur íme s edový úhel (dle podmínky hr). Pro pot ebu výpo tu je nutné stanovit r zné pom ry výšky pln ní hladiny k profilu D, v našem p ípad se jeví jako ideální rozd lit výšku profilu po dvacetinách (1/20, 2/20, …, 20/20). Dále si vypo teme pr to ný pr ez, omo ený obvod, hydraulický polom r, rychlostní sou initel, pr ezovou rychlost a nakonec pr tok pro každou zvolenou výšku pln ní hladiny. Z vypo tených daj (Tab 7.3) - 93 (181) -

Inženýrské sít

sestavíme konzum ní k ivu (Obr. 7.6) nárustu výšky pln ní hladiny vody h v závislosti na pr toku Q. Tab. 7.3 Výpo ty h [m]

S [m2]

[rad]

O [m]

R [m]

c [m0,5.s-1]

v [m2.s-1]

Q [m3.s-1]

(1/20*D)/1000 … … … (20/20*D)/1000 KONZUM NÍ K IVKA 0,45 0,4 0,35

h [m]

0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 0

50

100

150

200 3

250

300

350

400

-1

Q [m .s ]

Obr. 7.6 Konzum ní k ivka

Informace Konzum ní k ivka (Q-h k ivka) - grafické znázorn ní nár stu hladiny vody v závislosti na pr toku.

7.4

Sm rové vedení stok

Obecn platí, že se stoky situují do ve ejných ploch a pozemních komunikací, mimo n po dohod s provozovatelem kanalizace. Je doporu eno posoudit výhodnost oboustranného uložení stoky p i v tších ší kách komunikace. Stoky jednotné soustavy se nej ast ji umis ují pod osu komunikace (v úzké zástavb výjime n mimo osu), aby byl umožn n provoz na komunikaci i b hem p ípadné revize nebo opravy stoky. U oddílné soustavy se splašková stoka umisuje mimo osu, deš ová pod osu komunikace. P i povrchovém odvád ní dešových vod se splašková stoka oddílné soustavy umís uje pod osu komunikace. Stoky nepr lezných profil se navrhují v p ímé trase mezi šachtami (p íp. jinými objekty), u pr chozích je možné ešit zm nu sm ru obloukem. Není dovoleno navrhovat stoky pod stromy ani v jejich blízkosti (asi do 1,5 m).

- 94 (181) -

Stokování

7.5

Výškové uspo ádání stok

Hloubka uložení stok je dána celkovým situováním inženýrských sítí a jejich zájmových pásem. Doporu ená maximální hloubka uli ní stoky (ne sb ra e) je 6,0 m. Stoky jednotné, p ípadn oddílné splaškové soustavy musí ležet tak hluboko, aby bylo možné odvodnit pr m rn hluboké podzemní prostory (sklepy, skladišt , apod.).

7.6

Objekty na stokové síti a jejich navrhování

Stoková sí je tvo ena stokovými úseky a objekty. Objekty se navrhují pro zajišt ní správné funkce stokové sít a pro bezpe né provád ní všech pot ebných prací p i kontrole, išt ní a údržb stok. Podle ú elu d líme stokové objekty na: • • • • •

vstupní šachty; spojné šachty a komory; spadišt ; skluzy; deš ové vpusti atd.

Pro výstavbu a provoz platí SN 75 6701 Stokové sít a kanaliza ní p ípojky. Z materiál se pro výstavbu objekt používá beton, železobeton, kamenina, plasty, kovové prvky (stupadla, poklopy odolné korozi) atd. Vstupní otvory jsou kruhové a mají mít min. pr m r 600 mm, výjime n tvercové (nepojízdné plochy) o stranách 600 mm.

7.6.1

Vstupní šachty

Vstupní šachty se navrhují (pokud není navržen jiný objekt spl ující stejnou funkci): • • • • • •

tam, kde se m ní sm r p ímých úsek trubních stok; tam, kde se m ní sklon stoky; tam, kde se m ní p í ný profil stoky; na p ímých úsecích stoky, kde je t eba dodržet jejich vzájemnou vzdálenost; tam, kde se spojují dv nebo více stok; na koncích stokové sít .

Vzájemná vzdálenost mezi vstupními šachtami na p ímých úsecích se ur uje pro: a) nepr lezné stoky – 60 m; b) pr lezné stoky – 60 m (kruhové profily nad DN 800 mm, ostatní nekruhové prizmatické pr ezy min. výšky 800 mm a min. ší ky 600 mm); c) pr chozí stoky – 100 m a více (min. výška nad 1500 mm).

- 95 (181) -

Inženýrské sít

7.6.2

Spojné šachty a komory

Soutok se provádí ve: •

Vstupních (spojných) šachtách kruhového p dorysu a to p i spojování stok do pr m ru DN 400.

•

Spojných komorách - a to p i spojování stok DN 500 a v tších (u nekruhových stok p i min. ší ce 600 mm).

Obr. 7.7 Spojná šachta

P i r zných profilech vstupního a výstupního potrubí se snažíme o takové výškové uspo ádání, aby byly hladiny ve stejných výškách (Obr.7.8).

Obr. 7.8 Napojení hladin ve spojných objektech

7.6.3

Spadišt

Spadišt (Obr. 7.9) jsou objekty, jejichž ú elem je p ekonat stupn m velký sklon, p i kterém by ve stoce p i návrhovém pr toku byly p esahovány maximální povolené rychlosti. Sklon stok mezi spadišti volíme takový, aby bylo dosaženo maximální rychlosti povolené pro daný materiál stoky. Maximální povolené výšky spadišt jsou 4 m pro DN 250 – 400, respektive 3 m pro DN 450 – 600. ást šachty i dno spadišt , vystavené nárazu p ívalové vody, musí být opat eny pevným a odolným obkladem. K odvád ní bezdeštného odtoku splaškových odpadních vod je spadišt opat eno samostatnou vertikální troubou sv tlosti min. Js 200 vyúst nou u dna spadišt . Za v tších pr tok , kdy již tato trouba nesta í k odvedení celého množství odpadních vod, p epadá voda z dané výšky na dno spadišt .

- 96 (181) -

Stokování

$ ' * .

" %& & ( ) +

! ! # #

! !

! ) ,! /

" ) & ! + & ! 0 , &, )

!

Obr.7.9 Spadišt

7.6.4

Skluz

Skluzy, obdobn jako spadišt , slouží k p ekonání velkého sklonu na stokové síti. Navrhují se na velmi strmých a dlouhých tratích, kde by bylo budování kaskády spadiš nákladné. Skluz sestává z vlastní skluzové stoky s pr to nou rychlostí do 10 m·s-1 a z objektu na konci skluzu k utlumení p ebyte né pohybové energie a k odvedení vodou strženého vzduchu (proud je možné utlumit nap . železobetonovými rozráže i osazenými ve dn šachty, která je pro odvzdušn ní p ikryta roštem).

7.6.5

Deš ové vpusti

Deš ové vpusti slouží k odvodn ní vozovek, chodník a zpevn ných ploch. Zpravidla nejsou provozovány provozovatelem kanalizace, ale jinými právnickými osobami. Jsou sou ástí komunika ních staveb. D lení deš ových vpustí: a) uli ní vpus ; b) chodníková vpus ; c) horská vpus .

- 97 (181) -

Inženýrské sít

Obr. 7.10 Deš ové vpusti

7.7

Zp sob dopravy odpadních vod

Zp sob dopravy odpadní vody je závislý na mnoha faktorech, zejména však na morfologii terénu a použité soustav odkanalizování. Dopravu odpadních vod je možno rozd lit na: • tradi ní zp sob dopravy odpadních vod; • alternativní zp soby odvád ní odpadních vod. Za tradi ní zp sob dopravy odpadních vod u soustavného odvodn ní urbanizovaných území považujeme jednotné i oddílné soustavy s gravita ní dopravou odpadních vod. U tradi ního zp sobu odvodn ní je d raz kladen p edevším na jednoduchost a spolehlivost provozování. U tradi ních stokových systém je využito nap . p e erpávacích stanic a tlakových úsek jen v nezbytn nutných p ípadech, na krátkých úsecích. Tato za ízení se vyzna ují vysokými dopravními výkony, které plynou p edevším z pot eby odvád ní deš ových odpadních vod. V sou asnosti jsou v pop edí zájmu, vedle rehabilitace stávajících nebo p etížených stokových sítí jednotné stokové soustavy také problémy spojené s odkanalizováním území bez soustavného odvodn ní. Jedná se o oblasti malých sídelních celk s velmi roztroušenou zástavbou, nebo p ím stské oblasti s plochým i zvln ným reliéfem terénu. V t chto oblastech nejsou odkanalizovány p edevším zdroje zne išt ní do 1000 m3 den-1 (bezdeštného p ítoku). Tyto zdroje jsou rozptýleny na rozloze p esahující polovinu území našeho státu. Jsou to území asto t sn spjatá s rekrea ními oblastmi, rezervacemi a ochrannými pásmy zdroj pitné vody. P edevším v tom je nutno spat ovat význam soustavného odkanalizování p edm tných oblastí. Ve zmín ných lokalitách se jeví tradi ní zp soby odkanalizování jako nehospodárné, t žko realizovatelné až neproveditelné. Na adu p icházejí alternativní zp soby odkanalizovaní, ty lze lenit na: • kanalizaci tlakovou; • kanalizaci podtlakovou (vakuovou); - 98 (181) -

Stokování

•

kanalizaci gravita ní maloprofilovou.

Alternativní zp soby odvád ní odpadních vod mohou být cestou, vedoucí v ad p ípad k snížení investi ních náklad a tím uspíšení realizace investi ního zám ru. Okolnosti, které p ispívají k up ednostn ní t chto zp sob jsou: • rozptýlená zástavba ( venkovského i vilového typu) ; • konfigurace terénu; • zájmové území s n kolika samostatnými povodími a spole nou OV; • terasovitá zástavba i široké ulice, kde by situace vyžadovala soub h dvou gravita ních stok; • oblasti s nep íznivými podmínkami pro zakládání stok (vysoká hladina podzemních vod s agresivitou na konstruk ní materiál, skalní podloží v malé hloubce, oblasti v n zmrzlé p dy, poddolovaná území, atd.). K použití n kterého z netradi ních zp sob odkanalizování mohou ovšem vést i jiné d vody, nap . možnost provedení stoky bezvýkopovým zp sobem, omezený prostor pot ebný pro provád ní stok, vysoká hustota již položených inženýrských sítí, nebo jiné p ekážky, nap . vodní toky. Nevýhody: absence dlouhodobých zkušeností s provozováním v podmínkách R; • provozní náro nost systému (nároky na vyšší kvalifikaci obsluhy); • vyšší nároky na provozní energie; • kratší životnost a vyšší etnost provozních poruch; • systémy nejsou vhodné pro odvád ní deš ových odpadních vod. •

7.7.1

Tlaková kanalizace

Tlakové odkanalizování je založeno na principu p etlaku uvnit v tevnaté i okruhové trubní dopravní sít . Dopravované splašky do systému dodávají a vnit ní p etlak (b žný provozní pracovní p etlak cca 20 – 50 m v.sl.) vyvozují erpadla umíst ná v erpacích stanicích (dále jen „domovní erpací jímka“ D J). D J jsou umíst ny v blízkosti odvod ovaného i odvod ovaných objekt . Z majetkoprávních d vod je optimální, jestliže každá nemovitost vlastní svoji D J na p ístupné ásti soukromého pozemku. Vhodné je také napojení erpadla v D J na elektrickou energii p es samostatné m idlo spot eby. Odpadní vody p itékají do D J z odvod ovaného objektu domovní kanalizací a domovní gravita ní p ípojkou. Systém se doporu uje pro plochá i mírn zvln ná území nebo p i p ekonávání rozvodí. Jsou považovány za vhodné pro území do cca. 15 000 p ipojených obyvatel.

7.7.2

Kanalizace podtlaková (vakuová)

Princip podtlakové kanalizace pro pot eby stokování objevil Holan an Liernur. Specifická je pro tuto technologii zejména transportní rychlost kolem 6-8 m·s-1 bez ohledu na spád potrubí. Odpadní voda není dopravována jako uzav ený vodní sloupec, ale po jednotlivých dávkách (porcích). Porce tvo í sm s kapek unášených proudícím vzduchem ve sm ru v tšího podtlaku. Sací tlak o hodnot 60 - 70 kPa (0,6 - 0,7 baru) oproti atmosférickému tlaku je trvale udržován v podtlakových nádobách podtlakové stanice. Tento podtlak p sobí

- 99 (181) -

Inženýrské sít

prost ednictvím potrubí na speciální sací ventil osazený ve sb rné šacht (podle typu výrobce). Po otev ení sacího ventilu se nasává odpadní voda a vzduch do potrubního systému a spole n proudí k podtlakové stanici do podtlakových nádob. Z t chto je pak odpadní voda erpána konven ními erpadly na OV. Zdrojem energie pro innost sacího ventilu je vlastní podtlak v potrubí. Podtlaková (vakuová) kanalizace se tedy skládá z t chto ástí: • • • • •

7.7.3

gravita ní p ítok; sb rná šachta (domovní p ípojková šachta); podtlaková ást kanaliza ní p ípojky; podtlaková stoka; podtlaková (vakuová) stanice.

Maloprofilová kanalizace

Maloprofilová gravita ní kanalizace byla poprvé publikována již v 19. století v USA. Byla však zapomenuta. Tento systém odkanalizování se na americký venkov v sou asnosti vrací z Austrálie, kde se metoda již adu let využívá. O popularitu tohoto ešení se v USA zasloužil p edevším projekt Agentury pro ochranu životního prost edí US - „Clean Water Act (1977)“, který propagoval levné inova ní technologie, vhodné pro venkovská sídla. Maloprofilová kanalizace je specifická použitým trubním materiálem velkých délek s malými sv tlými profily, nízkou drsností a integrovanými, dokonale vodot snými spoji. Revizní šachty jsou nahrazovány kontrolními šachticemi. Celý systém je dob e patrný z Obr. 7.11. Z obrázku je z ejmé, že celý systém odvád ní odpadních vod je gravita ní, s možným využitím násoskového efektu v úsecích s negativním spádem nivelety. Centrální sb rný bod s jímkou i OV musí být tedy umíst n níže než ostatní p ipojované objekty, propojené gravita ním sb ra em malého profilu. Nevýhodou je nutnost provozování lapa pevných ne istot (konstruk ní obdoba našich septik ), které zabra ují vniknutí sedimentujících látek do systému. Pro n které objekty, které nespl ují podmínku gravita ního zaúst ní nad hydrodynamickou árou stanovenou výpo tem, je nutno budovat septik osazený erpadlem.

Obr. 7.11 Schéma maloprofilové kanalizace

- 100 (181) -

Stokování

7.8

Záv r

7.9

Shrnutí

P edložený modul stru n definuje základní pojmy v oblasti stokování. Stanovili jsme si za cíl prezentovat priority tohoto oboru. D raz je kladen na samostudium a kreativní p ístup k ešení studia. P edpokládáme interaktivní ú ast student a tená .


ŠEREK, M. a LHOTÁKOVÁ, Z. Inženýrské sít . Praha: STNL, 1985.

[2]

HLAVÍNEK, P., MI ÍN, J. a PRAX, P. P íru ka stokování a išt ní. Brno: NOEL 2000 s.r.o., 2001. ISBN 80-86020-30-4.

[3]

JANDORA, J. a UHMANOVÁ, H. Základy hydrauliky a hydrologie P íklady. Brno: Akademické nakladatelství CERM, s.r.o. Brno, 1999. ISBN 80-214-1160-0.

7.10.2 Odkazy na další studijní zdroje a prameny [1]

www.echoplus.cz

[2]

www.hydroprojekt.cz

- 101 (181) -

Inženýrské sít

8

Zákonitosti proud ní plyn

8.1 Klí ová slov Vztlak u plynu, stla itelnost plynu, stavová rovnice plynu, Bernoulliho rovnice pro proud ní plynu, isothermicka a adiabaticka stavová zm na. Zatím co voda je prakticky nestla itelná, a její teplota ovliv uje proud ní jen zm nami viskozity, uplat ují se u proud ní plyn a par termodynamické zákony a stavová rovnice plyn . Z praktického technického hlediska lze p ijmout n která zjednodušení vztah .

8.2

Proud ní plyn

8.2.1 Pro plyny o nízkém tlaku (a relativn nízkých teplotách) zavádí

se idealizovaný p edpoklad nestla itelnosti, a zanedbává se vliv teploty media. V technické praxi jde o nízkotlaké rozvody topných plyn , - svítiplynu, zemního plynu , p ípadn bioplynu, které jsou limitovány tlakem 5 kPa, p i emž prakticky uplat ované provozní tlaky jdou maximáln do 2,4 kPa. U takto nízkých provozních tlak ovliv ují proud ní gravita ní síly, jejichž projevem je, u plyn leh ích než vzduch, vztlak. (z2-z1)* *( ρ pl − ρ vzd )

ρ vzd z2

ρ pl

z1

prof. I.

prof. II.

Obr.8.1 Podélný profil úsekem plynovodního potrubí – vztlak

Teoretický postup je následující: Mezi 2 –ma profily potrubí ( uzly ) lze psát Bernoulliho rovnici (energetickou) (zanedbává se kinetická energie , protože hmotnost a následn i setrva ná síla plynu je nízká) p2

=

p 1 + (z1 – z2 ) * ( ρ pl − ρ vzd ] * g vlit tíže = vztlak

p ztr

[8.1]

ztráty t ením dle Archim. zákona ( p = h * ρ * g)

tlak p2 a p1 je zde uvažován jako p etlak nad atmosférickým tlakem ρ pl a ρ vzd jsou m rné hmotnosti plynu a vzduchu

- 102 (181) -


P i takto rozepsaném vztahu má vztlak hodnotu kladnou, stoupá-li potrubí ve sm ru proud ní plynu, a zápornou, pokud potrubí klesá. p ztr : stanovíme nap . ryze hydraulicky

dle Darcy – Weissbacha : L v2 p ztr = λ . . .ρ normované d 2

[8.2]

kde ρ normované je tzv. normová m rná hmotnost plynu ( p i 20oC a na úrovni mo e), a je zde považována za konstantní.

v = 4 . Q / (π . d )

po dosazení :

= λ.

p ztr

L * Q 2 *16 * ρ

plznorm

5

2 *π * d 2

dostáváme:

= χ * Q2

[8.3]

Vy íslíme λ dle White-Colebrooka: 1

λ

k 2.51 + ) (itera ní 3.71 * d Re* λ v*d Re =

= −2 * log(

kde

vzorec)

[8.4]

ν

viskozita: ν = 1,4 * 10 ^-5 (m2/s) ZP (zemní plyn) 2,3 * 10 ^ -5 SP (svítiplyn) k - abs. drsnost ocel 0,5 mm PE 0,1 mm d t t o : λ dle Šerka: 0.25

λ=

1 k (1.139 − 2 log ) 8 d

+

0.01 Re

[8.5]

8.2.2 Proud ní plynu o vyšších tlacích kdy stla itelnost je nutno zohlednit. Tlak v potrubí je zde brán jako absolutní tj. v etn tlaku atmosférického. Zanedbává se vztlak plynu, nemá ve srovnání s p etlaky v potrubí praktický vliv. Bernoulliho rovnice , psaná pro úsek mezi posuzovanými profily , je pak obecn : p2

=

p1

-

∆ p ztr

[8.6]

Protože objem plynu, a tím i objemový pr tok Q je prom nný s tlakem, (klesajícím po délce úseku ve sm ru toku), pracuje se s hmotnostním pr tokem G = Q * ρ ( kg/s).

[8.7]

Ten se podle zákona o zachování hmoty s tlakem nem ní. S p ihlédnutím k prom nnosti objemového pr toku se Darcy-Weissbachova rovnice píše v diferenciálním tvaru:

- 103 (181) -

Inženýrské sít

v2 * ρ * dx 2*d

dp ztr = −λ *

[8.8]

Tlak po délce (ve sm ru toku) klesá, proto dp má znaménko - , a λ je bráno zde jako konstanta ( viskosita je brána nem nná ve vztahu k tlaku a teplot ) dosadíme :

4*G π *d2 *ρ

v =

dostaneme tvar:

dp ztr = −λ *

8.G * dx π *d5 * ρ

[8.9]

2

kde ρ - je prom nné, je t eba je vyjád it jako funkci p. P i tom je nutno zohlednit teplotní pom ry v technické praxi. 8.2.2.1 Pro topné plyny

p edpokládáme isothermický proces, kdy vým na tepla mezi potrubím a zeminou je velmi rychlá, a teplota media je tak po délce úseku prakticky T = konst. To platí všude krom bezprost edního výstupu z kompresorových stanic, dokud stla ený a zah átý plyn nevychladne. Samoz ejm probíhají zm ny mezi teplotou v lét a v zim , ty jsou však pozvolné, takže je není nutno promítnout do zm n tlaku p i proud ní. rovnice isothermického vztahu:

p

ρ

= konst = r * T

ρ =

[8.10]

p r * T

pro jednotku hmotnosti lze totiž psát: 1 =

V *ρ,

z toho V = 1

ρ

tato rovnice je dopln ná na stavovou rovnici, kde r …… plynová konstanta, charakterizující ten který plyn Tab.8.1 Plynové konstanty a hodnoty sigma pro n které plyny -2

σ

plyn

r [ J. kg-1.K

kyslík

259,8

121 358

vzduch

287,0

134 063

oxid uhli itý

188,8

242 342

methan

518.8

88 162

]

pro 15o C [ J. kg-1]

po dosazení do [8.9.] získáme:

dp = −0.8106 * λ *

r *T * G 2 * dx 5 d *p

[8.11]

integra ní vyjád ení p2

p * dp = −0.8106 * λ *

p1

- 104 (181) -

L

r *T 2 G dx d5 0

[8.12]


po integraci

1 2 r *T ( p1 − p 22 ) = −0.8106 * λ * 5 * G 2 * L 2 d substituce : σ = 1.621 * r * T p 12 − p 22 = σ * λ *

[8.13.a]

G2 *L d5

[8.13.b]

Pro technickou b žnou praxi byly výše uvedené algoritmy ješt po ád dosti t žkopádné, zejména pro jednoduché, asto se opakující výpo ty. Byly nahrazeny vztahy jednoduššími, ov enými rovn ž empiricky. Zjednodušené vzorce: Pro st edotlaké a nízkotlaké plynovody: [ mm ] d = K pro

K*

(dle SN 386413 téhož názvu)

Q 1.82 * L ( p z + 100) 2 − ( p k + 100) 2

4.82

;

[8.14]

ZP = 13.8 SP 13.1

Q se dosazuje v ( m3/h ), p v kPa , a vyjad uje p etlak nad tlakem atmosférickým, vyjád eným hodnotou 100 kPa. Do vzorce se nevnáší p ímé hodnoty drsnosti potrubí (ani absolutní, ani relativní), rovn ž tak ne hodnoty viskozity. Nesrovnalosti v jednotkách a rozdíl mezi medii je vyrovnáván koeficientem K. starší norma

(mm) d = K*

4.82

Q 1.82 * L (pro ntl…, K pro ZP …19.2) ∆p

[8.15]

∆p

v ( Pa )

dtto již neplatný “Pole v vzorec” [cm ]

d=

5

s ……

19.42 * Q 2 * s * L : ( ) ∆p hustota

∆p

[8.16]

v ( Pa ) = pz - pk

ρ plznu , pro ZP …. 0,6 ρ vyd

8.3 Proud ní páry 8.3.1 P eh átá pára: U páry nesmíme p ipustit rychlý p estup tepla do okolí, proto je trubní soustava tepeln izolována. P edpokládáme (idealizovan ) proces adiabatický , – totiž že žádné teplo nevystupuje ani nevstupuje, a páru považujeme za ideální plyn. Tomuto p edpokladu odpovídá pára, pro zvolený rozsah tlak v potrubí, spolehliv p eh átá nad mez sytosti par. rovnice adiabatického pochodu : p2

χ

ρ2

= konst =

p1

χ

ρ1

z toho….. ρ 2 = ρ1* χ

- 105 (181) -

p2 p1

[8.17]

Inženýrské sít

dosadíme do Darcy-Weissbachovy rovnice ( diferenc. tvaru: viz [8.8] )

dp ztr = −λ *

χ p1 8*G2 * * dx 2 5 π *d ρ1 * χ p 2

[8.18]

p1 zde považujeme za konstantu , pak integrální tvar: p2

χ

p 2 * dp = −λ *

p1

L

8*G2 * χ p1 * dx 2 5 π * d * ρ1 0 1

po integraci: když …….

χ 1+ χ

*(p

χ +1 χ 2 ,1

pχ =

1

χ χ +1

* pϕ

+1

dostáváme

χ +1 χ

+ p 2, 2 ) = {.............} * L

adiabatická konstanta χ

[8.20]

iní pro víceatomové plyny (nap . H2O) = 1,33

p11.75 − p 12.75 = λ *

po vy íslení

[8.19]

1.75 * 8 * p10.75 *L π 2 * d 5 * ρ1

[8.20.a]

Touto úlohou jsme ešili pr b h tlak . Zajímat nás m že navíc n kdy i koncová teplota páry (tj. na konci úseku): - pod líme stavové rovnice, psané pro po áte ní a koncový profil posuzovaného úseku:

p1

ρ1

= r * T1 ,

T2= T1*

p2

a

ρ2

= r *T2

z toho:

p 2 * ρ1 p1 * ρ 2

substitucí nap . za

[8.21]

ρ2 :

- z adiabatické rovnice [8.17]

p1

ρ1

χ

p T2 = T1 * ( 2 ) p1

=

p2

ρ2

χ

;

χ +1 χ

ρ2 = χ

p2 p1 [8.22]

(jsou ovšem zanedbány ztráty p estupem). Tímto výpo tem (teploty v koncovém uzlu úseku) ov ujeme pravdivost vstupního p edpokladu, totiž že teplota páry T2 nepoklesla pod teplotu na mezi sytosti pro tlak p2,, že naopak garantuje, že pára bude p eh átá. Poklesla-li by teplota pod mez sytosti, došlo by ke kondenzaci páry ve vodu, a pára by p edala své skupenské teplo jinde, než v cílovém uzlu ( u spot ebitele) – viz kapitolu …….Pokud by se teplota p iblížila mezi sytosti, kondenzovala by malá ást páry, což z energetického hlediska lze zanedbat. Na páru však již nelze nahlížet jako na ideální plyn, jde o dvousložkovou sm s, kdy v plynu

- 106 (181) -


jsou rozptýleny malé kapénky zkondenzované vody, a výpo tové vztahy je nutno tomu uzp sobit.

8.3.2 Sytá pára: u syté páry bylo p i tlacích do 2 MPa ov en následující vztah mezi m rnou hmotností a tlakem:

ρ = 0,000012135 * p 0,9375

[8.23]

Tuto závislost lze dosadit do rov. [8.9]:

G2 * dx d 5 . p 0,9375

[8.24]

G2 − 129421 * λ * 5 * L d

[8.25]

dp = −66798 * λ * po integraci:

p

1, 9375 2

=p

1, 9375 1

Vztah pro teplotu v koncovém uzlu odvodíme obdobn jako pro p eh átou páru ( rov. [8.21], [8.22] ).

p T2 = T1 * 2 p1

1, 067

[8.26]

- ovšem op t p i zanedbání ztrát tepla st nami potrubí a izolací.

8.4

Autotest

1.

U rozvodu topných plyn pod nízkým tlakem p i výpo tech zanedbává a) vliv gravitace b) vliv stla itelnosti plynu U rozvodu plynu pod st edním tlakem se m rná hmotnost ve sm ru proud ní: a) zv tšuje b) zmenšuje Pro isotermickou stavovou zm nu se p edpokládá a) dob e tepeln izolované potrubí b) potrubí bez tepelné izolace Adiabatické stavové zm n se blíží více chování a) p eh áté páry b) páry t sn nad mezí sytosti Do vztahu pro stl. plynovody uvád ný v SN 386413 se dosazuje absolutní drsnost k = a) 0,5 mm b) 1,0 mm Stoupá – li plynovodní potrubí ve sm ru proud ní, má vztlak orientaci: a) kladnou b) zápornou

2. 3. 4. 5. 6.

8.4.1 Klí 1.b, - 2.b, - 3.b, - 4.a, - 5. drsnost se do vzorce nedosazuje, - 6.a

- 107 (181) -

Tepelné sít

9

Tepelné sít

9.1 Klí ová slova Pot eba tepla, soustava CZT, zdroje tepla, tlakový diagram horkovodní sít , p edávací stanice tepla, kompenzace tepelné roztažnosti, bezkanálové uložení, hospodárná tepelná izolace. Pod pojmem ´tepelné sít ´ zde rozumíme sít centrálního zásobení teplem (CZT), tvo ící významnou složku v energetice obytného souboru i jiné komunity, nikoliv sít zásobující jednu i n kolik budov (areál). Základním parametrem pro návrh, i vyhodnocování tepelných sítí je:

9.2 Pot eba tepla tj. tepelné energie. Je to vícezna ný pojem, který m že znamenat: -

pot ebu tepelné energie za delší asovou jednotku. Obvykle je to 1 rok, i 1 topná sezóna. Tento údaj se využívá k tepelným a následn ekonomickým bilancím. Užívanými jednotkami jsou kJ, MJ, GJ, a kWh. pot eba tepelného toku, jinak též tepelného p íkonu. Jde o tepelnou energii vztaženou na jednotku asu, tedy o výkon. Jednotkou jsou W, i kW……..J/s, resp. kJ/s. Údaj se používá k dimenzování systému, zejména jeho trubní ásti.

9.2.1 Pot eba tepelného p íkonu: stanovuje se na vícero úrovních studijních a projek ních prací. U první fáze návrh , úvah a studií jde o mén p esné, p edb žné údaje. Používají se: ukazatelé tepelné hustoty.

Tab.9.1Pot eba tepla - ukazatele Pot eba tepla - ukazatele m stské

oblasti:

P edpokl. skladba

bytový fond:

78%

ob . vybav.:

22 %

I.

Dle typu zástavby

zastav. plocha

vytáp ná plocha

tepelná hustota

centra m st

vícepodlažní budovy

4000 m2/ha

20000 m2/ha

120 - 230

MW/km2

5000 m2/ha

20 - 40

MW/km2

Max. 3- podlažní budovy

II.

III.

Dle podlažnosti

stará zástavba

sídlištní zástavba

2

37 - 60

80

MW/km2

4

60 - 98

95

MW/km2

8

110 - 170

114

MW/km2

Dle velikosti m sta (v obyvatelích ) do 10000

2,85

kW/obyv

do 50000

2,9

dtto

do 500000

3

dtto

- 109 (181) -

Inženýrské sít

Pro druhou fázi, p edcházející realiza ním projekt m, je provád n detailn jší rozbor. V m stské zástavb je teplo spot ebováváno pro ú ely: topení (úst edního vytáp ní) p ípravu teplé užitkové vody (TUV) pro vzduchotechnika a klimatizaci pro ú ely technologické Technologické ú ely jsou dány individuálními pot ebami pr myslových i živnostenských provoz . Pro ásti zástavby s výrazn bytovou funkcí mají menší význam, navíc v sou asnosti pot eby menších provoz se m ní spolu se zm nami jejich využití. 9.2.1.1 Pot eba tepelného výkonu pro vytáp ní: vyplývá z tepelných ztrát budov. Stanovení t chto ztrát je pracné – p esné stanovení je možno použít jen u známých typ budov. U mén up esn ných návrh se vychází z tepelných charakteristik budov - viz SN 38 3350 - ´Zásobování teplem, všeobecné zásady´. Jednotkou tepelné charakteristiky je W/(m3 x oC) – je to tedy velikost tepelného toku, vztažená na jednotku obestav ného prostoru budovy a na jednotku tepelného kroku, tj.– rozdílu mezi výpo tovou teplotou vnit ní ( v budov ) a venkovní (venkovního prost edí). Tepelná charakteristika ( q ) je funkcí n kolika parametr : - tepelného odporu plášt a tepelné akumulace budovy, - pom ru plášt budovy a jeho obestav ného prostoru klimatické exponovanosti budovy – tj. jak je vystavena vlivu v tru.

Rozlišuje se tepelná charakteristika základní, qo,, která nebere do úvahy v trnou exponovanost budovy, a charakteristika celková – qc. Z hlediska pom ru plášt a objemu budovy je ideálním tvarem budovy koule. U budov s lenit jší fasádou je tepelná charakteristika v tší.

Tato funkce bývá v tšinou vyjad ována graficky nebo tabelárn .

Stanovení qo (základní tepelné charakteristiky, bez vlivu v tru) podle diagramu .III. p íloha 3., výše citované normy: - zavádí se pojem ´náhradní´(výpo tová) plocha plášt : _

S ek =

Se * ke + S p * k p + S s * k s + Sv * kv

e se vztahuje k

p s v

ke + k p + k s + kv

kde index:

[9.1]

ploše svislého obvodového plášt bez prostup ploše podlaží nad nevytáp ným prostorem (nap . suterén) st ešnímu plášti otvor m ve svislém plášti

Jde tedy o plochu ´váženou´ ve vztahu k sou initel m prostupu tepla k. Tepelnou charakteristiku qo lze pak stanovit ve vztahu na pom r ´náhradního´ plášt _

S ek a obestav ného prostoru V (osa úse ek). Plná ára udává pr m rné hodno-

ty, ára erchovaná hodnoty mezní z hlediska tepelné ochrany budov.

- 110 (181) -

Tepelné sít

Obr.9.1 Tepelná charakteristika jako funkce pom ru náhradního plášt a obestav ného prostoru obytné budovy

Obdobn pro celkovou tepelnou charakteristiku lze použít dle SN 73 0540-2 (1994) – tepelná ochrana budov: ….

Tab.9.2 Zkráceno - požadované hodnoty celkové tepelné charakteristiky budovy geometrická charakteristika budovy

qc,N

(W/ (m3 * K)

požadovaná hodnota

doporu ená hodnota

p ípustná hodnota (pro rekonstrukce)

0,2

0,35

0,28

0,48

0,4

0,5

0,4

0,7

0,7

0,67

0,53

0,93

0,9

0,75

0,6

1,05

Sn /Vn (m2 / m3 )

kde Sn je pláš budovy (pozor,styk budovy s terénem) a Vn je obestav ný prostor budovy.

Pro využití uvedených norem je zapot ebí vícera vstupních znalostí o budov . Zjednodušené vztahy uvádíme dále: [W/ (m3

Tab.9.3 „Tepelná charakteristika budov celková“ typ plášt

poloha

obestav ný prostor v 1000 m3 2

s akumulací

chrán ná

(cihelné

3

0,7

10

15

20

25

0,49

0,45 0,44

nechrán ná 0,81

0,56

0,82 0,51

stavby)

nep íznivá

0,64

0,59 0,57

bez akumulace

chrán ná

0,65

0,60 0,58

0,91 0,7

( panelové stavby nechrán ná

0,76 0,7

0,65 0,63

a lehké plást )

0,81 0,75

0,69 0,67

nep íznivá

- 111 (181) -

x o

C)]

Inženýrské sít

Obr.9.2 Graf závislosti tepelné charakteristiky na obestav ném prostoru K ivka „B“ - platí pro stavby s nízkou tepelnou akumulací, k ivka „A“ pro budovy s akumulací a lepším tepelným odporem plášt , - zjednodušen jde o budovy cihelné oproti stavbám panelovým, i budovám se sendvi ovým plášt m . P i stanovení exponovanosti polohy se p ihlíží k tomu, zda budova sdílí n které st ny s jinou budovou, jak výškov vystupuje ze zástavby, zda je umíst ná jako solitér, i v kobercové, nebo uzav ené zástavb . Rozhodování je zna n subjektivní. Parametr obestav ného prostoru ( vztahuje se vždy pouze k jediné budov ) v tomto grafu zohled uje pouze jeho velikost, nep ihlíží k lenitosti plášt (pom ru pláš /objem).

Pro uplatn ní ve studii obytného souboru je možný následující postup: - v navrhované zástavb se vyhledá n kolik charakteristických typ budov, pro n se stanoví tepelná charakteristika, a ta se následn uplatní na celý objem zástavby daného typu. Tepelný p íkon pro vytáp ní se pak stanoví:

P=

Vi * qi * ∆Ti

(W)

[9.2]

kde

∆Ti =Ti( interní) - Te (externí)

Ti (interní) - zpr m rovaná návrhová teplota všech prostor budovy. Lze ji nalézt v citované norm . Pro obytné budovy se používá v tšinou 18o C.

Te (externí) je výpo tová teplota venkovního prost edí. Je dána pro 3 typy klimatických oblastí v R …..- 12 oC, -15 oC a – 18oC. (viz rovn ž SN 06 0210 – Výpo et tepelných ztrát budov). 9.2.1.2

Pot eba tepelného výkonu pro oh ev TUV – pro stanovení je možno vyjít z SN 38 3350, podrobn ji se oh evem zabývá SN 06 0320 – „Oh ívání užitkové vody“. Ptuv = 1,2

a * b * (TTV − TZDR ) * cw t oh evu

(kW)

kde:

[9.3]

apot eba (normovaná) teplé užitkové vody vztažená na uživatelskou jednotku – obyvatele Prakticky se vychází z aktuální celkové pot eby vody, která v sou asnosti v R iní 105 – 150 kg /os/den. Z toho podíl TUV iní (podle sociologické skladby obyvatelstva) 37 – 50 %.

b–

po et uživatelských jednotek (zde obyvatel)

- 112 (181) -

Tepelné sít

TTV TZDR toh evu cw 1,2

dle zmín né normy 50o C ; - nejvyšší teplota, na kterou lze TUV oh ívat v systémech vícebytového zásobování je 60oC. bere se obvykle 10 o C doba, po kterou TUV b hem dne oh íváme (sec) m rné teplo vody ( cca 4,2 kJ/kg) sou initel, vyjad ující nár st v den maximálního odb ru

Dobu oh evu volíme dle „strategické“ úvahy o vydatnosti (kapacit ) zdroje. P i omezené kapacit volíme menší ze 2 alternativ. Uvažujeme bu : -

sou asnost špi kové (výpo tové) pot eby pro vytáp ní a oh evu TUV rozloženého na 24 hodin nebo sou asnost snížené pot eby pro vytáp ní v noci (temperování), a doby oh evu TUV rozložené na 6 (p ípadn 8) hodin. TUV, oh átou v no ních hodinách, je však t eba akumulovat tak, aby vysta ila pro denní odb r. Toto je jeden z d vod akumulace TUV.

tepelný p íkon

TUV - noc

0

sou tová ára topení a TUV

topení

24

TUV pr b žn

t

Obr.9.3 Graf alternativ sou asnosti erpání tepelného výkonu pro vytáp ní a

pro oh ev TUV

Sou initel 1,2 zohled uje rozdíl mezi pot ebou TUV pr m rného dne, a dne výjime ného, (který má nízkou etnost výskytu). Navíc pot eba TUV není b hem dne rovnom rná, špi ky odb ru jsou v ranních a ve erních hodinách, a trvají vždy asi 1 hod. Tuto nevyváženost mezi rovnom rn jší p ípravou a nárazovým odb rem je rovn ž nutno p eklenout akumulací. To je druhý d vod akumulace TUV. M že se vytvá et: -

akumulace hmoty TUV v zásobnících TUV ( o teplot 50 – 60 oC) akumulace tepla, a to - bu oh evem vody na vyšší teploty a její akumulací. Vzhledem k užívaným teplotám nad 60o C je problémem bezpe nost odb ratel . (opa ení). - nebo se v hodinách špi ky odb ru sníží tepelný p íkon pro vytáp ní, a ušet ená výkonnostní kapacita se p enáší do oh evu TUV. To je ovšem možno jen u budov vykazujících tepelnou akumulaci, teplo je tudíž nutno nejprve naakumulovat v budov .

- 113 (181) -

Inženýrské sít

T etí možností – u budov, kde není tepelná akumulace, a rovn ž není prostor pro zásobníky TUV, je nutno nadimenzovat zdroj na výkon pot ebný ve špi ce odb ru. V takovém p ípad se výše stanovený výkon zv tšuje ješt navíc souinitelem 1,7. Z hlediska dimenzování sít je to nehospodárný postup (a nízko využitelná investice). 9.2.1.3 Pot eba tepelného výkonu pro vzduchotechniku. V b žných bytových prostorách není nutno pro odv trávání kuchyní, WC a koupelen pot ebu tepla bilancovat. Místnosti jsou bu malé a doby použití krátké, nebo je v nich vyvíjeno p ídavné teplo (kuchyn ). V prostorách hromadného shromaž ování, ve vlhkých provozech (hromadné sprchy, lázn ), v n kterých živnostenských a pr myslových provozech je však ztráta tepla v tráním výrazná. Výchozím údajem pro stanovení pot eby tepla je intenzita v trání, ur ující, kolikrát za hodinu se má vzduch v místnosti obm nit. Je stanovena hygienickými p edpisy. Sou in intenzity (frekvence vým ny) a objemu místnosti nám dá množství vzduchu vym n ného za hodinu. Vzduch p ivád ný zven í vstupuje do budovy s venkovní teplotou, tlakem a obsahem vodních par, v místnosti m ní tyto své parametry v závislosti na zm nách tlaku, vstupem tepla pot ebného pro oh átí na požadovanou vnit ní teplotu a zm nami vlhkosti. Hovo íme o zm nách entalpie – kterou bilancujeme v kJ/kg. Pot ebu lze stanovit: Pvzt =

Vcirk * ∆Ent * ρ vzd * k rekup t

(kW)

kde

[9.4]

Vcirk objem vzduchu cirkulovaného za hodinu ∆Ent rozdíl entalpie vstupujícího a vystupujícího vzduchu. Hodnoty entalpie – v závislosti na teplotách a vlhkostech lze nalézt ve vzduchotechnických tabulkách ρ vzd je závislé na tlaku a teplot . Pro ú ely tohoto výpo tu lze uvažovat 1,2 kg/m3. krek - míra rekuperace tepla. Pro zhospodárn ní provozu je snahou odebírat ást tepla z proudu vystupujícího vzduchu a p edávat ho vzduchu vstupujícímu. To je možno provést: - míšením výstupního a vstupního proudu - deskovými vým níky tepla - tepelnými erpadly. Podle dokonalosti systému p evodu tepla krek vzr stá, pro orienta ní výpo ty se používá hodnota 0,5. t = 3600 sec - uvedená bilance byla vztažena na hodinovou vým nu vzduchu. Nárazov v trané provozy – sály, kina atp. – bilancují p ídavné teplo pro VZT pouze do venkovních teplot – 4o C, p i nižších teplotách se intenzita v trání snižuje i zastavuje, a vzr stá p irozené v traní net snostmi konstrukce. U dlouhodob provozovaných místností (nap . bazénové haly) je ovšem t eba po ítat i s nižšími venkovními teplotami.

- 114 (181) -

Tepelné sít

9.2.1.4 Celková pot eba tepelného výkonu je sou tem pot eb díl ích, p ípadn kombinací, p i které zvažujeme sou asnost – viz oh ev TUV. Vycházíme z ní p i návrhu sít a zdroje tepla.

9.2. 2 Pot eba tepelné energie – bilancujeme ji op

t podle díl ích pot eb.

9.2.2.1 Ro ní pot eba tepelné energie pro vytáp ní se vztahuje na topnou sezónu. Ta zapo íná, ( teoreticky), když st ední denní venkovní teplota klesne nep etržit po 3 za sebou následující dny pod ur enou (zvolenou) mez, za kterou se bere v tšinou + 12oC. Denní st ední teplota se stanoví z m ení v 7, 14 a 21 hod : T + T14 + 2 * T21 [9.5] Tdst = 7 4 Ro ní pot ebu tepla pak ur íme: - ze st ední venkovní teploty b hem topného období Te st (klimatické tabulky) E vyt = ro = V * q c * (Ti − Te − st ) * n * 86,4 (kJ) kde [9.6] n je po et dn topného období, lišící se podle klimatického pásma (cca 210 dn ). Pozn.: q bráno ve W, …..86,4 zavádí po et sec za den. - nebo (o n co p esn ji) - z denostup (op t klimatické tabulky, vyšet eno dle lokalit) kde po et denostup

J=

n i =1

Te

i

i–n

(Ti − Tei )

a

[9.7]

- venkovní teplota pro i-tý den roku braná z k ivky vyšet ené dlouhodobým m ením v daném míst vektor dn topného období

ro ní pot eba pro vytáp ní se pak ur í: E vyt = ro = V * q * J * 86,4 (kJ) [9.8]

Obr.9.4 Diagram pro ur ení denostup

- 115 (181) -

Inženýrské sít

9.2.2.2 Ro ní pot ebu tepelné energie pro oh ev vody lze spo ítat z pr m rné denní pot eby TUV, když zvážíme jisté snížení jejího odb ru v letním období (koef. 0.8): Etuv − ro = (a * b * (50 − Tzdr ) * c w ) * (n + (360 − n) * 0,8) [kJ], [9.9] m rné teplo dosazujeme v kJ/kg

9.2.2.3 Ro ní pot ebu pro v trání lze ur it z po tu hodin v trání za den, a st ední venkovní teploty v topném období, redukované o teploty, ležící pod výpo tovou mezí (- 4oC, p ípadn –5oC).

9.3 Soustava centralizovaného zásobení teplem Tepelné sít jsou sou ástí – prvkem soustavy CZT. Dalšími prvky jsou zdroje, p edávací stanice tepla a odb ratel , znázorn ný na schématu t lesem u.t. primér Zdroj

sekundér p edávací stanice t leso u.t.

Obr.9.5 Schéma soustavy CZT

9.3.1 Zdroje: rozlišujeme stálé , základní zdroje, dodávající teplo nep etr-

žit (mimo doby letní ,odstávky), a zdroje dopl kové, p ekrývající údobí maxima pot eby. Tím je áste n ešena nerovnom rnost pot eby tepelného výkonu b hem roku. Stálé zdroje: teplárna produkuje p ednostn teplo, a provozní režimy teplárny se tomu p izp sobují. Kotle produkují páru, a ta je navíc využívána k pohonu parních turbin a výrob elekt iny. elektrárna (tepelná) –má schématicky stejnou skladbu jako teplárna. Hlavním produktem je ovšem elekt ina, režim se p izp sobuje tomuto požadavku. Vznikající teplo je využíváno podle dostupnosti odb ratel , jejich pot eby.

Obr.9.6: Schéma elektrárny s výstupem páry do primární sít - 116 (181) -

Tepelné sít

horká voda

Obr. 9.8 Schéma elektrárny - výstup horké vody do primární sít Dopl kové zdroje: - výtopny. Vyrábí pouze teplo. Jsou tudíž mén hospodárnou investicí. Sou asný energetický trend se zam uje na kogeneraci, sou asnou výrobu tepla a elekt iny,(viz teplárna a elektrárna), a to i pro menší odb ratele, pr myslové celky, rozsáhlejší sportovišt , v tší budovy (administrativa, divadla atp.). Generátor elekt iny bývá pohán n spalovacím motorem (benzin, topný olej, mazut, zemní plyn) , zbytkové teplo spalin je využíváno nap . pro oh ev topné i užitkové vody, nebo její p edeh ev – kdy se nedosahuje projektované teploty TUV, a je nutné ji dále doh ívat. P edpokladem hospodárnosti je garance odb ru elekt iny mimo ve ejnou sí – tj. pro vlastní pot ebu, a vyrovnanost pot eby elekt iny v relaci k produkovanému teplu. Zvláštní zdroje: mohou to být zdroje geotermální (p írodní výv ry teplé vody, nebo jde o vhán ní media hluboko do podzemí, kde se oh eje a poté vrací), odpadní teplo z technologických proces (nap . chlazení vodních turbin, dále viz rovn ž netradi ní doprava tepla), i využití spalovny tuhých komunálních odpadk jako teplárny , kdy zejména v letním období, p i poklesu pot eby tepla, je možno vyráb t spalováním odpadk elekt inu).

9.3.2 T íd ní soustav CZT

Uzav ené a otev ené soustavy: Uzav ené soustavy- spot ebitel z nich odebírá pouze teplo, a veškerá teplonosná látka se vrací do zdroje. Otev ené soustavy: spot ebitel odebírá s teplem i ást teplonosného media , p ípadn veškerý hmotný tok. ( rozvody TUV, n které d ív jší parní sít , kdy se vysrážený kondenzát nevracel ke zdroji). • Podle media: rozeznáváme sít vodní a parní. Vodní sít rozlišujeme podle teploty vody na teplovodní a horkovodní. P ed lem je teplota 110o C. Teplonosná látka musí mít vysokou schopnost akumulovat teplo. U vodních sítí je rozhodující relativn vysoké m rné teplo vody – cw …obvykle se po ítá s hodnotou 4,186 kJ/kg/deg. (m rné teplo je totiž funkcí teploty vody). U parních sítí je teplo p enášeno p evážn ve form skupenského tepla páry ( cca 2230 kJ/kg), které se uvolní její kondenzací.

- 117 (181) -

Inženýrské sít

•

Podle trubního systému: pro uzav ené soustavy jsou užívány sít dvoutrubkové (potrubí p ívodní a vratné, zpáte ní), pro n které otev ené soustavy sí jednotrubkové. U t chto sítí je teplonosná látka vypoušt na nap . do kanalizace ( po vychlazení). Jednotrubková sí je investi n levn jší, nar stají však provozní náklady. Medium je t eba neustále znovu dodávat, a upravovat tak, aby nep sobilo korozivn , i nevytvá elo nár sty. Pokud napájecí voda není upravována, klesá výrazn životnost potrubí. • Podle parametr soustavy ( provozních tlak a teplot) rozlišujeme sít primární a sekundární. Primární sí navazuje p ímo na zdroj, a je provozována na vyšších parametrech. Mezi primární a sekundární sítí je vložena p edávací stanice tepla. V ní jsou vyšší parametry primérní sít redukovány na teploty a tlaky nižší, bezpe n jší pro spot ebitele. S takto upravenými parametry je teplo dále dopravováno sekundární sítí ke spot ebiteli. • Podle topologie – prostorového (v podstat p dorysného) uspo ádání – rozlišujeme sít v tevné, a sít okruhové ( viz teorie sítí). Okruhové sít nemají koncový uzel. U 2-trubkových sítí zdánliv rovn ž chybí koncový uzel, jsou to však v tšinou sít v tevné, kde každý úsek je tvo en 2-ma potrubími cirkula ního systému, p ívodem a zpáte kou. 9.3.2.1 Horkovodní sít : p edstavují ve systému CZT primární rozvod. Bývají v naprosté v tšin p ípad v tevné. P enášený tepelný tok lze vyjád it takto: kde [9.10] P = G* cw* ∆T G ……..hmotný tok ( kg/sec) = Q * ρ ∆T ……tepelný krok = Tp – Tzp Je to rozdíl teplot v p ívodním a vratném potrubí sít .

Tepelný výkon m že být tudíž zv tšován nár stem bu hmotného toku, nebo tepelného kroku. V tší hmotný tok vyžaduje bu v tší pr ez potrubí, (tedy v tší investi ní náklady), nebo zvýšené náklady na tlak p i erpání media, tedy vyšší náklady provozní. Hospodárn jší bývá zv tšení tepelného kroku, a to bu zvýšením Tp , nebo snížením Tzp. Teplárenské spole nosti požadují, aby odb ratel vracel vodu vychlazenou aspo na 70oC. Teploty užívané v p ívodu nep esahují obvykle 200 oC, nej ast ji se pracuje s hodnotami cca 150 oC. Tlaky v horkovodní síti. P i doprav tekutiny potrubím klesá ára energie. U horkovodních sítí konstruujeme áru tlakovou - vytvá íme tlakový diagram sít , a zanedbáváme p itom rychlostní složku Na diagramu vidíme áru hydrodynamického tlaku, klesající po okruhu (zdroj - p ívod – p edávací stanice -vratné potrubí) od výstupu ze zdroje zp t ke vstupu. Rozdíl v tlakové výšce mezi vstupem a výstupem je vytvá en hydraulickými ztrátami tlaku. Je p ekonáván ob hovými erpadly. Pokud jsou tato erpadla vypnuta, – voda neproudí – , rozprost e se v potrubí tlak hydrostatický. Jeho velikost ( výška hydrostat. áry nad potrubím) je ur ována návrhem neutrálního bodu cirkula ního okruhu , tj. takového bodu, ve kterém se dynamický i statický tlak shodují. Tento tlak lze na potrubí p enést nap . z expanzní nádoby s otev enou hladinou (analogie s vodojemy). V takovém p ípad ( =

- 118 (181) -

Tepelné sít

neutrální bod p ed erpadlem) leží celá hydrodynamická ára nad úrovní hydrostatického tlaku. Hydrodynamická ára m že p i tomto zp sobu p ekro it tlaky p íznivé pro konstrukci potrubí. Užívá se tudíž expanzní nádoby

Obr.9.9 Tlakový diagram sít s otev enou expanzní nádobou, neutrální bod „p ed erpadlem“ tlakové (uzav ené), ve které je tlak udržován vzduchovým polštá em, který je dopl ován kompresorem. Potrubí od tlakové nádoby je vedeno jednou v tví p ed, a druhou za erpadlo, neutrální bod je tímto zp sobem tzv. vložen na erpadlo. Hydrostatická ára p i tomto uspo ádání leží uprost ed mezi hydrodynamickou áru p ívodu a árou vratného potrubí. Dynamický

Hz Hladina statického tlaku

Tlaková nádoba

H1

tlak

neutrální bod vložen na erpadlo

P hz 1

Kompresor

Tepelný zdroj

Pomocný okruh

1

.1

PS1

NB.

hz1´

Obr.9.10 Schéma a tlakový diagram sít s tlakovou nádobou

- 119 (181) -

PS2

Inženýrské sít

Tlaky v horkovodní síti, - vznáší se na n tyto požadavky: a).tlak ve všech místech sít musí být vyšší než tlak na mezi sytosti vodních par p i teplot dopravovaného media. Pokud by v n kterém míst pod tuto mez poklesl, došlo by k odpa ování vody a vytvo ila se bublina plynu, která p i pr chodu potrubím by zm nami svého objemu (pára je stla itelná) vyvolávala v potrubí rázové jevy. Podmínka se vztahuje na provozní stavy proud ní i klidu, a je t eba ji kontrolovat v t ch ástech systému, kde teplota media p esahuje 100o C – tedy na hydrodynamické á e p ívodu a na á e hydrostatické. Prakticky není nutno ji kontrolovat ve vratném potrubí Tab.9.4 Tlaky na mezi sytosti vodních par v závislosti na teplot vody Teplota media ( oC ) 110 130 150 180 200

Absolutní tlak na mezi sytosti ( MPa ) 0,143 0,271 0,476 1,003 1,550

odpovídající p etlak. výška ( m v.s. ) 4,33 17,01 37,60 90,30 145,50

Prakticky posta uje kontrolovat vztah terénu a hydrostatické áry. b). tlaková ára nesmí nikde klesnout pod úrove potrubí ( = pod terén). V potrubí by v takovém úseku nastal podtlak a mohl by být p isáván vzduch nebo podzemní voda. (Prakticky je t eba kontrolovat áru vratného potrubí) c). Hydrodynamický tlak na vstupu do erpadla nesmí poklesnout pod úrove kavita ní rezervy erpadla. Tato podmínka se týká výškového umíst ní erpadla ve vztahu k dynamické á e vratného potrubí. d). Tlaky nesmí p ekro it ty ´jmenovité tlaky´ ( PN ) , na které je konstruováno potrubí a armatury primárního potrubí, v . p edávacích stanic tepla ( viz dále), p ípadn – u p edávacích stanic tlakov závislých – i PN, na které je navrženo za ízení sekundéru. Jmenovité tlaky (PN) jsou ur ující pro návrh pevnosti (tedy zejména tlouštky) st n potrubí. Ty musí s bezpe ností odolávat provozním tlak m. Protože není možno uzp sobovat tlouštky st n trub všem provozním tlak m, vyrábí se trouby v síle st n vyhovující p edem zvoleným interval m (PN 2,5, -6,- 10,-25,-40,- 64,- atd. bar ). Podle možných provozních tlak pak ur í projektant, pro jaké PN se mají trouby objednat.

Pot ebný výkon ob hových erpadel je dán rozdílem výšek hydrodynamických ar ve zdroji. P i volb menších dimenzí rostou tlakové ztráty v potrubí, „n žky“ hydrodynamické áry ve zdroji se rozevírají. Šet í se investi ní náklady na potrubí, vzr stají však provozní náklady na energii erpání.

Obr. 9.11 Výškové uspo ádání zástavby a tlakových ar

- 120 (181) -

Tepelné sít Vliv tlakové áry na uspo ádání sekundárního okruhu p i užití tlakov závislých PS. Komentá k p ípad m výškového osazení objekt 1 – 6.

1.

Dynamická i statická ára leží nad úrovní budovy. Nenastávají žádné komplikace, pokud vstupní tlak do PS nep esahuje PN (jmenovitý tlak) vnit ních rozvod v budov , v tšinou jde o PN 6 (cca 60 m v.s.), což je p ípad 6.

2.

ást budovy leží nad úrovní áry zpáte ky, ale pod výstupním tlakem z PS. Pokud poklesne p ítok do PS (p iv ením, škrcením p ívodu, poklesne výstupní tlak z PS, a v horní ásti sekundérního rozvodu nastanou podtlaky, potrubí m že p issávat vzduch. Škrcení (uzav ení ) p ívodu musí být spjato se škrcením (uzav ením) odtoku.

3.

Pokles tlaku v PS je pod pot ebnou úrovní áry vratného potrubí. Do zp tného potrubí p ípojky je t eba osadit erpadlo.

5.

ást budovy zasahuje jak nad hydrostatickou áru, tak nad vstupní tlak do PS. Pro plný pr tok je t eba osadit erpadlo do sekundéru a zv tšit tak tlak na vstupu do PS, P i poklesu pr toku je t eba spojit škrcení p ítoku do PS se škrcením odtoku, aby i výstupní tlak z PS byl nad úrovní budovy.

6.

Tlakové áry p esahuji PN sekundéru. Na p ívodu je t eba osadit reduk ní ventil tlaku, na zp tné v tvi erpadlo pro zvýšení výstupního tlaku na úrove dynamické áry vratného potrubí.

9.3.2.2 Parní sít P enášejí teplo p evážn ve form tepla skupenského, pára je mírn p eh átá nad teplotu na mezi sytosti vodních par, a u spot ebitele kondenzací skupenské teplo uvol uje. Pro tepelný p íkon (tepelný tok) lze napsat vztah:

Pt = G.(ivstupu − ivýstupu ) kde: G - je hmotný tok ,

[ kJ/sec] i -

[9.11]

entalpie teplonosné látky

Entalpie mírn p eh áté páry ( pro tlaky 0,2 – 1,5 MPa) je pr m rn 2760 kJ/kg. Entalpie kondenzátu o teplot 70o C je cca 293 kJ/kg Tlaky v parní síti: se ídí zejména požadavkem na hospodárnou dopravu páry ze zdroje k odb rateli ( viz vztah investi ních a provozních náklad p i návrhu pr m r potrubí), v n kterých p ípadech rovn ž technologickými požadavky odb ratele na tlak v p edávací stanici. Obvyklé tlaky se pohybují v intervalu 0,2 – 1,5 MPa. Je p itom snahou omezit kondenzaci páry v potrubí na trase, tak aby k odb rateli dosp lo maximum hmotnosti, do které bylo vloženo skupenské teplo. Kondensáty v potrubí omezují pr to ný profil a v nejnižších místech mohou potrubí zaplnit (viz odvad e kondenzátu), takže se musí z potrubí vypoušt t. Teploty v potrubí: musí v souladu s tlaky pot ebnými pro dopravu páry vyhovovat podmínce zachování plynného skupenství, musí tedy být všude vyšší, než je teplota na mezi sytosti par pro místní tlak . Je t eba je p izp sobit požadavk m na tlak. Teplota páry se po délce potrubí m ní jednak vlivem tepelných ztrát st nami potrubí, jednak podle adiabatické stavové zm ny . Je tedy nutno s tímto poklesem teploty po ítat, a kontrolovat podmínku, že nedochází ke kondenzaci. Prakticky to znamená, že s délkou p enosu je t eba volit vyšší tlaky, a tím i vyšší teploty media. Zatímco u vodních sítí tvo í p ívodní i vratné potrubí jeden hydraulický systém, u parních sítí je smy ka u spot ebitele p i kondenzaci p erušena, - tlaky parní sít se p es odvad e kondenzátu nep enášejí. Kondensát odtéká gra-

- 121 (181) -

Inženýrské sít

vita n ze spot ebi e do nádržek kondenzátu, a odtud je ke zdroji zp t p e erpáván. PS

erp. erp.

PS

zdroj PS

erp.

parní potrubí kondenzát

PS PS

erp.

erp.

Obr.9.12 Schéma parní sít Pro lepší regulovatelnost horkovodních sítí na rozdíl od sítí parních se projevuje p íklon k t mto sítím

9.3.3 Spot ebitelské p edávací stanice tepla (PS) PS jsou objektem, ve kterém jsou vyšší provozní parametry primární sít (tlaky, teploty) redukovány na nižší parametry sekundární sít , která p ivádí teplo bezprost edn k odb rateli. Parametry sekundární sít : - úst ední topení mívá výpo tový (tj. p i dimenzování používaný) tepelný krok 90 – 70 oC, požadavkem na TUV (teplou užitkovou vodu) je u centrálního zásobení, že teplota na výtoku nemá p ekro it 55 oC (nebezpe í opa ení), nízkotlaká pára má tlak pod 0,05 MPa ( 5 m v.s.). Podle hydraulického režimu systému , ( tj. soustavy: primární sí - p edávací stanice - sekundární sí ), rozlišujeme: Tlakov závislé PS : kdy tatáž teplonosná látka proudí primární i sekundárnísítí a tlak priméru tak ovliv uje tlaky v sekundéru. Sít jsou tedy hydraulicky propojené. Tlakov nezávislé PS: v sekundéru proudí jiné molekuly vody i páry, oba systémy se tlakov neovliv ují, hydraulicky jsou od sebe odd leny. Tab.9.5 P ehled typ p edávacích stanic tepla: sekundér \

primér

pára 0,2 – 1,5 MPa

horká voda nad 110 oC

nízkotlaká pára pod 0,05 reduk ní stanice MPa

Odparníky

voda pod 100 oC

vým níky voda-voda nebo

vým níky pára-voda

sm šovací stanice

K tlakov závislým PS pat í: - 122 (181) -

Tepelné sít

-

-

reduk ní stanice páry: sestávají z reduk ního ventilu, zabezpe ovacího za ízení jistícího nízkotlaký výstup a z uzáv r . Princip je obdobný jako u regula ních stanic plynu (viz kap.11.). Snižuje se tlak páry a podle adiabatické stavové zm ny rovn ž její teplota. Sm šovací stanice na vodních sítích : ást media, dochlazeného v sekundéru, se vrací na vstup do sekundérní sít , kde se mísí s horkou vodou priméru. Podle za ízení, které dochlazené medium vrací na vstup, rozlišujeme stanice Ejektorové

Obr.9.13 Ejektorová sm šovací stanice erpadlové -

variabilní erpadla

umíst ní

ZP

-

ER

SPOT EB.

Obr.9.14 erpadlová sm šovací stanice Tlakov nezávislé PS: - vým níky. Teplo p estupuje z primární do sekundární sít teplosm nnými plochami. Ú innost p estupu tepla závisí na: tepelném kroku mezi primérem a sekundérem. Tepelný krok se p i pr toku vým níkem m ní, je p i tom odvislý od sm rového uspo ádání proud priméru a sekundéru. P i souproudu je na vstupu do vým níku tepelný krok velký, s dostate nou ú inností, na výstupu je však nedosta ující. U protiproudu je dodržován tém konstantní tepelný krok s dostate nou ú inností

SEKUNDÉR - souproud Trubkový registr (svazek) (mohou být i spirálov utvá ené trubky)

SEKUNDÉR - protiproud

- 123 (181) -

Inženýrské sít

T °C

Sekundér souproud

Teplotní spády: VÝSTUP

Sekundér

protiproud

primér

VÝSTUP

VÝSTUP

VSTUP

VSTUP

Délka toku vým níkem

Obr.9.15 Uspo ádání proud ve vým níku s trubkovým registrem, graf pr b hu teplot po délce toku ve vým níku pro souproud a pro protiproud

-

hydraulickém režimu, v jakém látky proudí v teplosm nných plochách. P i turbulentním proud ní je p edávání tepla ú inn jší. Sm šovací p edávací stanice m ly d íve p ed vým níky klasické trubkové konstrukce výhodu mnohem menšího nároku na obestav ný prostor. P enášením tlakových pom r primární sít do sekundéru však mohly projektant m vznikat komplikace (viz výše) . Proto se sou asný trend obrací k prostorov úsporným vým ník m, nap . deskové konstrukce.

U této konstrukce jde o protiproud jednak p i pr toku dílím prvkem (tj. meziprosto-rem mezi 2-ma deskami), a princip protiproudu je rovn ž dodržen p i pr tocích obou medií svazkem desek. Zvln ní desek zv tšuje úhrn teplosm nné plochy a místními odpory vytváí p i proud ní turbulenci.

Obr.9.16 Schéma konstrukce deskových vým ník Alfa Laval

9.3.4 Potrubí tepelných sítí.

Je používáno tém výhradn ocelového potrubí. Pouze u n který teplovodních rozvod , tj. pod 110o C, a spíše lokáln než v soustav CZT, je užíváno pro teploty do 90 o C potrubí z polybutenu. Rovn ž pro kondenzátní potrubí je povoleno používat potrubí z polypropylenu P i návrhu ocelového potrubí p ihlížíme k soustav DN ( jmenovitých sv tlostí), a jmenovitých tlak PN. Jmenovité tlaky se volí podle pracovních p etlak a pracovních teplot( jejich kombinace se nazývá pracovní stupe ). U vodních sítí se posuzuje samostatn potrubí p ívodní a potrubí vratné. V parní síti mají být návrhovými parametry teplota a tlak páry na výstupu ze zdroje.

- 124 (181) -

Tepelné sít

S p ihlédnutím k požadovaným DN, tlak m a teplotám se volí výrobn odlišné trouby. -

trouby bezešvé válcované na trnu (pro vyšší parametry a nižší DN) trouby sva ované podéln , trouby se šroubovicovým svarem (pro v tší DN a nižší prov. paramet-

ry). Trouby sva ované jsou vyráb ny z plech sto ených do válce, a to bu p ehnutím, nebo sto ením do šroubovice. Protože u dlouhých svar je v tší pravd podobnost poruchy, užívají se u t ch dimenzí, kde trouby bezešvé by byly výrobn nákladné, a kde p itom tepelné a tlakové namáhání není extremní. V tepelných sítích se projevují velké teplotní rozdíly mezi stavy montáže , provozu a mimotopné odstávky. Teplotní kroky mohou dosahovat až 200oC. Návrh potrubí a jeho uložení musí zohlednit síly tepelné roztažnosti. Lze postupovat bu : -

-

uchycením a p enesením celé síly do stavebních konstrukcí ( pro horkovody a parovody nevhodné) kompenzací tepelných posun potrubí.

∆l = l 0 * α * ∆T [9.12] kde ∆T je tepelný krok pro materiály užívané pro potrubí : - α - koeficient tepelné roztažnosti, iní:

Protažení potrubí:

Tab.9.6 Mechanické vlastnosti materiál potrubí materiál koef. α [ 1 / oK]

lPE

modul pružnosti E [Mpa]

900

200 *10

PP −6

ocel

160 *10 1000

−6

m

12 *10 2,1* 10

−6

16.5 *10 −6

5

Sílu tepelné roztažnosti stanovíme : F = S * E * α * ∆T [ 9.13] kde S je pr ezová plocha dilatujícího prvku E modul pružnosti v tahu pro daný materiál Tradi ním ešením (zejména pro uložení v kanálech , kolektorech i budovách, nebo na trubních mostech) je roz len ní trasy do kompenza ních úsek . Kompenza ní úseky jsou od sebe odd leny kompenzátory. Ve st edu úseku je konstruk n vytvo en tzv. pevný bod, ve kterém je potrubí pevn p ichyceno ke stavební konstrukci, a tudíž zde p i zm nách teploty nedojde k pohybu. Potom lze z návrhového tepelného kroku a délky dilatujícícho potrubí ( polovina dilata ního úseku) spo ítat protažení a sílu tepelné roztažnosti, na kterou bude kompenzátor navržen. 9.3.4.1 Kompenzátory Rozeznáváme kompenzátory: ohybové ( dochází u nich k pružnému p etvo ení konstrukce, proto se rovn ž nazývají deforma ní) osové kombinace obou princip

- 125 (181) -

Inženýrské sít

vyložení

dilatující délka lo

∆l o

pevný bod

kompenza ní úsek

Ohybové kompenzátory jsou konstruk n jednoduché a nevyžadují údržbu. Mohou využívat zm n sm ru trasy, a v t chto místech plní dv funkce (L

Obr.9.17 Schéma deforma ních ohybových kompenzátor – kompenzátor, Z – kompenzátor ). Jsou však náro né na p dorysnou plochu, což iní potíže v omezených prostorách intravilánu s množstvím sítí, a p i kanálovém uložení rovn ž na obestav ný prostor. P i nadzemním uložení bývají instalovány pro úsporu plochy svisle. Osový – ucpávkový kompenzátor vyrovnává délkovou zm nu posuvem pohyblivé ásti. Problematickým místem konstrukce je ucpávka mezi pevnou a pohyblivou ástí, tu je nutno kontrolovat, p ípadn vym ovat. Uložení ucpávkového kompenzátoru musí tudíž být p ístupné pro obsluhu. Obr.9.18 Schéma ucpávkového kompenzátoru

Vlnovcové kompenzátory nejsou prostorov náro né a nevyžadují kontrolu a údržbu. Výrobn jsou však komplikovan jší než p edchozí typy, tudíž jsou dražší. V podélném ezu mají tvar vlnovky, síla tepelné roztažnosti zvln ní deformuje. 9.3.4.2 Ostatní armatury trubních sítí Jde o - záv ry , roz le ující trasu na odstavitelné úseky - vypoušt cí a odvzduš ovací armatury vodních sítí - odvad e kondenzátu u parních sítí Jako uzáv ry se na vodních sítích používají v tšinou klínová šoupátka. Odstavení úseku cirkula ní sít však znamená uzav ít p ívodní i vratné potrubí tak, aby v p edchozím úseku nebyla cirkulace narušena. ešením je uzavíratelná propojka ( viz obr. . 9.19.), v uzlu jsou pak osazeny 4 uzáv ry, a vypoušt cí armatura na propojce. Soup ívod bor bývá umíst n v šacht . S ohledem na nákladnost jsou uzáv ry umis ovány vypouš(krom odbo ek) t ní šachta v odstupech po 1 km v intravilánu a až 2,5 km zpáte ka v extravilánu. Obr.9.19 Schéma uzáv r na vodní tepelné síti

- 126 (181) -

Tepelné sít

V nejnižších místech vodních sítí a kondenzátních potrubí se osazují vypoušt cí armatury. Pokud je voda vypoušt na do stokové sít , vyžaduje kanaliza ní ád p edchozí dochlazení pod 40o C. Nejvyšší místa t chto sítí bývají opat ena zavzduš ovací a odvzduš ovací armaturou. Ta se používá jednak p i napoušt ní a vypoušt ní potrubí, jednak se tudy vypouští vzduch, p ípadn jiné plyny, které byly v mediu rozpušt ny a uvolnily se p i poklesu tlaku i zvýšení teploty. Automatické odvzduš ovací a zavzduš ovací ventily pracují na plovákovém principu. P i toku syté páry potrubím dochází vlivem tepelných ztrát ke kondenzaci malé ásti páry na st nách. Kondenzát stéká po st nách na dno potrubí a putuje k lokáln nejnižším míst m trasy. Protože by omezoval pr to ný profil, p ípadn ho mohl zcela uzav ít, je nutno ho z potrubí vypustit. To se d je v odvad ích kondenzátu, které mohou pracovat na principu plovákovém, termodynamickém, bimetalovém i principu membránového pouzdra..

Obr.9.20 Automatický odvzduš ova Odvad e jsou mimo lokáln nejnižší místa osazovány po cca 450 m, má-li potrubí sklon ve sm ru proud ní páry (pára má tendenci kondenzát strhávat ve sm ru jejího proud ní). Pokud sm uje proud ní proti spádu potrubí, jsou odvad e osazovány hust ji, tj. cca po 250 m.

9.3.5 Uložení potrubí

Tepelná potrubí lze ukládat nad zemí i pod zemí, p i emž pod zemí je možno volit uložení ve stavební konstrukci (kanálové), nebo bezkanálové, tj. uložení p ímo do zem . Hlavním ú elem stavební konstrukce (tepelného kanálu) je ochrana tepelné potrubí proti nasáknutí vodou (zemní vlhkostí i spodní vodou), i mechanickému poškození. Zárove je dosažen i cíl ochrany ocelového potrubí proti vn jší korozi. Ochrany proti vod je t eba dosíci i p i bezkanálovém uložení pod zemí, i p i nadzemní koncepci sít . 9.3.5.1 Uložení ve stavební konstrukci. Touto konstrukcí m že být tepelný kanál, kolektor nebo technická chodba, v podstat i trubní most p i nadzemním vedení. S ohledem na tepelnou dilataci je t eba umožnit posuvy potrubí (mimo pevné body ovšem). To je umožn no kluznými body, umož ujícími osový posun , a bránicími vybo ení potrubí.

- 127 (181) -

Inženýrské sít

Obr.9.21 Konstrukce pevných uložení potrubí (pevných bod , kotevních stojan ) Nejjednodušším pevným bodem je p iva ení potrubí k vynášecí ocelové konstrukci (sloupku i konzole). U velkých pr m r se p i dilata ním posunu zv tšují síly t ení, a jejich uchycení do konstrukce m že být problematické. Snahou je docílit toho, aby se posunovala podpora na podkladu, nikoliv potrubí na podpo e. Využívá se nižšího t ení valivého místo t ení kluzného (vále ková podpora).

Obr.9.22 Konstrukce kluzných uložení potrubí Rozte e kluzných podpor vyplývají ze statických podmínek, eší se jako spojitý nosník. Obvyklým kriteriem, podle kterého se rozp tí volí, bývá dovolený pr hyb uprost ed pole. Hovo í se o samonosné délce potrubí, a ta s rostoucím DN se zv tšuje.

Obr.9.23 Kluzné vále kové podpory 9.3.5.2 Bezkanálové uložení potrubí Toto ešení slibovalo zna né cenové úspory oproti uložení v kanálech, dlouho se však neda ilo spolehliv ochránit tepelnou izolaci i vlastní potrubí proti vo- 128 (181) -

Tepelné sít

d . Potrubí bylo v rýze zaléváno sm sí bitumenu a korkové drt , p nobetonem, obsypáváno drcenými asfaltity i ukládáno do tvárnic z agloporitu (sm s cementu, d ev né št pky a cementového popílku). Vhodným ešením se ukázalo pr b žné uložení v ochranné trubce. Vnit ní potrubí je ocelové.Vn jší potrubí, pláš , m že být z PE, u menších DN, nebo z oceli u v tších profil . Mezikruží je vypln no tepelnou izolací – p novým polyuretanem ( PUR ). Na stavbu je dodáván p edvyrobený komplex, vnit ní trubka p esahuje cca 0,5 m.Vnit ní trubky se vzájemn sva í. U PE plášt je na komplexu p ichystán p esouvatelný návlek z PE, který je na vnit ním líci upraven „latentn (skryt )“ lepivou hmotou. Návlek se zatáhne nad spojovací svar, konce návleku se nah ejí, a tím je aktivizováno lepidlo. Mezikruží nad svarem je tím vodot sn uzav eno. Návlek je opat en 2-ma malými , uzavíratelnými otvory. T mi se do mezikruží nalijí 2 reak ní složky, které následn vytvo í p nu PUR. Poté se otvory uzav ou. 2 díly jsou tím definitivn propojeny.

Obr.9.24 P evle ka na chráni ce bezkanálového systému: - p ed adjustací , p ed vypln ním p nou PUR U ocelového plášt (chráni ky) se prostor nad svarem vnit ního potrubí uzav e dova ením chyb jící ásti plášt – dova ením dvou díl tvaru U. Další postup se shoduje.Takto je smontováno p ívodní potrubí i zpáte ka. Na p ívodu bývá vrstva PUR tl. 50 až 60 mm. Materiály plášt ( PE a sva ovaná ocel) garantují vodot snost, p na PUR je navíc nenasákavá. Potrubí ocelové chráni ky je ovšem nutno povrchov izolovat proti vod . To se d lá bu potahy z um lých hmot, nebo navinutím skelní textilie na bitumenové podklady (viz elektrochemická koroze). Prodloužení potrubí p i zah átí se p enáší do trvale pružné vrstvy PUR. V p ípad velkých kompenza ních úsek – a tím velkých ∆ L – je na ohybech chráni ka zv tšena, což umož uje zv tšit (zesílit) PUR polštá .

- 129 (181) -

Inženýrské sít

Obr.9.25 Osový vlnovcový kompenzátor v rozší ené ocelové chráni ce bezkanálového uložení Soustava je bu posuzována jako mnohonásobn staticky neur itá (bez pevných bod ), nebo jsou vytvá eny pevné body kotvením vnit ního potrubí do kotevních blok . Dilatace bývají ešeny , krom ohyb daných trasou, taktéž osovými vlnovcovými kompenzátory, uloženými ve zv tšené chráni ce. Soustava bývá „p edepnutá“ – tj. fixuje se k pevným podporám až po napušt ní media, které se nah eje na cca 50% provozní teploty. Tím se síly tepelné roztažnosti, p sobící následn na hotovou stavbu, sníží o cca 50 %. Pro ov ení stavu izolace – zda nevlhne – je do ní vkládán holý vodi , který je vyveden v pravidelných odstupech (200 – 300 m ) do kontrolní sk í ky nad teren. Do vodie je vpoušt n p i kontrolách proud. Nepoklesne-li nap ti na konci kontrolovaného úseku na vypo tenou hodnotu, zm nila se vodivost – izolace zvlhla a je schopna p enášet elektrický proud.

9.3.6 Podzemní stavební konstrukce tepelných sítí

Podle rozm r m že jít o nepr lezné kanály, až do sv tlé výšky 1,6 m, pr lezné kanály, dále pak víceú elové objekty jakými jsou technické chodby a kolektory. protože jde o linio- bet. mazanina vou stavbu, jejíž p í ný ez lepenky+ se v dlouhých úsecích nenát ry = m ní, bývají prefabrikováizolace proti zemní vlhkosti ny. Proti zemní vlhkosti jsou kanály izolovány zevními bitumenovými nát ry, p ípadn lepenkou s p izdívkou. asfaltový nát r za

panely

studena

Obr.9.26 Schématické p í né ezy tepelným kanálem

Pokud zasahuje niveleta kanálu pod hladinu spodní vody, je vhodné úsek ešit jako monolit z vodostavebného betonu, a opat it jej navíc tlakovou izolací. Možným ešením je snížení hladiny spodní vody oddrenážováním, pokud je lepenka

na sucho

podklad. beton

- 130 (181) -

Tepelné sít

výškov možné drenáž zavést samospádem do recipientu ( nem la by to být kanalizace). U parních sítí bývá n kdy kondenzátní (vratné) potrubí kladeno do zem vedle kanálu, protože jeho tepelné ztráty nejsou tak významné, a šet í se tak na obestav ném prostoru.

9.3.7 Nadzemní vedení P ichází v úvahu na okrajích m st, v extravilánu a v pr myslových areálech. Potrubí bývá vedeno: - nízko nad terénem, a kladeno na podpory na patkách. Ty vystupují nad terén tak vysoko, aby tepelná izolace potrubí v etn jejího oplášt ní nebyla ovliv ována sn hovou pokrývkou. Oplášt ní izolace u nadzemního vedení ji jednak chrání proti srážkové vod , jednak proti mechanickému poškození. M že mít n kolik vrstev, nejprve ochrana proti mechanickému poškození, (nej ast ji pozinkovaným plechem klempí ská konstrukce), pod ní vodoizolace, nap . folií z um lé hmoty, nebo bitumenovanou lepenkou. Levné nízké uložení vede ke st et m s dopravní sítí. V pr myslových areálech vytvá í komunika ní bariéry, proto se volí uložení na sloupech i stojkách, p ípadn spolu s jinými rozvody na potrubních mostech. Nadzemní sí lze mnohem snáze pozm nit i p eložit než sí podzemní. razení záv su

Obr 9.27 Schématické zob-

To je d ležité pro adaptabilitu pr myslového areálu p i zm nách výrobního programu. Prostor pod sítí je dopravn využitelný. Pevné body je možné z izovat na pevn kotvených sloupech, kluzné body jsou ešeny nap . jako kyvné stojky, i jako objímky na záv sech. To snižuje po et pot ebných sloup .

9.4 Tepelné izolace potrubí Tepelná izolace má snižovat tepelné ztráty potrubí na hospodárnou míru. Vyžaduje se u ní tudíž nízká tepelná vodivost, hydrofobnost i alespo malá nasákavost, odolnost v i vyšším teplotám, neho lavost, a odolnost proti organickému rozkladu. Nesmí uvol ovat látky agresivní v i potrubí.

9.4.1 Tepelné ztráty Nejprve je rozebereme u neizolovaného potrubí ( s p ihlédnutím k následujícímu odstavce jde o 1- vrstvou konstrukci). Jsou ovlivn ny dv ma

- 131 (181) -

Inženýrské sít

jevy, prostupem tepla fyzikáln pevným skupenstvím hmoty, a p estupem tepla na povrchu pevného t lesa, které sousedí s tekutinou – kapalinou (vodou), i plynem (vzduchem). Prostup tepla: Qi =

2 * λ * π * ∆T * 1,0 ln de di

vlastn energetický tok plášt m potrubí

λ

vztaženo na 1 mb

[9.14]

kde:

tepelná vodivost

[ W / (mb*deg) ]

pro izola ní hmoty cca 0,03 - 0,05 PP 0,24 ocel 40 m 370 W / (mb*deg)

Qi = k * ∆T

lze psát rovn ž: π * 1,0 k= 1 * ln de di 2*λ

W /mb

kde

je koef. tepel ztrát potrubí [W/ (mb*deg)]

[9.15]

[9.16]

na tepelné ztrát se dále podílí p estup tepla z konstrukce do okolního prost edí, a to: uvnit : v tšinou voda - potrubí zven í: v tšinou konstrukce - vzduch Zvážíme - li navíc izolované potrubí (vícevrstvou konstrukci ), pak:

k=

π 1

(α i * d i )

+

Jj + 1

[9.17]

(α e * d e )

index i ozna uje vnit ní líc, index e vn jší líc

α

je koeficient p estupu tepla funk n závislý na:

-

rychlosti proud ní v okolí konstrukce.Možný režïm je : - laminární, p estupná oblast, - turbulentní dále na mediu (voda, vzduch)

9.4.2 Návrh izolace P i návrhu tepelné izolace bývá ešeno n kolik úloh. Jednodušší úlohou vedoucí ke zkusmému návrhu izolace je: Chladnutí potrubí: vychází se z bilance tepelného obsahu potrubí a procesu tepelných ztrát. Úloha se vyjád í v diferenciálním tvaru a eší se integrací, a to : - pro 2 otázky: - za jak dlouho vychladne potrubí pro hledanou, kritickou mez, (v tšinou 0 oC). - na jakou teplotu vychladne potrubí za ur itou dobu (nap . noc). vztah po integraci: t=

V * cw (ln ∆Tzac − ln ∆Tkonc ) k

- 132 (181) -

[9.18]

Tepelné sít

kde

∆T

je rozdíl teplot uvnit a vn potrubní konstrukce, a to -

na za átku d je

-

cw

m rné teplo vody: ….. cca

na konci d je 4 150 J / kg

Z rovnice vypo teme bu hledanou dobu chladnutí t, nebo, p i známem tepelném kroku na za átku d je a volené dob chladnutí lze spo ítat tepelný krok na konci d je, a z n j pak koncovou vnit ní teplotu. Volbou tepelné izolace ovliv ujeme sou initel k v uvedeném vztahu. Technicko-ekonomickou úlohou je hledání hospodárné (tlouštky) izolace. S tlouš kou izolace s se m ní jednak investi ní náklady na izolaci ( rostou ), jednak klesají ztráty tepla. Vy íslí se ro ní náklady na ztrátové teplo Nztr ( to které unikne), a z investi ních ( po izovacích) náklad se stanoví ro ní odpisy – Np . Jde o tzv. technické odpisy, které stanovíme jako podíl IN a hospodárné životnosti konstrukce ( zde izolace). Teoreticky lze pak najít optimální tlouš ku sopt ze vztah : Ncelk = Nztr + Np

dN celk =0 ds

d 2 N celk >0 ds 2

[9.19]

Potíže s funk ním vyjád ením závislosti náklad na tlouš ce izolace lze obejít grafickým ešením úlohy, spo tou se náklady pro n kolik volených tlouš ek.

Obr. 9.28 Hospodárná tlouš ka izolace, grafické ešení

9.4.3 Druhy izolací B hem technického vývoje byly odzkoušeny r zné druhy tepelených izolací, z nichž n které se stále používají, jiné byly opušt ny. Jde o : -

izolace vláknité ( z edi ové i sklen né vlny) , montované lité (p nobetony, jinak leh ené betony) tepeln izola ní tvárnice - na bázi pojiva, v tšinou cementového, a izola ní hmoty – popílky, keramzit (duté keramické výpalky), d ev ná št pka. sypané ( expandovaný perlit ) - 133 (181) -

Inženýrské sít

-

p ny um lých hmot (PUR - polyuretan )

Sou asnou optimální izolací pro tepelné sít je PUR. Stále se lze setkat s izolacemí vláknitými. S minerálními vlákny se obtížn pracuje. Práce se usnad uje užitím rohoží z minerálních vláken, které jsou na potrubí navinovány, ve volitelných tlouš kách, p ípadn n kolika vrstvách. Montované vláknité izolace jsou na povrchu uzav eny lepenkou a povrchovou folií. Nejú inn jší je ´hliníková´ folie, zven í st íbrná, zevnit erná. Minimalizuje sálání tepla do okolí, a maximalizuje zp tné sálání obalu do konstrukce.

9.5 Autotest 1. 2. 3. 4.

5. 6. 7. 8. 9. 10.

S lenitostí fasády budovy její tepelná charakteristika a) vzr stá b) klesá Lepší tepelnou akumulaci mají budovy a) cihelné b) se sendvi ovým plášt m Pro hospodárný návrh tepelné sít je lépe oh ívat TUV a) dopoledne b) v noci c) odpoledne Pro volbu hydrostatického tlaku v horkovodní síti je rozhodující a) hmotný pr tok a délka sít b) teplota media v p ívodním a vratném potrubí c) teplota media v p ívodním potrubí Pro volbu tlaku v parní síti je rozhodující a) hmotný pr tok a délka sít b) teplota dopravované páry Sklon parního potrubí se volí v tší, když pára te e a) po spádu potrubí b) proti spádu Koeficient tepelné roztažnosti je vyšší u a) oceli b) polyethylenu Kontrolní p ístup se požaduje u kompenzátoru a) ohybového b) ucpávkového c) vlnovkového Kluzné body se nevytvá í o potrubí uloženého a) v tepelných kanálech b) na nadzemních podporách c) u bezkanálového uložení Hliníková obalová folie tepelné izolace je a) zven í st íbrná, zevnit erná b) zven í erná, zevnit st íbrná

9.5.1 Klí

1.a , - 2.b, - 3.b, - 4.b, - 5. a+e, b+d, - 6.b.

- 134 (181) -

Tepelné sít


Hirš, J. : Zásady uvád ní teplovodních vytáp cích soustav do provozu díla. Zásobovanie teplom na 3E. SSTP Bratislava, 2004

[2]

Vlach, J. a kol.: Zásobování teplem a teplárenství, SNTL 1989

[3]

Cihelka, J. a kol.: Vytáp ní, v trání , klimatizace, SNTL 1985

[4]

Lhotáková, Šerek, M.: Inženýrské sít , VUT Brno 1981

[5]

Šrytr, P.: Inženýrské sít ,

VUT Praha 1992

- 135 (181) -

Inženýrské sít

10 Zásobení plynem Topné plyny, jejich vlastnosti. Tlaky v plynovodních sítích, soustava rozvod plynu. Návrhové zatížení, dimenzování plynovod . Akumulace plynu.

Plynovody jsou trubní sítí, po hydraulické stránce blízkou vodovod m. Jejich tematikou se zabývají fakulty strojního inženýrství a chemicko-technologické fakulty. Studenti stavební fakulty zde mají dostat základy, umož ující jim v tomto oboru výhledov rovn ž participovat. Pro studium je vhodná znalost základní hydrauliky. Topné plyny, výh evnost, výbušnost, pot eba plynu, akumulace plynu, stla itelnost plynu, sou initel sou asnosti odb ru, ochranná a bezpe nostní pásma, tlakové úrovn , minimální sv tlost. Plynovody lze po ítat k energetickým sítím, rozvádí energii ( hlavn tepelnou) skrytou do chemické podoby. Ta se pak uvol uje spalováním. V rámci inženýrských sítí se zabýváme topnými plyny, a nebereme v úvahu plyny technické a medicinální. Mezi technické plyny lze nap íklad po ítat acetylen nebo stla ený vzduch, mezi medicinální plyny nap . kyslík a oxid uhli itý. I tyto plyny bývají centráln rozvád ny, sít však nep esahují území pr myslového i nemocni ního areálu.

10.1 Vlastnosti topných plyn K topným plyn m po ítáme svítiplyn, zemní plyn, bioplyn a propan-butan. Jejich specifické vlastnosti ovliv ují uspo ádání rozvodných systém , proto jsou zde krátce pojednány. Tab.10.1 Složení topných plyn : (hmotné %) – hlavní komponenty CH4 Svítiplyn

12 - 25

zemní plyn

83 – 94

Bioplyn

55 - 70

CO2

H2

CO

40 - 60

13

27 - 44

Dalším topným plynem je propan – butan. Venkovní trubní sítí bývá rozvád n je z ídka. Krom uvedených složek obsahují topné plyny v menším množství i další plyny a páry (bioplyn nap . sirovodík), n které plyny jsou um le p idávány jako zna kova e – odoranty, aby byl unikající plyn ichov identifikovatelný. M rná hmotnost: se m ní v závislosti na tlaku a teplot podle stavové rovnice plyn . Pro bilan ní ú ely (m ení, obchod atp.) se p epo ítává na normované pom ry: - 20o C a atmosférický tlak , tj. 0,101 MPa. M ní se rovn ž v závislosti na složení plynu.

- 136 (181) -

Zásobení plynem

Orienta ní údaje: ZP (zemní plyn) ρ 0,75 [kg / m3] SP (svítiplyn) 0,5 BP (bioplyn) cca 1,2 a více, dle obsahu CO2 vzduch cca 1,28 propan: plynná fáze 2,02 butan 2,59 [kg / m3] Protože m rná hmotnost je prom nná, pracuje se n kdy s hustotou plynu, tj. pom rem specifické hmotnosti plynu a vzduchu:

s=

ρ plynu

ρ vzd

ZP – 0,59 , SP - 0,39

BP – n kdy i více než 1,0

Výh evnost: zde je t eba rozlišovat n kolik pojm . Teoretická: íká, kolik tepla by se uvolnilo p i dokonalém spálení plynu – tj. za ideálního vzájemného p ístupu O2 a plynu, nap . dle rovnice CH4 + 2 O2 ……………………..CO2 + 2 H2 O p i tom ješt rozlišujeme výh evnost : 33.500

kJ /Nm3

SP

15.700

kJ /Nm3

pr. –bu.

94.000 – 124.000

kJ /Nm3

dolní: ZP

Pozn.:

cca

p evodem sít ze svítiplynu na zemní plyn byla energetická kapacita tém

zdvojnásobena.

horní: liší se od dolní výh evnosti tím, že je do ní zapo teno skupenské teplo vodních par, které odchází se spalinami. Toto teplo se uvolní, pokud p ipustíme, že pára zkondenzuje. To není p ípustné v b žných spot ebi ích, topné plyny obsahují podíl síry, a p i kondenzaci vzniká agresivní kyselina sírová a kyselina uhli itá. Horní výh evnost se uplatní v kondenza ních kotlích, odolných proti korozi. Energetický nár st iní (dle ú innosti konstrukce kotle) 8 – 12 %. Praktická výh evnost: zohlední se ú innost p estupu tepla pro konkrétní konstrukci spot ebi e. V sou asnosti bývá dosahováno ú inností p es 90 %, ale pro obecné bilance se bere ( s rezervou) ú innost η = 80 %. Spalná rychlost: musí být v tší, než rychlost, kterou plyn vytéká z ho áku – jinak se plamen tzv. „odtrhne“ a zhasne. Výtoková rychlost je odvislá od tlaku plynu p ed ho ákem. Rostoucí spalná rychlost souvisí s…. výbušností: - tak vysoká spalná rychlost se vyvine v rozmezí jistých koncentrací plynu ve vzduchu, které p evyšují (až do jisté míry) pom r kyslíku a plynu podle výše uvedené rovnice. U ZP je tento stechiometrický pom r (p evedený z kyslíku na vzduch, a vyjád ený objemov ) 9: 1 (vzduch/ plyn). Pod touto koncentrací výbuch nenastane. Nad jisté vzdálenosti molekul, tj. jisté ed ní nem že být zážehová energie p edávána další molekule plynu, k výbuchu nedojde. Nebezpe né koncentrace:

ZP

4 – 15%

SP

- 137 (181) -

5 – 33 %

Inženýrské sít

T žba – výroba: ZP

zemní plyn, provází ložiska fosilních paliv, nafty a uhlí. V uhelných slojích je nevítaným nebezpe ím (t askavý plyn). Problémy s methanem nar stají po vyt žení uhlí a uzav ení dol , methan není kontrolován a uniká na povrch,( viz sou asné Ostravsko). T ží se vrty, p ípadn odplyn ním uhelných slojí.

SP

svítiplyn, byl historicky prvním užívaným topným plynem. Vzniká: - jako druhotný produkt p i výrob koksu pro hut , p i pyrolýze (tepelném rozkladu za nep ítomnosti vzduchu) erného uhlí. Teploty se p i tom pohybují nad 1000oC. - zply ováním mén hodnotného hn dého i erného uhlí, tj. tepelným zpracováním (nedokonalým ho ením) pod tlakem, za omezeného p ístupu vzduchu a p ítomnosti vodní páry. Tímto zp sobem byly využívány (ho ením v podzemí) ty sloje, které byly pro t žbu nehospodárné. - št pením (krakováním) uhlovodík – nafty p i výrob benzin .

BP

bioplyn ,vzniká p i rozkladu organických látek, p i anaerobních procesech (bez p ístupu vzduchu a kyslíku). Protože tém vždy probíhají i procesy aerobní, vzniká rovn ž oxid uhli itý. Podle zdroje a doby, po kterou proces probíhá, se podíl ho lavé složky (methanu) a neho lavé (CO2) m ní, u skládek komunálního odpadu nap . poklesá produkce oxidu uhli itého s asem, b hem n hož nar stají krycí vrstvy, a zt žuje se p ístup kyslíku k vrstvám starším.. Lze íci, že zemní plyn je prav ký bioplyn. Zdroje: OV, skládky TKO (tuhého komunálního v zem d lství - kejdy, mo vka, trus dr beže.

PB

odpadu),

vedlejší produkt p i výrob benzinu z nafty. Podíl P a B se r zní místn a podle ro ních dob.

10.2 Pot eba topného plynu Rozlišujeme a stanovujeme: ro ní (sezónní) pot ebu . Ta slouží pro ekonomické bilance. hodinové maximum pot eby – pro dimenzování plynovod .

10.2.1 Hodinové maximum Qhod max stanovuje se pro ást spot ebišt , (nap . úsek na síti) nebo pro celou sí . Je možno je stanovovat n kolika postupy: - z pot eby tepelného p íkonu ( lze vy íslit pro úst ední topení, oh ev TUV atd., viz tepel. sít ).

Q * N *η = P

[10.1]

kde P – tepelný p íkon (kW)

N

η

- 138 (181) -

- výh evnost teoretická (kJ/Nm3) - ú innost (0,8)

Zásobení plynem

Tento postup používáme zejména tehdy, když není dosud možno konkretizovat plynové spot ebi e. • z odb ru spot ebi : - tento postup používáme tehdy, když není možno stanovit pot ebu tepelného p íkonu (va ení, laboratorní ho áky), nebo když jsou topné spot ebi e alespo áste n specifikovány. Pak je možno každému typu spot ebi e p i adit konkrétní ( výpo tový) odb r Qspi Qhod max = k j . kde

[10.2]

ni *Qspi

Qspi

normový, typový, i obecn akceptovaný odb r spot ebi e jisté ho druhu – nap . sporák ………….0,7 Nm3 ni po et spot ebi téhož typu ve vyšet ované oblasti kj koeficient sou asnosti. Liší se podle typu odb ru – jiné se používají u topných spot ebi s vysokou pravd podobností sou asnosti, nap .:

k=

1 n 0,1

[10.3]

pro lokální topidla a etážové kotle, kde n je po et t chto spot ebi celé síti. Jiné u spot ebi ní oh ev TUV.

kde

s nízkou pravd podobností sou asnosti – nap . va ení a lokálk=

nap .: n

na

1

n log 3 je op t po et t chto spot ebi

[10.4] na celé síti.

Tyto algoritmy obchází výpo et podle po tu pravd podobnosti, ur ující, kolik spot ebi bude sou asn plyn odebírat, a to s pravd podobností p ijatelnou pro fungování systému . Nejsou závazn normovány, liší se podle zvyklostí zem i plynárenské spole nosti. Koeficient užívaný v USA pro odb ry celých domácností (bez spot ebi ): 1 k= 2,3. log(16 + n) koef. pro domovní plynovody

len ní podle

[10.5]

k =1/ log(10.n)

Plynárenské podniky užívají další postup, zejména p i zpracování tzv. generel obcí. lení odb ratele do kategorií (viz Tab. 9.2.): Obyvatelstvo

A: v byt se pouze va í Q = 0,3 Nm3/hod B: va ení a lokální oh ev TUV 1,8 Nm3/hod C: komplexn plynofikovaný byt 2,5-3,3 Nm3/hod dle klimatu Bytové odb ry se pouze sumují, neužívá se koeficient sou asnosti. Platí pro ZP.

Obdobn se obvykle p i stanovení hodinového maxima neuvažuje, že jinou špi ku topného odb ru mají n které budovy ob anské vybavenosti (školy), a jinou bytový sektor.

- 139 (181) -

Inženýrské sít

Použijeme-li pro stanovení netopné pot eby (va ení atp.) odlišných algoritm , dostáváme dosti odlišné hodnoty. Tyto rozdíly se však p i sou asné komplexní plynofikaci uplat ují minimáln , topný odb r p evažuje v té mí e, že dimenze sít nejsou zmín nými rozdíly ovlivn ny – projeví se u podružných ad , cenové rozdíly iní asi 5% IN. Svou roli hraje rovn ž užití pravidla o minimální dimenzi (viz dále). Závažné mohou rozdíly být v p ípad nízkotlakých rozvod pro netopné ú ely.

10.2.2 Ro ní (sezónní) pot eba plynu Je-li známa ro ní i sezónní pot eba tepla, je možno ji p epo ítat na pot ebu plynu podle vztahu [9.1.], kam za P vložíme ro ní pot ebu tepla Etep. Plynárenské podniky používají postup využívající ukazatel , vztažených k odb ratelským kategoriím. Pot eba je vztažena na odb ratele jako právní osobu (n koho, kdo má osazen plynom r). Nej ast ji bývá odb ratelem byt (domácnost). Tab. 10.2.: Kategorie plyn v domácnosti užíván na

hod. pot eba (m3/hod)

ro ní pot eba (m3 )

A

Va ení

0,3

200

B

va ení a p ípravu TUV

1,8

750

C

otop, va ení a p ípravu TUB

2,6

3000

10.2.3 Akumulace plynu Pot eba plynu (odb r) je v ase prom nná, kolísá. Protože dodavatelé plynu mají zájem na rovnom rné, nekolísavé dodávce (a finan ními nástroji se snaží odb ratele p im t k rovnom rným odb r m), je t eba vytvá et akumulaci. Ta p eklenuje nerovnom rnost krátkodobou - b hem dne, týdne. V sítích vtl. a vvtl. je akumulace vytvo ena tlakov . Na vstupech do sít jsou tlaky konstantní, jsou vyvíjeny v kompresorových stanicích, stla ujících plyn. Kompresory jsou pohán ny spalovacími motory, které ást p itékajícího plynu spot ebují. Koncové tlaky kolísají, p i minimálních odb rech vzr stají – plyn se v potrubí akumuluje, p i špi kách klesají. Pokud tlaková akumulace v potrubí nedosta uje, jsou do sít vyšších tlak v azovány kulové tlakové plynojemy, v tšinou p ed místa s náhlými nárazovými odb ry. V rozvodech bioplynu, a v p vodních svítiplynových sítích s lokální (m stskou) výrobou svítiplynu se uplat ují mokré plynojemy.

vstupní tlak do ntl. sít

Obr.10.1 Mokrý plynojem- schéma

- 140 (181) -

Zásobení plynem

Dlouhodobá akumulace p eklenuje rozdíl mezi pot ebou v topné a v mimotopné sezón . Dodavatel plynu má zájem na jeho pr b žné t žb a neustálém využívání vybudovaných investic – plynovod . Rovnom rn jším odb rem je možno získat cenové zvýhodn ní. Je ovšem zapot ebí mimo ádných objem , a ty jsou získávány v podzemí - v pórovitém prost edí (písky, št rkopísky). Tyto vrstvy musí mít prakticky plynot sné nadloží (jíly atp.), a bo ní stín ní, aby plyn, vhán ný z potrubí do podzemí nedifundoval daleko a nepromísil se se vzduchem. (jižní Morava, Hrušky). Po prvotním napln ní nelze již ást plynu ze zásobníku vyt žit, z stává trvale v podzemí Obr. 10.2 Kavernový zásobník plynu - ve vylámaných (vyt žených) prostorech bývalých dol (nap . solných) - v um lých (vylámaných ) kavernách

10.3 Rozvod plynu je v sou asnosti koncipován na 4 tlakových úrovních.

RS RS RS vvtl. 4-10 MPa

ntl. do 0,005 MPa

vtl. 0,4 – 4MPa

I. kat.

II. kat.

stl. I. kat.

III. kat

0,005 – 0,4 MPa

Obr.10.3 Schéma návaznosti tlakových úrovní rozvod zemního plynu

Tlak je do systému vnášen na nejvyšší úrovni – v systému vvtl. Vyt žený plyn je stla ován v kompresorových stanicích. Protože trasy vvtl. jsou velmi dlouhé, je tlak na trasách nutno po úsecích obnovovat. Kompresory jsou pohán ny spalovacími motory (turbinovými nebo pístovými), palivem je ást dopravovaného plynu.

- 141 (181) -

Inženýrské sít

10.3.1 Ochranná a bezpe nostní pásma jsou vyhlašována podél plynovod Podle zák. .222/94, §26, 27. Ochranné pásmo je cíleno na chrán ní potrubí, a odvisí od pr m ru potrubí. Do DN 200 – 4 m na ob strany od povrchu,…nad DN 500… 12 m. V intravilánu by bylo obtížné je dodržet, proto pro stl. a ntl. v intravilánu posta uje 1,0 m. V lesních porostech se požaduje pr sek v ší ce 2 m na ob strany od potrubí. Stavební innost, zemní práce a úpravy terénu v tomto pásmu podléhají souhlasu plynárenského podniku. Bezpe nostní pásmo: je cíleno na bezpe nost lidí a majetk , jde o minimalizaci dopad p ípadné havarie nebo poruchy. Odvisí od tlakové úrovn a DN adu. Pro vtl DN 100 iní 15 m, pro vvtl nad DN 500 – 200 m. Pro regula ní stanici vtl – 10 m, dtto vvtl – 20 m. Z izování staveb v tomto pásmu podléhá souhlasu plynárenského podniku. Odstup roste s DN plynovodu. odstup roste s po tem potenciáln ohrožených osob.

10.3.2 Plynovody vvtl. Plynovody velmi vysokého tlaku: dálkové, transitní. Trasa je pro nákladnost vedena pokud možno nejkratším sm rem, vyhýbá se souvislé zástavb , trasám železnic a silnic vyšších kategorií. Obhlídky trasy se provád jí p ípadn i ze vzduchu. P i návrhu DN vvtl. plynovodu je hledán tzv. hospodárný profil dálkovodu. Investi ní náklady s DN potrubí rostou. Hlavní provozní náklady (na dopravu plynu, tj. tlakování plynu v potrubí kompresory) s DN klesají (v d sledku nižších tlakových ztrát). Investi ní náklady jsou do celkového porovnávání vnášeny ve vztahu k životnosti potrubí jako technický odpis.( = IN / životnost). U plynovod se kalkuluje se životností cca 30 let.

Obr.10.4 Hospodárný profil dálkovodu

10.3.3 VTL. (vysokotlaké) plynovody trasa bývá vedena paraleln s nižšími kategoriemi komunikací, silnicemi, polními cestami atp., p i dodržení ochranných pásem obou sítí, tak aby potrubí bylo p ístupno pro údržbu. Odstup potrubí od budov má být min. 10 m, kde to není možno dodržet, je plynovod ukládán do chráni ky ( odstup je možno snížit sníží na 5,0 m).

- 142 (181) -

Zásobení plynem

10.3.4 STL. a NTL. plynovody vytvá í rozvody v obcích, p ípadn (st edotlak) propojky mezi blízko položenými obcemi. Trasa se ídí SN 73 6005 (prostor. uspo ádání). Od budov má mít potrubí odstup 1,0 m. Pokud je stl. uložen ve vzdálenosti od 1,0 do 2,0 m, smí na n m být instalovány pouze nejnutn jší armatury a musí být odzkoušen vyšším tlakem než ostatní úseky. Po et svar musí být minimalizován. V pásmu 1,0 – 4,0 m od budov musí být stl. potrubí obsypáno pískem, aby p ípadný únik plynu sm oval vzh ru a byl snáze identifikovatelný. Sklon potrubí : pro odvád ní kondenzát je požadován minimální sklon aspo 2 ‰. P i sklonech nad 25 % je zapot ebí potrubí staticky zabezpe it proti poklouzávání ukotvením do betonových kotevních blok .

10.4 Dimenzování viz sta proud ní plyn a par. Stl a ntl potrubí se dimenzuje podle vzorce upraveného pro b žnou praxi: D = K .4,8

Q 1,82 .L ( p z + 100) 2 − ( p k + 100) 2

[10.6] kde

D - pr m r v mm p - tlak na za átku (konci) úseku v kPa Q - pr tok v Nm3/hod K - korek ní koeficient zohled ující nekompatibilitu jednotek a odlišné vlastnosti topných plyn .

Pro ZP…. K = 13,8 , pro SP…… K = 13,1

P i dimenzování sít uvažujeme pro ntl. rozvod ZP p ípustný pokles tlaku z (obvyklých) 2100 Pa na regula ní stanici (RS) na 1800 (výjime n 1750) Pa . Pokud tento tlak je všude v síti dodržen i p ekro en, nem l by koncový tlak na ho ácích, - po pr toku plynu p ípojkou, plynom rem a domovním rozvodem poklesnout pod 1400 Pa, na které je ho ák konstruován. U stl. sít se po ítá s poklesem tlaku oproti výstupu z RS o 30%. V sou asnosti se pracuje s výstupem 400 kPa, d ív jší sít byly navrhovány na výstup 100 kPa nebo 300 kPa. V rozsahu 70 až 100% výstupního tlaku z RS pracují domovní , p ípadn jiné vyráb né regulátory tlaku plynu s dostate nou výkonností, s nižšími tlaky tato výkonnost klesá. Znamená to, že regulátory, osazené v zásobované oblasti, mají být vyráb ny kompatibiln s výstupním tlakem z RS, aby dosáhly plánovaných výkon .

10.4.1 Minimální sv tlosti: Užívaný postup stanovení pot eby plynu (viz koef. sou asnosti) neodpovídá pravdiv nejmenším odb rným oblastem - koncovým trasám . Tuto nep esnost ustanovení o užívání minimální sv tlosti eliminuje. Dle normy je to pro IV. kategorii (p ípojky) u ntl. 25 mm, pro stl. 15 mm. Pro uli ní ady je pro ntl. užíváno min. 80 mm, pro stl. 50 mm. - 143 (181) -

Inženýrské sít

10.4.2 Rychlosti proud ní plynu: krom posouzení tlak v síti je to další kriterium správnosti návrhu dimenzí. Nemají být p ekro eny rychlosti 10 m/sec …….. u ntl m/s u stl.

Omezení se od vod uje možným rozechv ním potrubí, zvukovými efekty u nadzemních ástí potrubí, a možnou abrazí, pokud by plynem byly unášeny tuhé ástice (nap . korozní produkty). N které rozvodné závody (plynárny) p i návrzích sít požadují limity nižší ( 8 a 15 m/s).

10.5 Systémy místního rozvodu plyn Distribu ní sí se rozvíjela p vodn jako rozvod svítiplynu pod nízkým tlakem (viz mokré plynojemy). Nár st spot eby, zejména když za al být plyn používán k vytáp ní, byl ešen jednak p evodem na zemní plyn (nár st výh evnosti, zv tšení energetické kapacity), a zejména vložením st edotlaké sít s vyšší dopravní kapacitou, vytvo ením dvoustup ového distribu ního systému. Ze st edotlaku jsou napojeni jednak p ímo velkoodb ratelé, jednak regula ní stanice stl./ntl., které napájejí sí nízkotlakou. Domovní instalace je jednoduchá, složitá za ízení jsou koncentrována do RS. V nové zástavb bylo možno zavést investi n výhodn jší systém jednostupový, kdy domovní plynovody jsou napojovány na stl. rozvod p ímo p es stanice domovních regulátor tlaku. Sí je celkov kratší, stl. rozvod je možno oproti ntl. provozovat s menšími dimenzemi potrubí. K zavád ní bylo možno p ikro it, jakmile se konstrukce domovních RS stala dostate n spolehlivou. stl. RS stl – ntl

vo

vo

RS vtl vtl vo velkoodb r

vo

ntl

Obr.10.5 Systémy místního rozvodu plynu - 2 stup ový rozvod

- 144 (181) -

vo

Zásobení plynem

10.1 P íklad Zadání: Stanovte pr toky v nízkotlaké plynovodní v tvi a navrhn te p edb žné dimenze, když: uzly:

nadm. výšky 210,00 m n. m. 207,50 m n. m. 200,00 m n. m.

RS – 1 2 3

4 5

úseky 1…2 2…3 3…4 2…5

230,00 m n. m. 191,00 m n. m.

15 m 220 m 330 m 120 m

celkem

0 b.j. 200 300 50

550

p íkon tepla pro u.t.: 4,4 kw/b.j. p íkon tepla pro TUV: 53000 kJ/den/b.j. topení: kotelny v jedn. domech - teplá užitková voda je p ipravována v domovních kotelnách výh evnost zem. plynu:

33500 kJ/Nm3

výkon sporáku: 0,7 Nm3/hod ksou : 1/log(suma n/3)

Hydraulický zákon: pro tento p íklad volen zastaralý Pole v vzorec: d = 19,42 * Qˆ2*0,58*L/delta p

delta p [Pa] d [cm]

Q [Nm3/hod]

Stanovení pot eby plynu: provede se pro každý úsek Ú innost topného za ízení volím: 0,8 Pot eba pro topení: Put = m * ný kde m po et bj. v úseku výh evnost zemního plynu p íkon tepla pro ú.t. Pot eba pro oh ev TUV: volíme pr b žný oh ev TUV po celých 24 hodin. p íkon tepla pro oh ev TUV pak bude:

0,6134 kW/bj.

Ptuv = Pot eba pro va ení: Pva = m*0,7*k sou TABelární výpo et 1. krok Úseky m 1….2 15,0 2….3 220,0 3….4 330,0 2….5 120,0

b.j. 0,0 200,0 300,0 50,0

ut. 118,2 177,3 29,6

TUV

va ení

16,5 24,7 4,1

61,9 92,8 15,5

celkem 196,5 294,8 49,1

Pot eby, které jsme vyšet ili pro jednotlivé úseky rozložíme rovnom rn do obou krajních uzl . 2. krok Úseky 1….2 2….3 3….4 2….5

m

15,0 220,0 330,0 120,0

b.j.

0,0 200,0 300,0 50,0

ut.

0,0 118,2 177,3 29,6

TUV va ení celkem uzly uzlové odb ry 0,0 0,0 0,0 1 0,0 16,5 61,9 196,5 2 122,8 24,7 92,8 294,8 3 245,7 4,1 15,5 49,1 4 147,4 5 24,568 540,5

- 145 (181) -

Inženýrské sít 4

2 3 RS – 1

5 Bilancí v uzlech podle Kirchhoffova zákona stanovíme pr toky 3. krok Úseky m

b.j. ut.

TUV va ení

celkem uzly

1….2 15 0 0 0 0 0 2….3 220 200 118,209 16,48 61,85818 196,55 3….4 330 300 177,313 24,72 92,78727 294,82 2….5 120 50 29,5522 4,12 15,46455 49,137

uzlové Pr toky odb ry Nm3/h 1 2 3 4

0 122,8 245,7 147,4

5

24,568

540,5 393,094 147,41 24,6

10.6 Autotest 1.

2. 3. 4.

5.

6.

Z topných plyn je jedovatý:

a) svítiplyn b) acetylen c) propan butan d) bioplyn Nejvyšší teoretickou výh evnost má: a) bioplyn b) zemní plyn c) svítiplyn Horní a dolní výh evnost zemního plynu se liší o: a). obsah CO2 c závislosti na zdroji b). podíl kondenza ního tepla vody ve spalinách Mokré plynojemy se v sou asnosti uplat ují: a) v ojedin lých centrálních rozvodech propan- butanu b) u bioplynu v návaznosti na jeho zdroje c) nejsou používány P i dimenzování plynovod zanedbáváme vždy pro n kterou tlakovou úrove n který fyzikální jev. P i a te zanedbávané jevy ke správným tlakovým úrovním a) nízkotlak b) st edtlak c).obsah vody v plynu d) síly gravitace e) stla itelnost plynu f) p estup tepla z plynu do okolí Sou initel sou asnosti se pro stanovení hodinové pot eby plynu používá, známe-li: a) pot ebu tepelného p íkonu b) specifickou pot ebu plynového spot ebi e

- 146 (181) -

Zásobení plynem

10.7 Záv r - studijní prameny 10.7.1 Seznam použité literatury [1]

Lhotáková, Šerek, M. Inženýrské sít , VUT Brno 1981

[2]

Šrytr, P. Inženýrské sít ,

[3]

Potužák, K. : Dálková doprava a rozvod plynu,

VUT Praha, 1992

- 147 (181) -

PP, 1981

Inženýrské sít

11 Materiály vystrojení a stavba plynovod . Regula ní stanice Trubní materiály, armatury, elektrochemická koroze kovových úložných za ízení. Pasivní a aktivní protikorozní ochrana. Regula ní stanice plynu.

11.1 Trubní materiály plynovod Pro st ední a nízký tlak je p ípustné použít potrubí polyethylenové, jinak je používáno potrubí ocelové. V za átcích plynárenství (pro nízké tlaky) byly užívány trouby litinové, v sou asnosti jsou užívány rovn ž trouby z tvárné litiny. U litinových trub s p echodem z relativn vlhkého svítiplynu na „suchý“ zemní plyn nastaly problémy s t sn ním hrdlových spoj , které za aly vysychat a net snily.

11.1.1 Ocelové potrubí Základní informace o ocelovém potrubí jsou uvedeny v kapitol 8. – rozvody tepla. Jsou používány trouby bezešvé, trouby podéln sva ované i trouby se šroubovicovým svarem. Plynovody jsou kladeny v tšinou p ímo do zem (výjimkou jsou kolektory), kde se kov dostává do kontaktu s vlhkým p dním prost edím, p sobícím korosivn . Proto bývá potrubí oplášt no izolací. ( viz elektrochemická koroze). Ocelové potrubí je spojováno sva ováním, s výjimkou p írubových spoj u armatur ( u vvtl. potrubí jsou i tam spoje sva ované). Úseky u svar je t eba na stavb doizolovat. Svary jsou relativn „slabá“ místa systému. Jejich kvalita se kontroluje opticky, p ípadn „mýdlovou„ zkouškou, v choulostivých úsecích a u vyšších tlak se kontroluje snímkováním, nap . Roentgenovými paprsky nebo gamma zá ením. etnost kontrol odvisí od tlaku a exponovanosti úseku (viz kategorie úsek ), ur uje ji projekt. U vtl. a vvtl. potrubí musí být každý svar ozna en vyraženou zna kou sva e e, o postupu práce je veden svá e ský deník. Zm ny sm ru trasy: U vtl a vvtl a jsou používány ohyby – trouby jsou ohýbány za studena na ohýba ce ve stavebním dvo e za studena. Minimální polom r je 50*D – má umožnit, aby p i periodickém išt ní mohl být potrubím p etlakem hnán tzv. „ježek“, tj. kartá ve tvaru koule nebo nábojnice

Obr. 11.1 Stavební ohýba ka ocelových trub

- 148 (181) -

Materiály vystrojení a stavba plynovod . Regula ní stanice.

U rozvod v intravilánu se uplat ují na míst zhotovované segmentové sva ované oblouky. Oba typy umož ují p izp sobit oblouk skute ným pom r m na stavb . Další možností jsou továrn vyrobená (válcovaná) kolena a oblouky.

Obr.11.2 Sva ovaný segmentový oblouk

11.1.2 Polyethylenové potrubí - jde o lineární polyethylen, - lPE, (v sou asnosti ozna ován jako HDPE ). Výchozí materiál musí kvalitativn odpovídat plynárenským požadavk m, ( ozna ení PE 80 – pevnost MRS 8 MPa, ozna ení PE 100 - pevnost MRS 10 MPa )a být barevn odlišen od trub pro jiné ur ení ( žlutá barva, nebo erná s podél. žlutými (oranžovými) pruhy). Trouby jsou spojovány polyf zními svary – za p edepsané teploty a síly stla ení – p i kterých se molekulové et zce sva ovaných ásti propojují. V obtížn dostupných místech (ve výkopu, stísn ných prostorách) se užívají elektrospojky - p esuvky se zabudovanými odporovými dráty, které spojované plochy rozeh ejí.

ez:

Obr. 11.3 Schéma polyf zní elektrospojky U trub z PE je jednotný vn jší pr m r, vnit ní pr m r odvisí od tlouštky st ny, a ta se odvozuje od pracovního a následn jmenovitého tlaku (PN). Rozlišuje se n kolik tlakových ad PE potrubí, ozna ovaných v sou asnosti podle pom ru pr m ru trouby a tlouštky její st ny – SDR (strength – diameter ratio ). SDR 17,6 - pro tlaky do 0,1 MPa SDR 11 – do 0,4 MPa

11.1.3 Úpravy (sanace) starých plynovod : zejména litinových. Provádí se vnit ním nást ikem vrstvy epoxydové prysky ice, nebo vtažením rukávce do starého potrubí, a natlakováním horkým mediem. Rukávec pak p ilne k stávající vnit ní st n . Jinou možností je vtažení nového, menšího ohebného potrubí.

11.2 Armatury - 149 (181) -

Inženýrské sít

11.2.1 Uzáv ry: - šoupata, klapky, kulové uzáv ry. Uzáv ry slouží k odstavení úsek sít pro opravy, údržbu i rekonstrukci. Na ntl. síti se uzáv ry tém neosazují, krom výstup z regula ních stanic. Ocelová potrubí se opravují (sva ují) pod provozním nízkým tlakem, tak aby dovnit do potrubí nevnikal vzduch a nevytvá el výbušnou sm s. Plyn kolem svaru ho í. Stl. plynovody z lPE se opravují tak, že se ad na obou stranách závady stla í hydraulickými klešt mi a takto tém uzav e, potrubí se opravuje pod nízkým tlakem. Na ocelových stl. potrubích se umis ují uzáv ry, umož ující uzav ít a snížit tlak v ástech sít . etnost uzáv r bývá nižší než u sít vodovodní. U vtl.a vvtl. plynovod se umis ují uzáv ry: -

na trase po max. 15 km na odbo kách z hlavního adu p ed a za regula ními a kompresorovými stanicemi na obou b ezích p i p echodu toku v k ížení s významnými komunikacemi (železnice, dálnice, významn jší kategorie silnic)

Obr.11.4 Plynárenské šoupátko instalované v ochozu

11.2.2 Odvod ova e: topné plyny (zejména svítiplyn) obsahují podíl vod-

ní páry, a nesou sebou i kapalné uhlovodíky. Vlivem zm n teploty dochází ke kondenzaci, kondenzáty stékají do nejnižších míst trasy. Aby neomezovaly, p ípadn (u ntl.) zcela nep ehradily tok plynu, osazují se v t chto místech odvod ova e (kapáky). Vyprazd ují se p etlakem plynu v potrubí.

ODVOD OVA E

STOJATÝ

Vypoušt cí trubka - 150 (181) -


LEŽATÝ

Poklop zabezpe ený proti usedání u stla . a vtl. – vypoušt cí ventil

Obr. 11.5. Odvod ova e Zemní plyn je mnohem sušší než svítiplyn, proto není nutno osazovat odvod ova v každém lokálním „dolu“ trasy.

11.2.3 Chráni ka: slouží -

jako ochrana proti úniku plynu p i pr chodu nebo v blízkosti dutých prostor (nap . stoky) pro zabezpe ení dopravy na d ležitých komunikacích (možnost odstavit úsek pod komunikací a vym nit potrubí bez výkopu). pro snížení dovoleného odstupu od budov a jiných sítí ke statickému zajišt ní , když nelze dodržet krytí potrubí Chráni ka má p esahovat chrán ný prostor ( cca 1,0 m ). Na vyšším konci ( u dlouhých chráni ek na obou) je osazena icha ka, trubka, kterou lze kontrolovat, zda z chrán ného potrubí neuniká do mezikruží plyn. Potrubí a (kovová) chráni ka nesmí být vodiv propojeno. Potrubí se do chráni ky nasunuje na objímkových elementech, prstencích, dosedajících na vnit ní st nu izolantem ( nap . texgumoidem ).

ez

chráni ka pryžový pás texgumoidové izola ní bloky ocelová objímka

Obr. 11.6 Chráni ka v komunikaci, k ížení se stokou

- 151 (181) -

Inženýrské sít

Izola ní spojky: brání elektrickým proud m (bludné proudy, katodová ochrana) v toku st nami potrubí. Umis ují se p ed výstupy nad terén, k objekt m ( RS, kompresorové stanice, atp.) u katodicky chrán ných tras, p ípadn k snížení rizika elektrochemické koroze.

lepidlo s izola ními vlastnostmi

Isola ní prstenec

zesílená izolace

Obr.11.7 Izola ní spojka

11.3 Objekty na trase - jsou to kompresorové, regula ní a odoriza

ní stanice.

Odorizace bývá provád na u zemního plynu p ed vstupem do distribu ních úrovní rozvodu. Zemní plyn je bez zápachu, nebylo by možno ichov identifikovat úniky. Do topného plynu jsou p idávány páchnoucí p ím si , merkaptam a kaprolaktam . kompresorové stanice viz kapitolu 9.

11.3.1 Regula ní stanice plynu - jsou nej ast jšími objekty. Tlaky jsou v nich redukovány na nižší úrove . 11.3.1.1 Strojní ást RS. Hlavním prvkem RS je reduk ní ventil. Tlaková energie je v n m p em ována na energii mechanickou (stla ování pružiny a membrány) a áste n na energii tepelnou. Nep esnosti regulace (krátkodobé p ekro ení výstupního tlaku) je doregulováváno chvilkovým odpoušt ním malého množství plynu. V RS tedy dochází k ztrátám energie a plynu. Správná funkce RS musí Nastavení pružiny být jišt na – p ekro ení Princip Pružina tlaku by mohlo vést Membrána k haváriím u spot ebitel . (odtržení plamen a Impulsní potrubí snímá tlak na výstupu (v zón následný únik plynu). uklidn ného proud ní) Velký pokles tlaku zase signalizuje v tší poruchu na síti a velký únik ply- Vstup Výstup nu. Jišt ní je dvoustupové (kv li zabezpe ePokles teploty nosti). Užívá se bezpe zv tšení objemu Ventil nostních klapek, které tok plynu p i v tších výkyvech Obr. 11.8 Reduk ní ventil, princip funkce.

- 152 (181) -


Pojiš . ventil

Reduk ní ventil

Uzáv r

Uzáv r

Plynom r

Uzáv r

Uzáv r

Elektrický

Bezpe nostní

Filtr

Uzáv r

p ede-

na výstupu uzav ou. Otev ení bezp. klapky musí provést obsluha ru n – a zjistit p i tom závadu. V druhém stupni jišt ní jsou n kdy užívány pojiš ovací uzáv ry, které tok plynu vypustí do ovzduší. P i poklesu tlaku dochází k rozpínání plynu a poklesu teploty. Velký tlakový pokles je doprovázen i velkým poklesem teploty, který se na povrchu za ízení projevuje zprvu rosným bodem, a p ípadn i námrazou. Jinovatka m že vy adit mechanismy armatur z innosti.Proto je instalován p edeh ev plynu, nap . elektrický.

Uzáv r Regula ní ada

Registra ní teplom r

Tlakom r

klapka Teplom r =

Uzáv r

Zapisovací tlakom r

obsluha)

Uzáv r

Filtr

Uzáv r

Ochoz

(ru ní

Obr.11.9 Funk ní schéma strojního za ízení RS 10.3.1.2 RS – stavební ást: Umíst ní : pro vtl. a vvtl. RS viz výše ochranná a bezpe nostní pásma. RS stl – ntl, pracující pro ve ejný odb r, mají mít odstup min 5,0 m od budov, pokud požární p edpisy nejsou p ísn jší. RS pro pr mysl (uvnit areálu) m že být umíst na jako p ístavek, nebo vestavba dovnit objektu. Hygienik m že dále požadovat, aby se prokázalo, že tzv. plynová vle ka drobných únik plynu, odpoušt ných regula ním ventilem, nebude zasahovat do dve í a oken blízkých objekt (zejm. bytových), a že hluk, který vyvozují regulátory (pískavý) , nep ekro í dovolenou hranici decibel . Pro pr b žné úniky plynu (viz regulace) je požadován rovn ž odstup od venkovního vedení elektrického proudu (obdobn to platí pro všechny objekty i armatury s pravd podobným únikem plynu). Koncepce: podle významu a velikosti m že jít o…… samostatnou budovu (zd nou) – pro nejv tší výkony prefabrikovaný kiosek ( plechy FeAl a tepel. izolace), za ízení se obsluhuje zevnit oceloplechovou sk í , manipulace se provádí zven í sk í ve zdivu (domovní regulátory)

- 153 (181) -

Inženýrské sít

Disposi ní a stavební požadavky: dve e musí být otvíravé sm rem ven, stavivo neho lavé, drsná podlaha. V budovách a kioscích musí být dodržen manipula ní prostor kolem strojního za ízení regula ních ad. Dopad možného výbuchu se snižuje vytvo ením výdušných ploch, sou ástí obvodového plášt , ur ených k tomu, aby se zdemolovaly p ednostn . Jsou to lehké konstrukce (max. 90 kg/m2). Krom výplní otvor to bývá obvykle st echa.- výbuch je sm rován vzh ru, kde je nejmén škodlivý. .

k emelinové desky pot r a izolace proti vod (lepenky + nát ry)

I- profil

Obr. 11.10 ez st ešní konstrukcí RS Elektroinstalace musí být v nejisk ivém provedení. U vstupu má být situován centrální vypína pro operativní vypnutí p i nebezpe í. V trání: požadovaná intensita vým ny vzduchu - 6 x za hodinu. P ívody vzduchu p i podlaze mají init plošn alespo 5% p dorysné plochy, odtahy (t sn pod stropem) jsou pak 2 x v tší. Prov trání musí být rovnom rné, nesmí vznikat „mrtvá“ zákoutí – kapsy. Oplocení: je požadováno u stanic vvtl, vtl, a v tších stl. stanic. Má být vzdáleno alespo 3,0 m od objektu.

sm r v tru výška sn hu

Obr.11.11 Schéma p irozeného v trání RS

11.4 P dní elektrochemická koroze. Ve stavebnictví v tšinou pojednáváme bu o korozi kov , nebo o korozi staviv spo ívající na chemických vazbách vápníku - cement, malty atp. Korozi = stárnutí ovšem podléhají nap . i um lé hmoty, lPE, PVC, sklolaminát. Korozi kov u inženýrských sítích se snažíme zamezit zejména jejich zám nou za um lé hmoty. Ocel z stává hlavním materiálem zejména u teplovod , které však bývají odd leny od p dního prost edí stavební konstrukcí i ochrannou trubkou, a u plynovod , zejména vysokotlakých.Ocel se dále uplatuje v konkurenci s tvárnou litinou u vodovodních ad , provozovaných na vyšších tlacích.

- 154 (181) -


11.4.1 Princip elektrochemické koroze: jistá - v tší i menši - ást

vody je v p d v disociované podob : H2O ....... H+ + OH-

[11.1]

a to dle pH, teploty a chemismu p dního prost edí Hydroxylový iont v dalším reaguje: 4 OH-............... 4e- + O2 + 2 H2O

[11.2]

Reakce je vratná. To, kterým sm rem bude probíhat, odvisí od toho, : zda jsou odvád n elektrony e- .... zda je jich v daném míst nedostatek i p ebytek • zda je v míst p ebytek i nedostatek O2 • od pH: p i pr b hu doprava totiž z p vodních disociovaných iont z stává ve vod H+ , a pH tudíž klesá. Je-li tedy již na za átku procesu pH nízké, tj. koncentrace iont H+ vysoká, zastaví se pr b h reakce zleva doprava, a budou-li k disposice komponenty e- a O2 , zm ní reakce sm r. •

Ideální zp sob odvád ní e- z místa reakce je vodi em - nap . kovovým potrubím. Reakce zleva doprava ( podle 11.2.) tedy p eváží v blízkosti špatn isolovaného (neizolovaného) potrubí, potencionálního vodi e, tam, - kde je pH vyšší (zásadit jší) než v jiné oblasti - kde je nedostatek O2 u potrubí, nebo tam, kde m že z p dního prost edí dob e vyprchat. To je možné v pórovitých zeminách. Na potrubí vzniká záporný - pól , katoda. Uvoln né elektrony vstupují do vodi e - potrubí, a putují jeho kovovou m ížkou až tam, kde je situace p íznivá k výstupu z vodi e, reakce (11.2) probíhá doleva. Je to místo, kde je relativní p ebytek O2 a reakce p dního prost edí je kyselá. Vzniká kladný + pól, anoda. Výstup elektronu probíhá v reakci: [11.3] 2 Fe ................. 2Fe+ + 4enásleduje zp tná reakce (10.2 ), která uvolní iont OH . Ten reaguje se zplodinou reakce ( 10.3 ): 2 OH- + Fe2+............ Fe ( OH)2 rezavý hydroxyd železnatý Je-li v prost edí dostatek O2 , reakce pokra uje (vzniká další OH- ):

[11.4]

Fe ( OH)2 + OH- ............... Fe(OH)3 + e[11.5] Na tok elektron v potrubí ( v m ížce kovu ) navazuje v p dním prost edí pohyb iont . Ke katod - záporn nabité ástí potrubí, putují ionty, schopné odevzdat elektron, k anod ionty schopné elektron p evzít (respektive reagovat s OH ). Qxydace - uvol ováni elektron - probíhá na anod , a tam rovn ž dochází k destrukci kovu vznikem hydroxyd železnatého a železitého. Reakce (11.2) probíhá tém vždy v obou sm rech. Podle místních podmínek n kde p eváží více jeden, i druhý sm r. Na špatn isolovaném potrubí, nebo potrubí s poškozenou izolací tak vznikají místa rozdílného potenciálu , a elektronový proud se pohybuje kovem ve sm ru nižšího potenciálu - k relativním anodám. Je- li dráha pohybu proudu m itelná v mm, vzniká koroze

- 155 (181) -

Inženýrské sít

plošná. Rozdíly potenciál nejsou veliké, reakce nejsou prudké a destrukce kovu nepokra uje p íliš rychle. Nebezpe n jší jsou malá poškozeni izolace v místech., která mají zna n odlišné p dní podmínky. Vytvo í se velký rozdíl potenciál , t eba i na v tších drahách, a reakce probíhají prudce, a soust ed n na malé místo. Na anod se projeví „d lková", rychle postupující koroze, vedoucí k prod rav ní potrubí. Nebezpe í se tudíž zvyšuje tam, kde se na trase potrubí p dní podmínky m ní, co do pórovitosti p dy ( p ístup O2 a opa n , p i vysoké hladin spodní vody jeho snadný únik , nap . p echod jíly - písky), její nepropustnosti a co do chemizmu – tj. pH a koncentrací kationt a aniont . K pohybu iont v p d m že dojít um lým vytvo ením potenciálu, nap . výstupem elektron z kolejí elektrické, (zejména stejnosm rné), trakce železnice i tramvají, nebo narušením izolace kabel . V p dním prost edí vzniká anoda, pro kterou se katodickou oblastí m že stát relativn blízké ocelové potrubí. Podél elektrifikovaných tratí m že vzniknout schéma pohybu "bludných proud ". V blízkosti zdroj elektrické trakce, m nírny, se na potrubí projeví anodová oblast, ohrožená d lkovou korozi Elektrony vystupují z potrubí, sm ují ke zdroji a okruh proudu se do zdroje uzavírá

11.4.2 Ochrana potrubí proti elektrochemické korozi Je tedy velmi vhodné vytvá et kolem potrubí vždy stejné – „homogenní“ p dní prost edí. To lze dosáhnout stejným materiálem podkladního lože a obsypu potrubí. Tato zásada platí v každém ezu, a rovn ž má být uplat ována po délce potrubí. Na prvním miste je ovšem ochrana pasivní, kvalitní izolací. U této izolace neposta í, že nedochází k p ímému styku kovu s p dním prost edím, d ležité je, aby p es izolaci nep ešly – a to i p i v tších potenciálových spádech, elektrony. Kvalita izolace se p ezkušuje tzv. elektrojiskrovou zkouškou - na potrubí je vneseno p edepsané nap tí a k izolaci se p iloží elektroda. Jiskra nesmi p eskoit - probít izolaci.

Ocelové potrubí

Obr.11.12 Schéma vzniku bludných proud a n které zp soby ochrany proti nim - 156 (181) -


K pasivní ochran pat í i výše zmín ná homogenizace okolí trouby. Ke zp sob m aktivní ochrany pat i: kontrolní o m icí vývod (voltmetr) na sloupku

terén

ob tovaná anoda slitina s p ím sí

Mg

potrubí

Ob tovaná anoda: k potrubí se vodi em p ipojí kus slitiny, obsahující kovy (nap . ho ík), který ve vztahu k p dnímu elektrolytu vytvá í nižší záporný potenciál (reaguje rychleji). Vzniká anodická, korodující oblast v místech, kde ji m žeme kontrolovat, a kde nám koroze nevadí. Potíží je nutnost obnovovat odkorodovanou anodu.

e-

Obr.11.13 Ob tovaná anoda -

-

-

elektrická drenáž: vodivé propojení potrubí s proudovým systémem, produkujícím bludné proudy – nap . kolejemi v blízkosti zdroje, kde jsme si jistí, že tok elektron p jde z potrubí do kolejí a do zdroje tj. m nírny. Tam, kde si sm rem toku elektron tak jisti být nem žeme (zdroj je vzdálen ), v azujeme do vodivého propojení usm r ova , znemož ující tok necht ným sm rem z kolejí do potrubí. Vzniká polarizovaná drenáž. Toto ešení bývá používáno zejména v m stech s tramvajovou dopravou. (viz obr.10.13.) izola ní spojka, izola ní p íruba: p erušuje tok elektron v potrubí z katodické do anodické oblasti, pokud se nám je poda í pr zkumem vytipovat. Nebezpe né mohou být výstupy elektron v okolí izolované spojky, na které vzniká rozdíl potenciál . Proto bývá spojka izolována zesílenou izolací (až 4x). d ležité úseky trasy (v tšina vtl. a výtl. tras) v extravilánu bývají opateny katodovou ochranou. Je to – zjednodušen e eno - zdokonalený systém ob tované elektrody. Ta je v tomto p ípad p edstavována zakopaným železným šrotem, uloženým v prosolené zemin . To usnad uje výstup elektron ze šrotu do zeminy. Šrot je propojen vodiv s potrubím. Anody jsou provedeny v odstupech podle výpo tu, mezi nimi jsou na potrubí ze zdroj - katodových stanic - vnášeny vodi i záporné potenciály dostate n vysoké, takže zaru ují od anody k anod na potrubí režim, p i kterém elektrony nebudou z potrubí vystupovat. Potrubí se tak stává v celé délce katodou. Nap tí se volí podle elektrochemických vlastností p dního prost edí a s p ihlédnutím k délce chrán ného úseku.

- 157 (181) -

Inženýrské sít

11.5 Autotest 1.

Polarizovaná drenáž se užívá pro ochranu kovových potrubí: a) v extravilánu b) v intravilánu

2.

Pokud je kovové potrubí chrán no pasivní ochranou, elektrochemická koroze: a) m že probíhat b) nem že probíhat

3.

Výdušná plocha je: a) sou ást regula ního ventilu plynu b) ást obvodového plášt RS c) pr ezová plocha isticího elementu vtl a vrtl. Plynovod

4.

elektrospojka je: a) armatura na elektrické polarizované drenáži b) armatura na ocelovém, katodicky chrán ném plynovodu c) tvarovka používaná pro potrubí z HDPE

5.

P i regulaci tlaku plynu v RS dochází na výstupu oproti vstupu k: a) nár stu teploty plynu b) poklesu teploty c) teploty se nem ní Kovová chráni ka a) se propojuje s plynovodem elektrickou drenáží b) nesmí být s kovovým plynovodem vodiv propojena

6.

11.5.1 Klí 1.b, - 2.a, - 3.b, - 4.3, - 5.b, - 6.b


Potužák, K.: Vývoj koncepce zásobování 1995

[2]

Šrytr P. a kol.: M stské inženýrství Academia , Praha 1999

[3]

Malínský J., Smolík B.: Výroba, úprava, uskladn ní a distribuce plynu, PP, Praha 1976

- 158 (181) -

R plynem V NPS , Praha


- 159 (181) -

Inženýrské sít

- 160 (181) -

Sanace trubních sítí

13


13.1 Klí ová slova Sanace, oprava, renovace, obnova, stoková sí , kanaliza ní p ípojky, vodovodní sí , plynovod, plán sanace, generel, kamerový pr zkum

13.2 Cíle Ú elem této kapitoly je rozvést zp soby sanace vodovod , stokových sítí a plynovod . V textu je kladen d raz i na nezbytnou p ípravu sanace (prohlídky trubních sítí v etn p ípojek, zjiš ování p í in poruch, vyhodnocování, kategorizace, asový plán sanace, atd.) jako 1. etapu a vlastní návrh vhodného zp sobu sanace jako 2. etapu prací.

13.3 Úvod Na celém sv t v m stských ulicích až do hloubky n kolika metr jsou uloženy a r zn se k íží systémy vedení technického vybavení, bez kterých si již nedovedeme p edstavit život dnešní civilizace. Jako každá v c, tak i vedení technického vybavení zastarávají, opot ebují se a vyvolávají nutnost sanace. Sanace vedení technického vybavení, p edevším historických center v tších m st, p edstavují v sou asnosti jeden z nejvážn jších a nejsložit jších problém , se kterými si projektanti, provozovatelé a stavební organizace setkávají. Stav vedení technického vybavení m st je odborník m dostate n znám. Vedení technického vybavení m st byly budovány postupn , asto bez logické návaznosti, s použitím r zných materiál , profil , eventuáln i metod návrhu profil . V ad míst vyhovují vedení technického vybavení kapacitn , nevyhovují však z hlediska stavebn -technického, tento druhý p ípad dle našich poznatk p evažuje.

13.4 Použitá terminologie Na úvod objasníme použití pojm sanace a rekonstrukce. Pojem rekonstrukce je obecn vžitý pojem, který je používaný desítky let (rekonstrukce a oprava). Pojem sanace je použit pro oblast vodárenství v norm SN EN 805 (755011) Vodárenství – Požadavky na vn jší sít a jejich sou ásti a pro oblast stokování v norm SN EN 752–5 (756110) Venkovní systémy stokových sítí a kanaliza ních p ípojek – ást 5: Sanace.

- 161 (181) -

Inženýrské sít

Pod pojmem sanace trubních sítí m žeme chápat všechna opat ení ke znovuobnovení nebo zlepšení stávajících trubních sítí; zahrnuje: • •

•

opravu – opat ení k odstran ní místních závad. Obvykle se používají bezvýkopové technologie; renovaci – opat ení ke zlepšení stávajících funk ních a provozních vlastností trubních sítí a p ípojek p i úplném nebo áste ném zachování jejich p vodní konstrukce. Obvykle se používají bezvýkopové technologie; obnovu – vybudování nových trubních sítí a p ípojek ve stávající nebo jiné trase, p i zachování funkce p vodních trubních sítí a p ípojek. Mohou se použít jak otev ené výkopy tak i bezvýkopové technologie.

13.5 Posuzování technického stavu vodovodních sítí 13.5.1 Základní ukazatele technického stavu vodovodních sítí Mezi základní ukazatele pro hodnocení technického stavu vodovodních sítí z pohledu plánování jejich rekonstrukcí je nutno za adit zejména: •

etnost poruch

• ztráty vody • stá í potrubí • vliv sít na kvalitu vody • hydraulickou spolehlivost • tlakové pom ry Na poruchovost vodovodní sít mají vliv zejména tyto faktory: • vhodný trubní materiál • stá í potrubí, tvarovek a armatur – ne vždy nejstarší potrubí musí vykazovat nejvyšší poruchovost • hydrostatický a hydrodynamický tlak – významnou roli hrají absolutní hodnoty tlak , tlakové rozdíly a jejich dynamika Základní p í iny poruch: • vada materiálu • únava materiálu, koroze • chybná montáž, špatn provedený podsyp a obsyp • nedostate né krytí, vliv mrazu

- 162 (181) -


• jiné vlivy (nap . stavební innost)

Evidence a vyhodnocování poruch musí pat it k základním provozním innostem provozovatele vodovodní sít . Vyhodnocování poruch je d ležitý nástroj plánování údržby, oprav a rekonstrukcí. Poruchy jsou u v tšiny vodárenských spole ností evidovány v databázích. Hlavní výstupem z analýzy poruch je poruchovost, kterou rozumíme po et poruch vztažený na jednotku délky a rok.

13.5.2 Technické prost edky pro lokalizaci únik Dataloggery zaznamenávají r zné fyzikální veli iny (pr toky, tlaky, zvukové vln ní atd.) a ukládají nam ené hodnoty v ur itém asovém intervalu. Korelátory jsou technická za ízení sloužící k p ímé lokalizaci únik vody na tlakovém potrubí. Zvuk vznikající p i úniku vody z net snosti na potrubí se ší í trubním materiálem k dv ma sníma m, umíst ným na potrubí (ventily, hydranty, uzáv ry) v rozdílném ase, který závisí na vzdálenosti sníma e od místa net snosti. Vysoce citlivé snímací mikrofony zaznamenávají šumy na armaturách a pomocí vysíla e se p edávají do p ijíma e, kde se asový rozdíl vypo te. P esná pozice úniku se po ítá z informací o materiálu potrubí a jeho dimenzi a délky m eného úseku. Akustické p ístroje jsou p ístroje pro vyhledávání poruch pomocí elektroakustické metody. Výsledky m ení jsou závislé na velikosti okolních šum .

13.6 Sanace vodovodních sítí 13.6.1 P íprava p ed sanací – išt ní vodovodního potrubí a kontrola pr chodnosti P i pr zkumu adu a p ed sanací je t eba vždy vy istit potrubí (pro zjišt ní skute ného stavu jako l. fáze sanace; p íprava pro bezvýkopovou sanaci potrubí). išt ní se provádí také jako b žná údržba vodovodní sít . Technologie išt ní spo ívá v mechanickém o iš ování vnit ních st n trub nástroji, které jsou pohán ny bu mechanicky nebo hydraulicky. Voda v tomto p ípad nemá vlastní istící funkci. Rozlišují se následující technologie išt ní vodovodního potrubí: • mechanické išt ní • hydraulicko-mechanické išt ní potrubí (nástroji upoutanými na lan , neupoutanými nástroji s vysíla em, kaši kování) •

išt ní vysokým tlakem vody

- 163 (181) -

Inženýrské sít

13.6.2 Odstavení potrubí a do asné zásobování obyvatelstva náhradním zdrojem pitné vody Poruchy na vodovodní síti je pot ebné rychle odstranit. Z tohoto d vodu je b hem sanace pot ebné zkrátit dobu p erušení dodávek vody odb ratel m a je pot ebné dot eným zákazník m zajistit po celou dobu p erušení náhradní zásobování. Jako náhradní zásobování je možné rozum t do asné zásobování vodou zákazníka b hem p erušení vodovodní síti pomocí náhradního systému.

13.6.3 Op tovné uvedení sanovaného vodovodního potrubí do provozu – tlaková zkouška a desinfekce potrubí P ed uvedením potrubí do provozu musí být podrobeno tlakové zkoušce vodou, aby se ov ilo, že trouby, spoje, tvarovky a ostatní sou ásti, nap . kotevní bloky nejsou porušeny. Tlaková zkouška se provádí podle SN EN 805 nebo SN 75 5911. Následn se provede dezinfekce potrubí podle SN EN 805.

13.6.4 Metody sanace a výstavby vodovodních sítí Výb r metody sanace se provádí na základ shromážd ných informací o technickém stavu potrubí a po komplexním posouzení hydraulických charakteristik jednotlivých úsek , následuje výb r koncepce sanace a následn výb r metody sanace z hlediska stavebn -technologického. Jedná se o tyto formy z hlediska rozsahu – oprava, renovace nebo obnova (tab. 14.1): 13.6.4.1 Oprava vodovodních sítí Lokální poruchy jsou poruchy pouze místního významu, a proto se nevyplatí obnovovat potrubí jako celek. Nevýhodou je, že tém veškeré opravy vodovodního potrubí se musí provád t ve výkopu. Opravy lokálních poruch se m žou v zásad provád t následujícími zp soby: • ut sn ním lokální net snosti hrdla nebo potrubí • celkovou vým nou nevyhovující ásti potrubí Lokální poruchy m žou být r zného charakteru. Nej ast ji se na vodovodech vyskytují tyto poruchy: • díl í povrchová koroze • mechanické poškození • net snost hrdel (vypadlé nebo jinak poškozené t sn ní)

- 164 (181) -


Renovace a obnova (Rekonstrukce)

Sanace vodovodních ad

Oprava

Tab. 14.1 Metody sanace a výstavby vodovodních sítí

Renovace Sanace vodovodObnova ních p ípojek

ut sn ní lokální hrdla nebo potrubí

net snosti

opravný pas, opravná spojka, …

celkovou vým nou nevyhovující ásti potrubí nást ikové metody

cementace, epoxidace

vtahování do asn zmenšeného potrubí

Swage-lining, down

vtahování deformovaného potrubí

U-Liner, Omega – Liner, Compact Pipe, Compact SlimLiner, …

kontinuální zatahování kruhového potrubí

zatahování PE, litinového a ocelového potrubí

flexibilní rukávce (vložky) na míst vytvrzované nebo lepené

Phoenix, Paltem, Starline 1000…

vytahování starého (vým na potrubí)

Hydros Plus

potrubí

ezání starého potrubí

Roll-

Hydros STEEL

trhání starého potrubí

Grundoburst, Grundocrack

vtahování vložky

Neofit

vytahování vodovodních p ípojek (vým na potrubí)

Grundopull, hydros BOY, hydros LEAD

13.6.4.2 Renovace vodovodních sítí V sou asné dob je na našem trhu velké množství metod pro renovaci vodovodního potrubí. Podle zp sobu provád ní rozd lujeme renova ní metody na: • nást ikové metody (epoxidace, cementace) • vtahování do asn zmenšeného nebo deformovaného potrubí potrubí (Swage Lining, Rolldown, U-Liner, Compact Pipe, Compact Slimliner, …) • kontinuální zatahování kruhového potrubí (výstelka z plastových trub) – PE relining (nap . t ívrstvá trubka Wavin TS) • relining ocelovými troubami a troubami z tvárné litiny; • flexibilní rukávce (vložky) na míst vytvrzované nebo lepené Phoenix, Paltem, Starline 1000…) 13.6.4.3 Obnova vodovodních sítí Obnova vodovodního potrubí se provádí trháním/ ezáním stávajícího potrubí a zatažením nového potrubí (berstlining, cracking). Trhání je metoda pro vým nu starého potrubí, p i kterém dochází k rozrušení stávajícího potrubí a zatažení nového potrubí za rozrušovací hlavou. Trhání - 165 (181) -

Inženýrské sít

stávajícího potrubí rozd lujeme na pneumatické trhání, hydraulické trhání a „ ezání“ potrubí. 13.6.4.4 Výstavba vodovodních sítí Bezvýkopová pokládka vodovodního potrubí se provádí mikrotunelováním: • ne ízeným; •

ízeným.

Ne ízené mikrotunelování je vhodné p i pokládce na krátké vzdálenosti, bez možnosti kontroly sm ru. Na delší vzdálenosti se používají ízené metody, p iemž p i pokládce PE potrubí v sou asné dob nej ast ji používá metoda ízeného vrtání se zp tným zatahováním (známá také pod ozna ením HDD). Metody ne ízeného mikrotunelování m žeme nap . rozd lil podle pracovního principu na pneumatického propichování, hydraulického propichování, vibra ní propichování, propichování pneumatickým beran ním, beran ní s otev eným elem, vrtání s dodate ným zatla ením potrubí a vrtání se sou asným zatla ením (zatažením) potrubí. Výše uvedené metody se uplat ují p i zabudovávání potrubí nepr lezných a pr lezných pr m r na vzdálenost až n kolika desítek metr , p i emž o maximální délce nerozhoduje ani tak délka, jako požadovaná p esnost provád ní. Propichování, tj. zabudovávání potrubí bez t žby zeminy se hodí pro potrubí DN 300, vodorovné beran ní a vrtání do DN 1500, mimo ádn i více. Ve v tšin p ípad se pro ne ízené mikrotunelování používá ocelové potrubí. P i pneumatickém propichování se také používá potrubí z plast . Soupravy jsou konstruk n jednoduché. Limitujícím faktorem maximální délky zabudovávaného potrubí jednotlivými metodami je požadovaná p esnost. Pro pokládku vodovodního potrubí na v tší vzdálenosti se nej ast ji používá metoda vodorovného ízeného vrtání vysokotlakou kapalinou se zp tným zatahováním, p i které se vrt realizuje rozrušováním a roztla ením zeminy proudem vody, resp. výplachové suspenze p etlaku až n kolika desítek MPa. Potrubí se následovn zatáhne do vrtu pod ochranou výplachové suspenze. P i ízeném vrtání s použitím vysokotlaké kapaliny se zatahuje potrubí do DN 600 z PE a p i v tších pr m rech je zatahováno ocelové nebo litinové potrubí. PE trubky se v menších profilech do DN 250 dodávají nato ené na bubnech v délkách p ibližn do 100 m. V p ípad v tších profil je nutné p i zatahování sva ovat 12 m trubky.

13.7 Plánování sanace vodovodních sítí Problematika dlouhodobého plánování investic do obnovy technické infrastruktury je v sou asné dob aktuální zejména z hlediska možností využití finan ních prost edk z fond Evropské unie. Vlastníci infrastruktury mají v sou asné dob pouze omezené zkušenosti s tvorbou dlouhodobých plán obnovy inženýrských sítí a s tím souvisejících investic. Cílem st edn dobých plán je vytipování ásti sít , kterou je vhodné v horizontu p íštích 3 – 5 let sanovat. Dochází k vytipování a posuzování jed-

- 166 (181) -


notlivých investi ních akcí (projekt ), k p íprav a zpracování projektové dokumentace v souladu s územním plánem a plány správc ostatních sítí. Krátkodobé plány se zpracovávají na jednotlivé kalendá ní roky, proto jsou též nazývány ro ní. Ro ní plány jsou nejpodrobn jší, ozna ují již konkrétní ady, úseky, projekty, které budou v daném roce sanovány. Ú elem ro ních plán sanací je výb r relativn malé skupiny potenciálních kandidát (projekt ) na sanaci korespondující s dostupnými investi ními prost edky. Sou ástí ro ního plánu by m lo být doporu ení jaká technologie sanace je pro daný úsek nejvhodn jší.

13.8 Posuzování technického stavu kanaliza ních sítí 13.8.1 Základní ukazatele pro hodnocení technického stavu stokových sítí Mezi základní ukazatele pro hodnocení technického stavu stokových sítí z pohledu plánování jejich rekonstrukcí je nutno za adit zejména: •

etnost poruch

• ex/infiltrace vody • hydraulické p etížení stoky • stá í potrubí (systému)

13.8.2 Stoková sí a kanaliza ní p ípojky – požadované vlastnosti materiál pro stokové sít Materiál stok se volí podle ú elu a plánované životnosti díla. Požadované vlastnosti materiál pro stokové sít jsou: • vodot snost; • bezpe ná odolnost proti - mechanickým vliv m, chemickým vliv m, biologickým vliv m, vliv m dopravované odpadní vody, agresivnímu p sobení okolního prost edí, namáhání stok • má umožnit bezpe né a ú inné išt ní stok

13.8.3 Údržba a išt ní Základní definice podle TNV 75 6522 Obsluha a údržba stok

Obsluha a údržba stok jsou úkony, které umož ují spolehlivé, hospodárné, zdravotn nezávadné a bezpe né odvád ní odpadních vod stokami do za ízení na išt ní odpadních vod ( istírny odpadních vod, istící dešové nádrže) nebo do vodního recipientu, zpomalují pr b h jejich fyzického opot ebení a prodlužují funk ní schopnost stok

- 167 (181) -

Inženýrské sít

Provoz stok je innost zam ená na zajišt ní nerušeného vtoku odpadních vod do stok a na zajišt ní regulace a ízení pr toku odpadních vod stokami v závislosti na místních podmínkách, provozu v za ízení na išt ní odpadních vod a pr toku ve vodním recipientu

Obsluha a údržba stok se provádí v souladu s kanaliza ním ádem a technickou dokumentací stok. Pokud byl zpracován a schválen provozní ád, provádí se obsluha a údržba v souladu s ustanovením schváleného provozního ádu. O obsluze a údržb se vedou provozní záznamy.

ist ní je podstatná ást údržby a provádí se: • pro odstran ní sedimentu usazenin v rámci pravidelné údržby pro zajišt ní volného pr toku plným profilem a pro omezení vzniku zápach a plyn p i vyhnívacím procesu a vzniku biogenní síranové koroze • pro odstran ní ucpání • jako p íprava pro kanaliza ní inspekci (kontrolu kanalizace) Mimo výše uvedené použití v rámci údržby slouží ist ní jako p ípravná opatení pro sanaci. P itom plní další úkoly jako: • intenzivní ist ní vnit ního povrchu (st n) • odstran ní produkt koroze • odstran ní vystupujících zaúst ní p ípojek a jiné um lé p ekážky V eské republice v sou asné dob platí všeobecná odv tvová norma TNV 75 6925 Obsluha a údržba stok. etnost ist ní se uvádí v závislosti na mnoha faktorech, nap . druh odvodn ní, spádové a odtokové pom ry, druh usazenin a zp tné vzdouvání hladiny.

Zp soby išt ní stokových sítí a kanaliza ních p ípojek je n kolik. Obecn je lze rozd lit do následujících skupin: • hydraulické zp soby • mechanické zp soby • kombinované zp soby • chemické • biologické

13.8.4 Poruchy na stokových sítích a kanaliza ních p ípojkách Základní skupiny poškození vyskytující se v kanalizacích: • net snost

- 168 (181) -


• p ekážky v pr toku • odchylky polohy • mechanické opot ebení • koroze • deformace • trhliny • prolomení trouby • z ícení, zborcení trouby

13.8.5 Inspekce, klasifikace a zhodnocení stavu stokového systému etnost prohlídek stok se ídí místními podmínkami, rozsahem a stavebním a technickým stavem stok. Má být nejmén jedenkrát za 5 let nebo se stanovuje provozním ádem (TNV 75 6522 Obsluha a údržba stok.) Prohlídky stok se provád jí bu vizuáln nebo p ednostn televizní technikou. Výsledky prohlídek stok se bezprost edn evidují a vyhodnocují a z nich vyplývající opat ení pro obsluhu a údržbu se uskute ují v po adí podle naléhavosti. P i prohlídkách stok se zjiš uje pot eba a rozsah išt ní a údržby, likvidace hlodavc (deratizace), odstran ní následk narušení stok, v trání stok, kontrola jakosti protékajících odpadních vod, sanace (rekonstrukce) v d sledku hydraulického p etížení, nevyhovujícího stavebního stavu a ztráty vodot snosti. Optická inspekce, tj. zjišt ní stavu stokové sít a kanaliza ních p ípojek poch zkou nebo kanaliza ní TV kamerou se provádí: • do nedávné doby podle ATV – 143 Inspekce, oprava, sanace a renovace stokové sít , kanaliza ních p ípojek a vnit ní kanalizace • od roku 2005 podle SN EN 13508 – Posuzování stavu venkovních systém stokových sítí a kanaliza ních p ípojek

Zkouška vodot snosti potrubí se provádí podle SN 1610 (75 6114) Provád ní stok a kanaliza ních p ípojek a jejich zkoušení a podle SN 75 6909 Zkoušky vodot snosti stok (Zm na 1). Základní definice: podle SN 75 6909

Vodot snost: schopnost stoky a objekt na stoce nepropoušt t vodu ze stoky do okolního prost edí, ani naopak z okolního prost edí do stoky, nad povolené hodnoty. Posouzení a klasifikace poškozených stok z hlediska jejich sanace se provádí po podrobné prohlídce a kontrole stok, na základ ov ujících pr zkum a provozních zkušeností, ale i znalosti stá í stok.

- 169 (181) -

Inženýrské sít

13.9 Metody sanace stokových sítí a kanaliza ních p ípojek Výb r metody sanace se provádí na základ shromážd ných informací o stavebním stavu stoky, o možných návaznostech na souvisící stoky a po komplexním posouzení hydraulických charakteristik jednotlivých úsek , následuje výb r koncepce sanace a následn výb r metody sanace z hlediska stavebn technologického. Jedná se o opravu, renovaci nebo obnovu.

13.9.1 Oprava stokových sítí a kanaliza ních p ípojek

Oprava

Vým na potrubí Kanaliza ní robot Injektážní metoda – vn jší a vnit ní Ut s ovací metody – vn jší a vnit ní

Obr. 14.1: Metody oprav stokové sít

Kanaliza ní robot se používá pro lokální opravy stoky a je obsluhován dálkov pomocí kabelu. Navádí se k místu sanace pomoci TV-kamery. Pohon pracovního ná adí je pneumatický nebo hydraulický, zajišt ný agregátem z povrchu. Injektážní metoda (vn jší) je známá z jiných stavebních profesí a dá se použít i pro sanaci net sností. Tato metoda však pat í mezi diskutabilní metody. Velmi špatn se dá ov it kvalita provedení. Jako materiál se používá: cementová malta, vodní sklo, sulfidy, d íve asfaltové hmoty, um lé prysky ice. Metoda ut s ování spoj pomocí obturátoru se omezuje pouze na místní poruchy jako net snosti ve spojích, radiální trhliny apod. Provádí se v profilech DN 150 – 800. Použít lze metodu na staticky vyhovujících potrubích. Jako t snicí materiál se používají dvousložkové um lé prysky ice, polyuretan, acrylat apod.

- 170 (181) -


13.9.2 Renovace stokových sítí a kanaliza ních p ípojek Renovace

Povlakové metody

Ut s ovací Protahovací Roztla ovací Nást ikové

Vystýlací metody

Trubní výstelky Výstelka z montovaných element

Obr. 14.2: Metody renovace stokové sít

Metody povlakové (nanášecí): provád jí se nanášením vrstvy nap . cementové malty na ást nebo na celé potrubí. Povlakové metody slouží k: • ochran vnit ního povrchu kanaliza ního potrubí proti fyzikálnímu, biologickému, chemickému a/nebo biochemickému p sobení na vnit ní povrch • zamezení nového tvo ení usazenin • oprav a/nebo zvýšení statická únosnost a vodot snosti

Metody vystýlací rozd lujeme podle použité metody na: • vtahování do asn zmenšeného nebo deformovaného potrubí (Swage Lining, Rolldown, U-Liner, Compact Pipe, Omega – Liner, …) • kontinuální zatahování kruhového potrubí (výstelka z plastových trub) – PE relining • relining (zatla ování/zatahování) krátkými troubami • výstelka vyrobená na stavb z potrubí s kruhovým a nekruhovým pr ezem (výstelka spirálov vinutým potrubím) • flexibilní rukávce (vložky) na míst vytvrzované nebo lepené (Phoenix, Paltem, Starline , Kawo …(tzv. CIPP metody) • výstelka hadicí s nopy • výstelka z monolitického betonu • výstelka ze segment Mezi metody vystýlací pat í technologie inverzn zatahovaného rukávce na míst vytvrzovaného (v zahrani í ozna ovaná zkratkou CIPP). Používá se fle- 171 (181) -

Inženýrské sít

xibilní filcová pun ocha nasáklá polyesterovou nebo jinou vhodnou prysky icí, která se vtahuje p es p ístupové jámy nebo kontrolní šachty. Pun ocha je p itla ována na st nu sanovaného potrubí tlakem vody nebo vzduchu. Vytvrzování se provádí teplou vodou, párou nebo UV zá ením. Touto technologií je možno teoreticky provád t úseky dlouhé až 600 m. Mezi další vystýlací metody pat í tzv. relining metody, kdy se do stávajícího potrubí zatahuje/zatla ují potrubí nap . z polymerbetonu (PC), polyvinylchloridu (PVC), polyetylenu (PE), z um lé prysky ice zesílené sklolaminátovými vlákny apod. Relining metody se používají v t chto p ípadech: • sanace net sného nebo staticky neúnosného potrubí (kanalizace, vodovod, plynovod) porušeného vnit ní a vn jší korozí • úprava netlakového potrubí na potrubí tlakové nebo umožn ní vyššího tlaku • dodate ná protikorozní ochrana potrubí p i transportu, obzvlášt agresivních látek • stabilizace staticky nestabilního potrubí • dodate ná ochrana (kanalizace) p i p echodu ochrannými vodními pásmy.

13.9.3 Obnova stokových sítí a kanaliza ních p ípojek Obnova

Otev ený výkop

Celková obnova Obnova pr to ného profilu

Polootev ený výkop

Bezvýkopové technologie

Štolování Štítování Mikrotunelování, minitunelování a tunelování Rozrušování

Obr. 14.3 Metody obnovy stokové sít

Technologie s výkopovými pracemi v otev ených rýhách se používá p edevším p i výstavb nových stok. Lze ji ale použít p i sanaci i pro obnovu stok, kdy nová stoka je vedena bu p ímo v trase stávající stoky, která se sou asn

- 172 (181) -


s výkopem rýhy ruší (rozebírá) nebo je vedena paraleln se stávající stokou, která se dodate n ruší (rozebírá) nebo se stará paralelní stoka využívá (p ípadn ješt i renovuje). V p ípad obnovy stokové sít v nové trase bezvýkopovou pokládkou potrubí se v sou asné dob nabízí metody mikrotunelování, minitunelování a tunelování. Mikrotunelování je souhrn metod výstavby podzemních vedení nepr lezných pr ez (tj. DN 1000) bez rozkopávání nadloží pomocí souprav nevyžadujících p ítomnost pracovník v podzemí. Metody mikrotunelování se zakládají na principu zatla ování nebo zatahování potrubí a vodi do zeminového masívu, p i emž zemina se z trasy bu roztlauje, nebo se t ží. V principu rozd lujeme mikrotunelování na (obr. 14.4): • ne ízené; •

ízené.

P i výstavb stokové sít a kanaliza ních p ípojek se používají p edevším metody ízeného mikrotunelování, kdy je zaru ena p esnost pokládky potrubí. P i výstavb stokové sít mikrotunelováním je doporu eno používat tzv. berlínskou metodu výstavby p ípojek, tj. p ípojky jsou napojeny do šachet.

Obr. 14.4 Metody mikrotunelování a minitunelování

ízené mikrotunelování a minitunelování se za alo rozvíjet v Japonsku a v SRN v polovin 70-tých let 20. století. Rozvoj byl dán pot ebou p esnosti p i bezvýkopové pokládce potrubí. Soupravy tzv. „druhé generace“ m ly stanovené hlavní cíle: • možnost provád t mikrotunelování až do vzdálenosti 150 m. P esnost byla p edepsána v horizontálním sm ru ± 50 mm a ve vertikálním sm ru ± 30 mm

- 173 (181) -

Inženýrské sít

• umožn ní nasazení mikrotunelovacích stroj pod hladinou podzemní vody v zeminách a ve skalních horninách • možnost lokalizace a odstran ní p ekážek z trasy bez rozkopání nadloží • technicko-ekonomický návrh startovacích a cílových šachet Z d vodu velké poptávky na trhu byla vyrobena r zná mikrotunelovací a minitunelovací za ízení, na r zném pracovním principu: • vrtání s použitím vysokotlaké kapaliny • dynamické ízené rota ní vrtání • vrtání s vodícím vrtem • vrtání na plný pr ez • mikrotunelování s použitím štít

Vrtání na plný pr

ez

Metoda ízeného vrtání na plný pr ez pat í mezi progresivní metody p ímé pokládky trub. Jedná se o modernizaci metody ne ízeného vrtání se sou asným zatla ováním trub. Ze startovací šachty je protla ována vrtná hlava, kterou je možné natá et a tím ídit sm r. Odt žená zemina je dopravována šnekovým dopravníkem, který je uložený v transportním potrubí menšího pr m ru spojeného rychlospojkami. Šnekový dopravník je do n j zaintegrovaný. Tím se získá v pr ezu zatla ovaného potrubí prostor pro kontrolní laserový paprsek a další vedení, jenž je pot ebný pro ovládání vrtné hlavy. Vrtná hlava je zam ována laserem ze startovací šachty, vyhodnocení a korekce probíhá prost ednictvím po íta e. Celé za ízení je provedeno v kontejnerové souprav . Soupravy jsou vyráb né od DN 300 – DN 2200 a maximální délky 100 – 120 m.

Mikrotunelování s použitím štít Štíty na mikrotunelování se vyvinuly postupnou miniaturizací mechanizovaných tunelovacích štít . Od souprav na vrtání na plný pr ez se liší v tom, že v mikroštít jsou umíst ny všechny pohonné mechanismy (pohon a vysouvání vrtné hlavy, trafo, erpací agregát, atd.), takže v ovládacím st edisku na povrchu je situovaná jen ovládací elektronika. Umož uje to hospodárn jší p enos sil. Na druhé stran , vzhledem k v tší délce len ného mikroštítu, vyžaduje nasazení t chto souprav v tší rozm ry pracovních šachet (p edevším délku). Za ízení tohoto typu vyrábí celá ada firem p edevším v N mecku a Japonsku. Soupravy tohoto typu mohou pracovat v zeminách t ídy 1 až 7 a to i pod hladinou podzemní vody. Jejich p edností je rychlá montáž a demontáž, dobrý servis a dostupnost náhradních díl . Soupravy jsou robustní konstrukce, málo citlivé na poškození a jejich obsluha je jednoduchá.

Rozrušovací (destruktivní) metody se používají p i vým n potrubí ve stávající trase. Rozrušovací metody se používají zejména v p ípadech, kdy: • statika p vodního potrubí je narušena a nespl uje dané požadavky - 174 (181) -


• je zapot ebí zv tšit profil stoky P i t chto metodách nedochází k narušení provozu. P i projektování je nutné provést návrh a výpo et vlivu rozší ení profilu na okolní sít technického vybavení. Z d vodu technického provedení musí být nový profil v tší než p vodní. P vodní profil je roztla en do stran a nahrazen novým vedením.

13.9.4 Sanace objekt a šachet na stokách Samotnou problematiku sanace stokové sít tvo í sanace šachet a objekt . Problematika sanace objekt a šachet je rozsáhlá, proto se zam íme pouze na vyjmenování jednotlivých postup . Sanace šachet provádíme celkov nebo lokáln . Rozhodnutí zda použít celkovou nebo lokální sanaci závisí na velikosti a typu poruchy.

13.10Generel kanaliza ní sít a plánování sanací kanaliza ních sítí Poškozené, vadné, hydraulicky p etížené nebo jinak nevyhovující stoky a kanaliza ní p ípojky p edstavují potenciální zdroj nebezpe í ohrožení majetku následkem zatopení. Z t chto d vod je nutné plánovat sanace stokových systém .

Plánování sanace kanaliza ního systému zahrnuje výb r úkol , cíl a inností pot ebných pro jejich dosažení. To vyžaduje rozhodování o výb ru z alternativních možných budoucích zp sob vykonávaní inností. Z hlediska plánování sanace kanaliza ní sít a tím i investic je zapot ebí provád t ve vodárenských spole nostech: • dlouhodobé plánování (5 – 20let) • st edn dobé (1 – 5 let) • krátkodobé plánování (ro ní) Plánování sanace kanaliza ního systému obsahuje následující pracovní postupy: • základní šet ení – pr zkum • studie sanace • projekt sanace Toto platí nezávisle, zda se sanace provádí na celém kanaliza ním systému, jednotlivých díl ích systémech, nebo se jedná o místní poruchu.

13.11Sanace plynovodního potrubí Sanace plynovodního potrubí m žeme rozd lit podle zp sobu provád ní na:

- 175 (181) -

Inženýrské sít

1. nedestruktivní metody – tj. vtažením nebo vtla ením trubního vedení do stávajícího potrubí: a. vtahování do asn zmenšeného potrubí b. deformované potrubí (nap . U a C hadice, Compact Pipe) c. kontinuální zatahování kruhového potrubí – výstelka z PE trub d. výstelka potrubím vytvrzeným na míst 2. destruktivní metody: a. trhání/ ezání stávajícího potrubí a zatažení nového potrubí b. vytahování starého potrubí

Metoda vtahování do asn zmenšeného potrubí popisuje adu metod pro renovaci plynovodního potrubí, kdy r znými postupy zmenšujeme DN potrubí p ed vtažením do starého potrubí. Vložka se postupn navrací do p vodního tvaru a formuje se podle starého potrubí. Metoda "Swagelining" spo ívá ve zmenšení pr m ru protahovaného PE potrubí jeho protažením komorou, ve které je vzduch zah átý na 70 OC. P i konstantním tahu se z reduk ní clony vytahuje potrubí o zmenšeném pr m ru (cca o 10%). Metoda se hodí pro DN 75 až 900 a je možno dosáhnout týdenního výkonu až 500 m. Maximální délka zataženého úseku najednou m že být až 300 m. Metoda „Rolldown“ využívá ke zmenšení pr m ru zatahovaného PE potrubí jeho protahování válcovací stolicí se ty mi kladkami, které tla í na troubu ve dvou navzájem kolmých osách. Dosáhne se tak zmenšení pr m ru potrubí o 4 6 %. Postup je vhodný pro menší sv tlosti DN 100 až DN 500. Po dosažení cílové šachty se konce zataženého úseku uzav ou a potrubí se naplní vodou, která p i p etlaku cca 1,4 N/mm2 troubu vrátí do p vodního pr m ru.

Sanace pomocí deformovaného potrubí se používá se pro sanaci plynovod a dalších sítí technického vybavení. Na trhu existuje pod r zným ozna ením nap . U-Liner, C-Liner, Omega-Liner. U-Liner potrubí je vyrobeno z vysoce pevného polyetylénu od DN 100 do DN 500. Je možné na jedno zatažení u malých profil sanovat až 1000 m délky. Potrubí je p i výrob za tepla vytvarováno do tvaru U (C) a nato eno na buben. Tuto vlastnost (zachování tvaru a zp tné navrácení do p vodní podoby) umož ují termoplasty, mezi n ž pat í polyetylén. Termoplasty si zapamatovávají p vodní tvar – tzv. "memory – efekt". Zp tný návrat, p i n mž nastává rekrystalizace PE, probíhá p i 112 C0. Teplota je dosahována vyvíje em páry. P edem p ipravené potrubí je dopraveno na místo sanace, kde je p es vstupní a koncovou šachtu navijákem protaženo sanovaným potrubím. Potrubí je p edem nutno pro istit, zajistit a zam it p ípojky. Poté jsou oba konce potrubí ucpány. Do jedné ucpávky je p ivád na pára pod tlakem, p itom dojde k tzv. memory efektu, potrubí se vrátí do p vodního stavu.

Kontinuální zatahování kruhového potrubí je metoda pro sanaci plynovod a dalších sítí technického vybavení, p i které je vtahováno potrubí z povrchu p es startovací jámu do cílové jámy. Vtahované potrubí musí mít menší sv tlost než stávající potrubí. Používá se obvykle potrubí z polyetylénu (tzv. dlou- 176 (181) -


hotrubní relining). Pracovní šachty mají p dorysný rozm r podle hloubky plynovodu a jeho pr m ru. Je d ležité dávat pozor na maximální polom r zatáení potrubí v závislosti na teplot (udává výrobce). Tyto metody nelze provád t v zimním období. P ed zatáhnutím výstelky musí být potrubí po celé délce vy išt na. Zatahované potrubí musí být po celé délce uloženo na otá ivých vále cích. Na elo trouby se p ipev uje speciální zatahovací hlava, která je tažená navíjecím za ízením. Touto metodou lze zatahovat potrubí malých profil o délce až 500 m. Metoda je vhodná pro potrubí DN 100 až DN 1600. Výhodou metody je obnovení statické a plynot sné funkce potrubí.

Trhání/ ezání stávajícího potrubí je metoda pro vým nu starého potrubí, p i kterém dochází k rozrušení stávajícího potrubí a zatažení nového potrubí za rozrušovací hlavou (tab. 14.2). Trhání stávajícího potrubí rozd lujeme: • pneumatické trhání • hydraulické trhání • „ ezání“ potrubí

Trhání potrubí se sestává z trhacího za ízení, které je protahováno starým potrubím, trhací za ízení vyvozuje radiální sílu k roztržení nebo pro íznutí starého potrubí. Roztla ovací za ízení na trhací hlav roztla uje ásti starého potrubí do okolní zeminy. Ochranné potrubí je zatahováno do nov vzniklého otvoru prost ednictvím roztla ovacího za ízení. Ochranné potrubí, vyrobené z PVC trub nebo sva ovaného PE potrubí, chrání plynovodní potrubí proti kontaminaci lubrika ního oleje z trhací hlavy a dále ho chrání proti úlomk m z roztrženého starého potrubí. Metoda trhání je používaná v p ípad k ehkého potrubí. Ve sv te se zna n používají p i vým n plynovodního potrubí. Metoda je použitelná pro pokládku potrubí ve vhodných geologických podmínkách, nové potrubí m že být až o 150% v tší. Poslední vývoj je zatahování plynovodního potrubí p ímo za trhací hlavou. Flexibilní ochranný pláš je sou ástí plynovodního potrubí, tím je potrubí chrán né proti porušení. Metoda „ ezání potrubí“ byla speciáln vyvinuta pro vým nu ocelového potrubí. Zp sob práce je podobný metod „trhání ty emi“, krom štípací hlavy, která roz ezává potrubí. ezací hlava se skládá z n kolika ezacích disk , které d lají rýhu z vnit ní strany do starého ocelového potrubí. V ad za eznými disky následuje ezací n ž, který roz ezává ocelové potrubí. Roztla ovací t lo za ezným nožem rozevírá staré potrubí, aby bylo možné zatáhnout nové potrubí. Výhodou uvedené technologie je zachování nebo zvýšení kapacity potrubí. Metoda je použitelná od DN 50 do DN 300, do délky 150 m.

Vytahování starého potrubí je metoda, která se používá v malých profilech do DN 400 (tab. 14.2). Nové potrubí je p ipojeno na staré potrubí. Staré potrubí je vytaženo a nové potrubí je vtaženo do p vodní trasy, tím je zamezeno k možnému st etu se stávajícími inženýrskými sít mi. Metoda je asto používaná tam, kde neznáme uložení ostatních sítí technického vybavení. Metoda je zvláš používaná p i vým n olov ných p ípojek.

- 177 (181) -

Inženýrské sít

Modifikace metod jsou známy pod názvy „Hydros“, „Bullit“, „Sade“, „Excalibur“ Tab. 14.2 Sana ní metody – trhání, ezání a vytahování starého potrubí

Pneumatické trhání

Hydraulické trhání

do 300

do 200

do 300

do 400

Staré potrubí

litina, PVC

litina

ocel, litina, PE

olovo, litina

Nové potrubí

PE, PVC

PE, PVC, litina

PE

PE, litina

Délka úseku (m)

do 80

do 80

do 150

25 - 100

DN

ezání potrubí

Vytahování starého potrubí

13.12Shrnutí • Sanace trubních sítí pat í mezi nejd ležit jší problémy, které v sou asné dob musí ešit provozovatelé sítí. • Krátkodobé, st edn dobé a dlouhodobé plánování sanace má za úkol, aby byla zajišt na bezporuchovost, spolehlivost a hospodárnost provozu celého trubního systému. • Základ pro plánování všech inností v rámci sanace stávajícího trubního systému tvo í zjišt ní a posouzení dostupných a d ležitých informací. • Protože z technického a ekonomického d vodu není možné provést okamžit celou sanaci systému, je pot ebné vypracovat strategii údržby (opravy). • Základním krokem p i výb ru koncepce a metody sanace je pr zkum trubní sít a zjišt ní reálného stavu konstrukce. • Výb r metody sanace se provádí na základ shromážd ných informací o stavebním stavu trubní sít , o možných návaznostech na souvisící trubní sít a po komplexním posouzení hydraulických charakteristik jednotlivých úsek . • Sou asné sana ní technologie postoupily kup edu a mohou, jak ekonomicky, tak i technicky nahradit opravu a vým nu potrubí výkopovými metodami. • P i návrhu nových systému a oprav stávajících se musí brát na z etel jejich budoucí op tovná oprava a navrhovat trubní systémy tak, aby toto umožnily.

13.13 Autotest 1) V jakém asovém horizontu se zpravidla zpracovávají dlouhodobé plány sanací vodovodních sítí?

- 178 (181) -


a) 30-50 let c) 5-10 let 2) Jak je definována poruchovost? a) je to po et poruch, který se vyskytl na daném úseku c) je to po et poruch vztažený na jednotku délky a asové období 3)

b) 15-20 let d) 3-5 let b) je to po et poruch vztažený na jednotku délky d) je to podíl po tu poruch a životnosti materiálu

etnost prohlídek stok dle TNV 75 6925 má být nejmén ? a) jedenou za 5 let nebo se b) jedenkrát za 10 let stanovuje provozním ádem c) dvakrát do roka d) jednou za rok

4) Mezi možné zp soby išt ní stokových sítí nepat í: a) Hydraulické išt ní b) Chemické išt ní c) Anaerobní išt ní

d)

Mechanické išt ní

5) Mezi technologie používané pro renovaci potrubí adíme: a) propichování, vrtání, mikb) CIPP, relining a zatahorotunelování a beran ní vání s do asn zmenšeným nebo deformovaným profilem c) ízené navíjení, roztahod) PCC, maltování, trýskávání, roztla ování a doní, st íkání a hlazení asné vyztužování 6) Oprava je podle SN 752-5 definována jako opat ení: a) k odstran ní inkrust b) sloužící ke znovuobnovení systému c) ke zlepšení stávajících d) k odstran ní místních záfunk ních a provozních vad vlastností stok a kanaliza ních p ípojek 7) Termín sanace stokových sítí podle SN 752-5 se d lí na: a) Rekonstrukci, renovaci a b) Obnovu, rehabilitaci a opravu opravu c) Opravu, renovaci a obnod) Renovaci, rehabilitaci a vu rekonstrukci

8) Pod pojmem výstavba stokových sítí a kanaliza ních p ípojek (u bezvýkopových tech.) se rozumí: a) ízené a ne ízené mikb) Zatahování trub ro/minitunelování s deformovaným pr ezem

- 179 (181) -

Inženýrské sít

c) Roztla ování starého potrubí se sou asným zatahováním

d)

ízené ramování potrubí

13.14 Studijní prameny 13.14.1

Seznam použité literatury

[4]

EN 805 (755011) Vodárenství – Požadavky na vn jší sít a jejich sou ásti

[5]

SN EN 752–5 (756110) Venkovní systémy stokových sítí a kanaliza ních p ípojek – ást 5: Sanace.

[6]

TPG 702 01 Plynovody a p ípojky z polyetylenu (nahrazují TPG 702 01 schválená 9.3.1999 a TPG 702 02, vydaná COPZ, schválená 1.4.1993)

[7]

Krej í a kol. 2002. Odvodn ní urbanizovaných území – koncep ní p ístup. Brno: Noel 2000 s.r.o. ISBN 80-86020-39-8

[8]

Klepsate, F., Marcin ák, M., Raclavský, J. Bezvýkopová výstavba podzemních vedení, Praha: GAS, 1996

[9]

Esterková, M. a kol. Bezvýkopová obnova podzemních vedení. Praha: GAS, 1998

[10]

Špalek, P., Raclavský, J. Sanace stok a kanaliza ních p ípojek, Technická sm rnice, Praha: Hydroprojekt a.s., SOVAK, 2000.

[11]

Roscher a kol. Sanierung Städtischer Wasserversorgungsnetze. Berlin: Verlag Bauwesen. 2000. ISBN 3-345-00717-7

[12]

Raclavský, J. Bezvýkopová technologie výstavby potrubních systém s využitím nových materiál a metod, sborník Plasty v rozvodech plynu, 8. mezinárodní konference, GAS, Praha 2001, s.103-108

[13]

Klepsatel, F. 1991. Mikrotunelovanie a rekonštrukcia podzemných vedení. Bratislava: Alfa, 1991. 117 s. ISBN 80-05-01011-7.

[14]

Raclavský, J. 2002. Navrhování ízených vodorovných vrt (HDD), Sborník - 7. konference o bezvýkopových technologiích, Ostrava, 2002

[15]

Stein, D., Niederehe, W. 1992. Instandhaltung von Kanalisationen. Berlin: Ernst & Sohn Verlag, 1992. s. 814. ISBN 3-433-01177-X.

[16]

Raclavský, J., Tuhov ák, L. Rekonstrukce vodohospodá ských sítí.CŽV 2004/2005 na VUT v Brn

- 180 (181) -


13.14.2

Odkazy na další studijní zdroje a prameny

[17]

www.istt.com

[18]

www.czstt.cz

[19]

www.nodig-university.com

[20]

www.efuc.org

13.15 Klí 1b, 2c, 3a, 4c, 5b, 6d, 7c, 8a

- 181 (181) -

VYSOKÉ UENÍ TECHNICKÉ V BRN FAKULTA STAVEBNÍ JOSEF BERÁNEK A KOL. INŽENÝRSKÉ SÍT STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

Recommend Documents