VNITŘNÍ VODOVOD ROZVODY, MATERIÁLY, VÝPOČET

Transkript

1 VNITŘNÍ VODOVOD ROZVODY, MATERIÁLY, VÝPOČET Ing. Stanislav Frolík, Ph.D. - katedra technických zařízení budov - TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 1 Vnitřní vodovod systém, zajišťující dopravu pitné vody k jednotlivým výtokům nebo zařízením začíná HUV až po jednotlivé výtokové armatury Systémy rozvodu dle způsobu dopravy : - jednotný systém pitná voda se rozvádí i pro účely užitkové a provozní - oddílný systém samostatně pro jednotlivé druhy vod Systémy rozvodu dle tvaru : - větvené nejčastěji, z hlediska ekonomiky nejméně náročný, tento sytém je však náročný na tlak a může vytvořit úseky s min. odběrem a tím může dojít k zhoršení kvality odebírané vody, - okruhové tam, kde nutnost plynulé dodávky ( nemocnice, hotely, laboratoře,.) - smíšené kombinace okruhového a větveného systému, - horníči dolní rozvod - s požárním vodovodem zavodněným ( pod stálým tlakem ) nebo nezavodněným Tam, kde nestačí tlakové poměry ( výškové budovy ) je nutno navrhnout zesilovací stanici s rozdělením na tlaková pásma. TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 2 1

2 Systémy rozvodu dle tvaru : VĚTEVNÝ SYSTÉM SPODNÍ ROZVOD VĚTEVNÝ SYSTÉM HORNÍ ROZVOD terén terén OKRUHOVÝ SYSTÉM KOMBINOVANÝ SYSTÉM terén terén TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 3 Vnitřní rozvody - dostatečné množství vody - dostatečný přetlak - hygienická nezávadnost - těsnost potrubí a armatur - ochrana proti mrazu a vysokým teplotám - životnost - fce p,t (50 let), jednoduchá montáž, min. hlučnost Části rozvodu : ležaté potrubí vedené ve sklonu do 45 o od vodorovné roviny stoupací potrubí vedené svisle nebo do sklonu 45 o včetně od svislé roviny připojovací potrubí potrubí od stoupacího nebo ležatého potrubí k výtokům cirkulační potrubí potrubí v okruhu teplé vody pro cirkulaci mezi zdrojem a výtokem Rozvody vody musí být, pokud možno přímé, krátké a přístupné při montáži, izolování a výměně. V neprůlezných kanálech se rozvod pitné vody nesmí vést společně s potrubím ústředního vytápění. Potrubí může být pod podlahou jen tehdy, pokud je vedeno v ochranné konstrukci s možností kontroly ( v chráničce, instalačním kanále, apod. ) TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 4 2

3 Schéma vnitřního vodovodu : PŘIPOJOVACÍ POTRUBÍ HYDRANT H STOUPACÍ POTRUBÍ STOUPACÍ POTRUBÍ uzávěr vodoměr H H uzávěr vody zemní souprava TERÉN vodoměrná sestava VODOVODNÍ PŘÍPOJKA LEŽATÉ POTRUBÍ POŽÁRNÍ VODOVOD ZAVODNĚNÝ POŽÁRNÍ VODOVOD NEZAVODNĚNÝ PRO ZÁSAH MOBILNÍ TECHNIKY terén PŘÍVODNÍ POTRUBÍ (VNITŘNÍ VODOVOD) TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 5 TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 6 3

4 Části vnitřního vodovodu Připojovací potrubí napojení mezi výtokovou armaturou a stoupacím potrubím (stoupačkou) vedení většinou v drážce ve zdi, v instalačních příčkách nebo v podlaze při vedení v drážce ve zdi se nesmí napevno zazdít z důvodu poškození délkovou roztažností. Jako ochrana proti poškození u kratších rozvodů většinou postačí izolace potrubí (zejména kolen a odboček). Stoupací potrubí svisláčást potrubí propojující jednotlivá podlaží vedení v instalační šachtě, instalační příčce nebo v drážce ve zdi připojení na ležatý rozvod musí vyloučit přenos hmotnosti stoupačky na ležatý rozvod a možnost dilatace jak stoupacího potrubí stoupací potrubí se upevňuje (zpravidla objímkami) většinou podle technických předpisů výrobce tak, aby byla umožněna dilatace potrubí (pevné a kluzné objímky, kompenzace) TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 7 Části vnitřního vodovodu Ležatý rozvod vedení pod stropem přízemí nebo suterénu (spodní rozvod), v technickém podlaží nebo v posledním podlaží (např. půdě) horní rozvod při vedení v nevytápěných místnostech (sklepy, půda) pozor na pokles teploty v zimě z důvodu zamrznutí teplota nesmí klesnout pod 5 C ležaté potrubí se zpravidla zavěšuje pod strop a upevňuje se (zpravidla objímkami) většinou podle technických předpisů výrobce tak, aby byla umožněna dilatace potrubí (pevné a kluzné objímky, kompenzace) potrubí spádováno k místu vypuštění (obvykle VS) ve sklonu 3 promile umístění uzávěrů a vypouštění tak, aby byla každá stoupačka samostatně uzaviratelná a vypustitelná TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 8 4

5 Společné vedení studené a teplé vody je třeba navrhnout podle těchto zásad : - připojovací potrubí teplé vody se umisťuje nad přip. potrubím studené vody, - při pohledu na armaturu je přívod SV vpravo, - cirkulační potrubí ve stoupacích vedeních se instaluje mezi potrubí studené a teplé vody, - potrubí vedené v drážkách musí zůstat po zakrytí volné ( odnímatelné kryty ), Pro sklon potrubí platí tyto zásady : - mezi místem odvzdušnění a odvodnění je nejmenší sklon potrubí tři promile, - ležaté potrubí SV je třeba spádovat k vodoměrné sestavě nebo domácí vodárně, kde by měla být vypouštěcí armatura, - rozvody teplé vody se spádují k místu zdroje ohřevu ( pokud nejsou vedené společně s potrubím SV ), - úseky, které nelze odvzdušnit do stoupacího potrubí, je třeba odvzdušnit samostatným odvzdušňovacím ventilem, - úseky, které není možné odvodnit funkčními výtoky, musí být odvodňovací armatury. TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 9 Uzávěry na potrubí hlavní domovní uzávěr objektu součástí vodoměrné sestavy (pokud je v objektu), pokud je VS v šachtě, potom se umisťuje za obvodovou zdí před každým stoupacím potrubím (delším než 2 podlaží) se umístí uzavírací armatura (kohout) s vypouštěním na připojovací potrubí zásobující samostatnou účelovou nebo bytovou jednotku (spolu s poměrovým vodoměrem) rozsáhlé vnitřní vodovody se dělí uzávěry na menší úseky před související skupiny zařizovacích předmětů (např. pánské WC, dámské WC ) před jednotlivým zař. předmětem připojeným pevně na vodovod (splachovač, stojánková baterie roháčky) před každým technickým či technologickým zařízením (ohřívač TUV) používají se uzavírací ventily, v současné době ve velké míře též kulové kohouty části vodovodů pro letní provoz, vedené mimo stavební objekt (např. na zalévání) pokud nejsou chráněny proti zamrznutí uzavírací armatura s možností vypouštění Uzavírací armatury mají stejnou jmenovitou světlost jako potrubí, na kterém jsou osazeny. Rozměry pojistných zařízení na ohřev vody se určují podle příslušných norem. TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV

6 Ochrana proti hluku: - volba vhodného dispozičního řešení (oddělit hlučný provoz od chráněných zón) - výběr vhodných materiálů, izolací, armatur - pružné kotvení, gumové podložky - dodržování optimálních rychlostí ( max. 2,0 m/s ) - osazení hlučných prvků ( čerpadla, kompresory ) mimo klidovou zónu, izolační stěny - nepropojovat dva byty nebo provozní jednotky TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 11 Izolace potrubí zákon č. 177/ vyhláška MPO č. 193/2007 Sb. (2007) ochrana potrubí tepelné ztráty kondenzace Materiál izolace polyetylen polyuretan kaučuk minerání vlákna TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV

7 Materiály vnitřního vodovodu charakteristika fyzikálních veličin Materiál Měrná hmotnost ρ / kg m -3 / Součinitel drsnosti k Součinitel tepelné roztažnosti α / mm.m -1.K -1 Součinitel tepelné vodivosti λ /W.m -1.K -1 / Ocel pozink ,5 2,0 0, Měď ,01 0,03 0, lpe 920 0,2 0,41 rpe 910 0,26 0,41 PP 900 0,15 0,24 PVC ,08 0,13 PB 910 0,13 0,12 VPE 940 0,18 0,3 TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 13 Spojování potrubí lisování letování svařování šroubové spoje lepení přírubové spoje hrdlové spoje TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV

8 Kovy vynikající mechanické vlastnosti, odolnost proti změnám teploty ( malá roztažnost ) náročnost výroby, opracování, vyšší hmotnost, koroze Ocel trubky bezešvé ( válcování, tažení ) závitové nebo hladké svařované závitové nebo hladké Spoje : svařované, závitové (fitinky), přírubový spoj - z důvodu koroze, > drsnosti a tím malé životnosti, nevhodný materiál pro rozvod vody výměna Nerezová ocel podstatně odolnější než ocel. potrubí odolnost proti vlhkosti a působení chemikálií odpadá nutnost povrchových úprav ( zinkování, asfaltování ) vyšší cena Spoje : svařování, lisované spojky TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 15 Kovy Litina pro rozvody vody se dnes používá výjimečně, zejména pro venkovní rozvody, dříve i na vodovodní přípojky Měď kvalitní materiál dlouhá životnost, dobré mechanické vlastnosti umožňující užití tenkostěnných trubek a tvarovek s dobrými hydraulickými vlastnostmi malé profily potrubí pro rozvody pitné vody přísná kritéria na kvalitu měděného potrubí atest Spoje : pájení naměkko ( do C ) - natvrdo (nad C ) Olovo historický materiál, pouze opravy stávajících rozvodů TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV

9 Plasty dnes nejpoužívanější materiál, uměle vyráběné materiály, mají celou řadu výhod, ale i nevýhod! malá hmotnost snadná opracovatelnost výborné hydraulické vlastnosti nemění se během životnosti nepodléhá korozi, přijatelná cena velká životnost dodržení montážních předpisů!!! velká délková roztažnost pečlivé uchycení potrubí, kompenzace na potrubí mechanické vlastnosti malá požární odolnost při hoření uvolnění škodlivých látek TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 17 Plasty použití a spojování Název Polyetylen rozvětvený Polyetylen středněhustotní Polyetylen lineární Polyetylen síťovaný Polypropylen Typ 1 Polypropylen Typ 2 Polypropylen Typ 3 Polyvinylchlorid Polyvinylchlorid chlorovaný Polybuten Značení rpe LDPE MDPE lpe HDPE VPE PEX PP - 1 PPH PP 2 PPB PP 3 PPR PVC CPVC PB Spojování svařování, spojky svařování, spojky svařování, spojky Spojky svařování,spojky svařování, spojky svařování, spojky lepení, spojky lepení, spojky Použití SV přípojky, řady SV řady SV řady SV, TV SV SV SV, TV SV SV, TV svařování, spojky SV, TV TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV

10 Kompozitní potrubí - sendvičové, vrstvené PEX + AL = PEX + lepidlo + Al + lepidlo + PEX PE + Al PPR + Al PB + Al PEX + AVOH ( etylen-vinyl alcohol ) PE- RT + AVOH + PE- RT ( polyetylen s vyšší tepelnou odolností ) Pro rozvody teplé vody, vytápění, kanalizace ( zlepšení hlukových parametrů) - vlastnostmi se blíží kovovým materiálům - vrstvením dochází k vyšší tepelné odolnosti a nižší tepelné roztažnosti TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 19 Vedení potrubí kotvení, dilatace l = α. L. t [ mm ] ldélková změna ( prodloužení nebo zkrácení ) [ mm ] α - součinitel tepelné roztažnosti [ mm. m -1. K -1 ] L - délka úseku [ m ] t - rozdíl teploty prostředí při montáži a teploty media [ 0 C ] TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV

11 Vedení potrubí kotvení, dilatace TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 21 Příprava teplé vody zdravotně nezávadná ohřátá pitná voda určena k mytí, koupání osob, mytí nádobí a zařízení, praní prádla, úklidu prostorů není určena k pití nebo vaření studená voda teplá voda směšovaná voda TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV

12 Příprava teplé vody studená voda zima 3-10 C, pro výpočet t=10 C léto C teplá voda termická desinfekce na teplotu > 60 C korozívní účinky < 60 C ochrana proti legionnelle > 70 C (krátkodobá desinfekce) (rozšíření v Americe léta) centrální ohřev 55 C (ČSN ) lokální ohřev až 85 C (mytí nádobí, sterilizace) směšovaná voda - smísení vody pro konkrétní účely obvykle pro mytí, sprchování C (ochrana proti opaření) TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 23 Termostatické baterie TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV

13 Příprava teplé vody ohřev TV se provádí předáním energie v zařízení, nebo předáním tepla z teplonosné látky návrh zařízení pro ohřev TV se provádí podle ČSN , vychází se z rozboru provozu objektu Příprava TV dle způsobu předání tepla : přímé směšování s horkou vodou, teplou vodou nebo párou nepřímé předání energie pro ohřev dělící stěnou (teplosměná plocha ohřívače) TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 25 Příprava teplé vody - lokální podle místa ohřevu : lokální - ohřev TV probíhá v místě (co nejblíže) spotřeby TV - pro menší počet odběrných míst (byt, malé hyg. zařízení) + krátké rozvody připojovacího potrubí + individuální měření spotřeby tepla na výrobu TV + malé energetické ztráty - prostor pro zařízení na ohřev TV - přívod energie pro zařízení na ohřev TV TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV

14 TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 27 Lokální příprava TV ZÁSOBNÍK TUV ZDROJ TEPLA K ZÁSOBNÍK TUV uzávěr+vodoměr STOUPACÍ POTRUBÍ K K vodoměrná sestava LEŽATÉ POTRUBÍ terén TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV

15 Příprava teplé vody - centrální centrální - příprava TV pro větší počet odběrných míst (objekt) - dálková příprava - soubor objektů, sídliště (topné kanály, kolektory) + jediný zdroj tepla (ekologie?) + velké množství vody ihned k dipozici - dlouhé rozvody (nutná cirkulace média) - energetické ztráty - poruchovost potrubí - měření spotřeby tepla u objektů i spotřebitelů TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 29 Centrální příprava TV PŘIPOJOVACÍ POTRUBÍ STOUPACÍ POTRUBÍ uzávěr+vodoměr STOUPACÍ POTRUBÍ vodoměrná sestava ZÁSOBNÍK TUV CIRKULAČNÍ ČERPADLO ZDROJ TEPLA LEŽATÉ POTRUBÍ TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV

16 TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 31 Příprava teplé vody podle konstrukce zařízení : zásobníkové (akumulační) průtočné smíšené podle použitých energií : jednoduché kombinované podle provozního přetlaku : beztlakové tlakové - nerovnoměrný odběr vody - rovnoměrný odběr vody - průtočný systém doplněný zás.tv pro krytí špiček - jediný zdroj tepla (el. energie, plyn, pevná paliva) - více zdrojů tepla (el. energie+ solární energie) TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV

17 Příprava teplé vody ZÁSOBNÍKOVÝ PŘÍMOTOPNÝ OHŘEV ZÁSOBNÍKOVÝ NEPŘÍMOTOPNÝ OHŘEV PRŮTOKOVÝ OHŘEV ZDROJ TEPLA ZÁSOBNÍKOVÝ OHŘEV S CIRKULACÍ PŘIPOJOVACÍ ARMATURY teploměr T VÝSTUP uzavírací ventil zkušební zařízení zpětná ventil tlakoměr P uzavírací ventil pojistný ventil uzavírací ventil vypouštění napojení na zdroj tepla uzavírací ventil zpětná ventil čerpadlo uzavírací ventil TEPLÉ VODY VSTUP CIRKULAČNÍ VODY VSTUP STUDENÉ VODY TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 33 ČSN Příprava teplé vody Potřeba TV pro byt.fond 77 l/os/den při 60 C (všední den) 103 l/os/den při 60 C (soboty a neděle) tj. cca 82 l/os/den Rozbor provozu - firemní podklady l/os/den při 60 C dle vybavení a komfortu potřeba vody na jednotlivéčinnosti v denním rozložení TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV

18 Činnost Příprava teplé vody Potřebné množství [l] Průtok [l/min] Průměrná doba odběru [min] Požadovaná teplota [ C] Myti rukou umývátko 6 1, umývadlo luxusní Sprchování úsporné běžné komfortní Vanová koupel zkrácená vana běžná vana velkoobsahová Bidet standard Mytí nádobí v dřezu TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 35 Charakteristiky výtoků TV Odvození průměrné denní potřeby teplé vody na osobu v bytovém domě TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV

19 Výpočet přípravy TV zásobníkový ohřev Potřeba TV za časovou periodu -V 2P V 2P = V o + V j + V u [m 3 /per] V o potřeba vody na mytí osob V j potřeba vody pro mytí nádobí V u potřeba vody pro úklid a mytí podlahy [m 3 /per] [m 3 /per] [m 3 /per] - množství vody vychází z rozboru provozu konkrétního objektu - pro bytové objekty je možno použít hodnotu 82 litrů/osobu,den (ČSN ) - pro zjednodušení je možno použít např. 200 litrů/byt,den (změřená spotřeba TV v daném objektu) TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 37 Výpočet přípravy TV zásobníkový ohřev Potřeba tepla odebraného z ohřívače E 2P E 2P = E 2T + E 2Z [kwh/per] E 2T teoretické teplo pro ohřátí množství V 2P E 2T = V 2P. c. (t 2 t 1 ) [kwh/per] V 2P potřeba TVzačasovou periodu [m 3 ] c měrná tepelná kapacita vody 4186 J/kg.K = 1,163 kwh/m 3 K t 2 teplota ohřáté vody (centrální ohřev 55 C) t 1 teplota studené vody (výpočtová teplota je 10 C) E 2Z teplo ztracené při ohřevu a dopravě TV E 2Z = E 2T. z [kwh/per] E 2T teoretické teplo pro ohřátí množství V 2P [kwh] z ztráta tepla při ohřevu a dopravě TV (0,5-v objektu 1,0-okrskový ohřev) TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV

20 Výpočet přípravy TV zásobníkový ohřev Velikost zásobníku V Z = E max / c. (t 2 t 1 ) [m 3 ] E max maximální rozdíl mezi křivkou dodávky a odběru (viz graf) [kwh] c měrná tepelná kapacita vody 4186 J/kg.K = 1,163 kwh/m 3 K t 2 teplota ohřáté vody (centrální ohřev 55 C) t 1 teplota studené vody (výpočtová teplota je 10 C) Tepelný výkon ohřívače (výkon topné vložky zásobníku) Q = E 2P / τ [kw] E 2P - potřeba tepla odebraného z ohřívače [kwh/per] τ - doba ohřevu a odběru TV ( podle typu objektu a způsobu ohřevu ) TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 39 Výpočet přípravy TV zásobníkový ohřev kontinuální dodávka tepla o malém příkonu nárazová dodávka o velkém příkonu TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV

21 Výpočet vnitřních vodovodů - zajištění dodávky požadovaného množství Q A o požadovaném přetlaku p minfi do každého odběrného místa Postup výpočtu (ČSN ): stanovení výpočtového průtoku předběžný návrh světlostí hydraulické posouzení navrženého potrubí Postup výpočtu (ČSN EN 806-3)- zjednodušená metoda: - pro RD, BD do 5 NP, admin. budovy do 5 NP, prodejny, polyfunkční domy do 5 NP rozdělení potrubí na úseky stanovení součtu výtokových jednotek v úsecích určení průměru potrubí v úseku podel součtu výtokových jednotek podle tabulky podmínky použití : -běžná instalace (standardní jmenovité výtoky, není nepřetržitá odběr) -požadovaný hydrodynamický přetlak na vstupu budovy (nejméně 100 kpa před výtokem -potrubí nesmí být extrémně dlouhé (pro splnění podmínky 100 kpa) TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 41 Výpočet vnitřních vodovodů Předběžný návrh světlosti potrubí : Stanovení světlosti vychází ze vztahu Qv = S.v, světlost potrubí (vnitřní průměr) d = 4Qv π. v Rychlost proudění vody v potrubí se stanoví s ohledem na největší dovolenou rychlost vody v potrubí a celkovou tlakovou ztrátu ( rozpětí 1,0 až 3,0 m/s podle účelu a materiálu). TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV

22 Výpočet vnitřních vodovodů Stanovení výpočtového průtoku Q D [l/s] : a) rodinné domy, bytové domy, administrativní budovy, prodejny a jednotlivé koupelny pro jeden hotelový pokoj m 2 Q = Q n b) ostatní budovy s převážně rovnoměrným odběrem (např. hotely, zdravotnická zařízení a jesle ) m Q = f Q n c) budovy s hromadným a nárazovým odběrem (např. veřejné lázně, hygienická zařízení průmyslových závodů) Q D D D = i= 1 i= 1 m i= 1 i Ai Ai ϕ Q i i Ai n i i TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 43 Výpočet vnitřních vodovodů ČSN p dis > p minfi + p e + p WM + p Ap + p RF kde p dis - dispoziční přetlak na začátku počítaného rozvodu [kpa] p minfi minimální požadovaný přetlak u výtoku [kpa] p e - tlaková ztráta rozdílem výšek [kpa] p e = h. ρ. g / 1000 p WM tlakové ztráty vodoměrů [ kpa ] p Ap - tlakové ztráty zařízení [ kpa ] p RF - tlakové ztráty třením a vlivem místních odporů [ kpa ] přibližně - p RF = a. Σ ( l j. R j ) přesně - p RF = Σ ( l j. R j + p F ) p F = Σξ. v 2. ρ / 2000 TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV