Katedra prostředí staveb a TZB TZB Městské stavitelsví Zpracovala: Ing. Irena Svatošová, Ph.D. Nové výukové moduly vznikly za podpory projektu EU a státního rozpočtu ČR: Inovace a modernizace studijního oboru Prostředí staveb Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Číslo projektu: CZ.1.07/2.2.00/15.0125 Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 1
Dimenzování vnitřního vodovodu, vodovodní přípojka Cvičení č. 4 Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 2
Výpočet vnitřních vodovodů dle ČSN EN 806-3 Použití: Rodinné domy dle ČSN 73 43 01. Bytové domy dle ČSN 73 43 01 do 5-ti nadzemních podlaží s jedním schodištěm, ze kterého jsou byty přímo přístupné. Administrativní budovy dle ČSN 73 53 05 do pěti nadzemních podlaží s jedním schodištěm. Prodejny, ve kterých se voda používá pouze k osobní hygieně zaměstnanců a nepředpokládá se hromadné a nárazové používání zařizovacích předmětů. Multifunkční budovy s byty, administrativními prostory a prodejnami, které splňují výše uvedená omezení. Pro body 1 5 se předpokládá běžná instalace, tzn. Že jmenovité výtoky nejsou větší než je uvedeno v tabulce 2, charakter odběru vody nezpůsobí překročení výpočtového průtoku uvedeného v příloze B normy, není navrhován nepřetržitý odběr vody ( odběr delší než 15 minut ). Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 3
Hydrodynamický přetlak vody na vstupu do budovy musí být takový, aby tlaková ztráta třením a místními odpory v potrubí vnitřního vodovodu mohla dosáhnout až 150 kpa a před výtokovou armaturou zůstal hydrodynamický přetlak nejméně 100 kpa ( před tlakovým splachovačem záchodové mísy min. 120 kpa a před speciálními výtokovými armaturami i více podle údajů výrobce ). Aby tato podmínka mohl být splněna, nesmí být potrubí extrémně dlouhé ( jde např. o budovy s nadprůměrnými rozměry, kde jsou více než 2 schodiště ). Potrubí sloužící k zásobování požární vodou se dimenzuje dle ČSN 75 54 55 a ČSN 73 08 73. Cirkulační potrubí teplé vody se dimenzuje dle ČSN 75 54 55 Výpočet vnitřních vodovodů. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 4
Hydrodynamický přetlak na vstupu potrubí do budovy musí být větší než součet: - tlakových ztrát třením a místními odpory ( Σ 150 kpa ) - tlakových ztrát vodoměrů - tlakových ztrát napojených zařízení, např. filtrů a průtokových ohřívačů vody - tlakové ztráty způsobené rozdílem mezi výškovou úrovní nejvyšší výtokové armatury a vstupu potrubí do budovy - hydrodynamického přetlaku u výtokové armatury - min. 100 kpa. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 5
Terminologie Jmenovitý výtok: průtok otevřenou výtokovou armaturou předpokládaný pro účely výpočtu. označení: Q A ( l.s -1 ) Výpočtový průtok: průtok pro hydraulické výpočty s přihlédnutím k pravděpodobné současnosti odběru vody během provozu. označení: Q D ( l.s -1 ) Hydrostatický přetlak: přetlak měřený v měřícím bodě ve vnitřním vodovodu, když voda neprotéká. označení: p R ( Pa ) Hydrodynamický přetlak: přetlak změřený na měřícím bodě ve vnitřním vodovodu během průtoku vody označení: p Fl ( Pa ) Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 6
Minimální požadovaný hydrodynamický přetlak: přetlak potřebný v místě připojení výtokové armatury při jejím jmenovitém výtoku označení: p minfl ( Pa ) Přípustné průtočné rychlosti potrubí max. rychlost (m.s -1 ) Ležatá potrubí,stoupací potrubí, podlažní rozvodná potrubí 2,0 Připojovací potrubí ( k jedné výtokové armatuře ) 4,0 Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 7
Pro jiné pračky nebo myčky se jmenovitý průtok určí podle údajů výrobce. Pokud se stanovuje výpočtový průtok QD, je při jedné výtokové armatuře hodnota LU = 3, při dvou a více výtokových armaturách je hodnota LU = 4. Při použití výtokového ventilu DN 15 u umyvadla nebo umývátka je hodnota LU = 2. Hydrostatický přetlak u výtokové armatury je max. 500 kpa ( výjimkou jsou zahradní výtokové armatury nebo armatury v garáži, max. 1000 kpa ). Některé výtokové armatury, např. termostatické směšovací baterie, může být potřebný vyšší hydrodynamický přetlak. Tento požadavek pak musí být ve výpočtu zohledněn. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 8
Hodnoty výtokových jednotek LU a jmenovitých výtoků Q A studené nebo teplé vody pro výtokové armatury Výtoková armatura DN Jmenovitý výtok Q A ( l.s -1 ) Nádržkový splachovač, směšovací baterie u umyvadla, umývátka nebo bidetu 15 0,1 1 Hodnot a LU Výtokový ventil pro umyvadlo, umývátko, pračku v domácnosti 1) nebo myčku nádobí 1), směšovací baterie pro dřez, výlevku nebo sprchu 15 0,2 2 Tlakový splachovač pisoárové mísy nebo stání, výtokový ventil u výlevky nebo v kotelně 15 0,3 3 Směšovací baterie u vany, velkokuchyňského dřezu nebo prádelnových necek 15 0,4 4 2) Výtoková armatura na zahradě nebo v garáži 15 0,5 5 Směšovací baterie u velkokuchyňského dřezu, velkoobjemové vany, sprchy 20 0,8 8 Tlakový splachovač záchodové mísy 20 1,5 15 Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 9
Výtokové jednotky LU pro určení průměru potrubí Potrubí z nerezavějící oceli Max.součty LU 3 4 6 10 20 50 165 430 1050 2100 Největší hodnoty Max.délka potrubí LU 4 5 8 m 15 9 7 d a x s mm 15x1,0 18x1,0 22x1,2 28x1,2 35x1,5 42x1,2 54x1,5 76,1x2 d i mm 13,0 16,0 19,6 25,6 32 39 51 72,1 Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 10
Princip výpočtu zjednodušenou metodou Dimenzování potrubí příslušného úseku zjednodušenou metodou se provádí tak, že se sečtou hodnoty výtokových jednotek výtokových armatur, které zásobují tento úsek potrubí vodou. Stanovíme průměr potrubí v závislosti na součtu výtokových jednotek, největší hodnotě výtokových jednotek, materiálu a délce potrubí podle tabulek ČSN 806-3. Pro hodnoty jiných materiálů lze užít normy, v případě, že v ní nejsou uvedeny vybere se tabulka s materiálem s nejvíce podobnými vlastnostmi. V místě odbočení potrubí studené vody k ohřevu se hodnoty výtokových jednotek teplé vody sčítají s hodnotami výtokových jednotek studené vody!!! Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 11
Dimenzování Zjednodušenou metodu výpočtu lze použít, platí-li nerovnost: p dis p minfl + p e + p WM + p Ap + p příp + p vv Kde: p dis : dispoziční přetlak vody v místě napojení vodovodní přípojky na vodovodní řad pro veřejnou potřebu v kpa p minfl : minimální požadovaný hydrodynamický přetlak u nejvyšší a nejvzdálenější výtokové armatury, zpravidla nejméně 100 kpa p e : tlaková ztráta způsobená rozdílem mezi výškovou úrovní nejvyšší výtokové armatury a místa napojení vodovodní přípojky na vodovodní řad pro veřejnou potřebu ( hydrostatický přetlak v kpa ) Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 12
p WM : tlakové ztráty vodoměrů, v kpa ( podle dokumentace výrobce ) p Ap : tlakové ztráty napojených zařízení, např. průtokových ohřívačů vody nebo zařízení pro úpravu vody, v kpa ( údaje poskytne výrobce ) p příp : tlaková ztráta ve vodovodní přípojce a případném přívodním potrubí vnitřního vodovodu vně budov, v kpa určená dle ČSN 75 54 55 při výpočtovém průtoku stanoveném podle ČSN EN 806 3 p vv : součet tlakových ztrát třením a místními odpory ( tvarovkami a běžnými armaturami ) v potrubí vodovodu uvnitř budovy ( předpokládá se celková hodnota 150 kpa ) Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 13
Potrubí se rozdělí na úseky od výtokové armatury k odbočujícímu potrubí nebo od odbočujícího potrubí k další odbočce. Za úsek považujeme tu část potrubí studené či teplé vody o konstantním průtoku. Určíme součet výtokových jednotek v jednotlivých úsecích potrubí studené nebo teplé vody počínaje od nejvzdálenější výtokové armatury. Na potrubí o vnitřním průměru d i 10 mm může být napojeno pouze 1 odběrné místo s hodnotou výtokových jednotek LU = 1. Na potrubí o 10 di 13 mm může být napojeno pouze 1 odběrové místo s hodnotou výtokových jednotek LU 2. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 14
Potrubí o DN 15 nemá být delší než 3 m a může zásobovat jen 1 odběrné místo o hodnotě LU 4. Určíme průměr potrubí v příslušném úseku podle součtu výtokových jednotek a materiálu potrubí s použitím tabulky normy. Při určování průměru potrubí je třeba přihlížet též k největší jednotlivé hodnotě výtokových jednotek, kterou má některá ze zásobovaných výtokových armatur a k délce potrubí, jež nesmí překročit maximální hodnotu uvedenou v normě. V národních poznámkách je ustanoveno omezující použití pozinkovaného potrubí DN 15, dovolují použití potrubí o vnitřních průměrech do 13 mm jen pro jednu výtokovou armaturu a předepisují větší průměry pro potrubí zásobující tlakové splachovače záchodových mís. Při dimenzování vodovodních přípojek a potrubí vně výše uvedených budov se výpočtový průtok může stanovit podle grafů v příloze B normy a tlakové ztráty se vypočtou podle ČSN 75 54 55 Výpočet vnitřních vodovodů, nebo podle podkladů výrobce potrubí. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 15
Dimenzování smíšených instalací Jde o budovy, kde část budovy splňuje podmínky pro běžnou instalaci a část instalace je instalací speciální. Smíšené instalace je vhodné dimenzovat podle ČSN 75 54 55 Výpočet vnitřních vodovodů. Potrubí přivádějící vodu k oběma částem smíšené instalace a vodovodní přípojka se dimenzují na výpočtový průtok, který je součtem výpočtových průtoků v běžné a speciální instalaci pouze v případě, kdy se odběrové špičky mohou vyskytnout současně, nebo na větší z průtoků. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 16
Pokud je na vstupu potrubí do budovy se smíšenou instalací dostatečný přetlak vody, může se potrubí patřící k běžné instalaci, které není extrémně dlouhé, dimenzovat zjednodušenou metodou dle ČSN EN 806 3. Potrubí speciální instalace se musí dimenzovat podle ČSN 75 54 55. V běžné instalaci se předpokládá celková hodnota tlakových ztrát v potrubí 150 kpa, v potrubí speciální instalace se tlakové ztráty v potrubí musí stanovit výpočtem. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 17
Výpočet vnitřních vodovodů dle [ 2] Výpočet je pro dimenzování potrubí vnitřních vodovodů studené a teplé vody, cirkulačního potrubí a vodovodních přípojek. Pro výpočet rozvodů vody vnitřního stájového vodovodu platí ČSN 75 54 90 Stavby pro hospodářská zvířata Vnitřní stájový vodovod. Dispoziční přetlak: Je přetlak vody na počátku posuzovaného potrubí, např. nejnižší hydrodynamický přetlak ( SPLN ) definovaný v ČSN 806 1,str.11, ustanovení 5.8.5 nebo zapínací přetlak automatické tlakové čerpací stanice. Výpočtový průtok: Je to průtok v přívodním potrubí studené nebo teplé vody s přihlédnutím k pravděpodobné současnosti odběru vody během provozu (průtok v odběrové špičce) nebo cirkulační průtok teplé vody stanovený na základě tepelných ztrát přívodního potrubí. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 18
Pro dimenzování vnitřních rozvodů vody má být přednostně počítáno s doporučenými hodnotami minimálního požadovaného hydrodynamického přetlaku, především u jednopákových výtokových armatur a výtokových armatur s usměrňovači proudu. Hydrodynamický přetlak pro hadicové systémy s tvarově stálou hadicí je 200 kpa, přičemž hodnota minimálního průtoku je 0,3 ( l.s -1 ). U technologických zařízení se hodnoty výtoku a přetlaku vody určí podle technologických požadavků. Teplota teplé vody na výstupu z ohřívače nemá být nižší než 55 0 C ( ČSN 06 03 20: zařízení pro ohřívání teplé vody má být navrženo a vybaveno tak, aby teplota teplé vody v místě odběru ve stavbách pro bydlení trvale dosahovala hodnot 50 55 0C. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 19
V době odběrové špičky je povoleno krátkodobé poklesnutí teploty vody až na 45 0 C. Pokud je zdrojem teplé vody okrskový ohřívač, pak teplota vody u vstupu přívodního potrubí do budovy nemá být nižší než 50 0 C. U odběrných míst pak nemá poklesnout teplota vody o více než 3 K oproti hodnotám 55 nebo 50 0 C. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 20
Výpočtový průtok Q D v l.s -1 v přívodním potrubí 1) Rodinné domy, administrativní budovy, bytové domy, jednotlivé prodejny (s rovnoměrným odběrem vody pouze k osobní hygieně zaměstnanců a úklidu) a hygienická zařízení pro jeden hotelový pokoj. 2) Ostatní budovy s převážně rovnoměrným odběrem vody, např. restaurace, obchodní domy, hotely, jesle. m QD fi QAi ni 3) Budovy nebo skupiny zařizovacích předmětů, u kterých se předpokládá hromadné a nárazové použití výtokových armatur, např. hygienická zařízení průmyslových závodů a veřejné lázně. m QD i QAi ni Q D i 1 m i 1 i 1 Q 2 Ai n i Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 21
Vybraná ustanovení Pokud máme oblast, která zásobuje vodou byty nebo rodinné domy, o více než 1300 obyvatelích, pak výpočtový průtok můžeme stanovit na základě výpočtu, nebo můžeme jej můžeme stanovit podle potřeby vody, jež má hodnotu 0,0066 l.s-1 na jednoho obyvatele. Přívodní potrubí se pak dimenzuje na větší hodnotu výpočtového průtoku. Máme-li počet výtokových armatur u výlevek menší než počet ostatních výtokových armatur s nejméně stejnou hodnotou jmenovitého výtoku a souběžně s tímto se u výlevek nepředpokládá odběr v době odběrové špičky, pak se pro stanovení výpočtového průtoku jmenovitý výtok vody pro výtokové armatury u výlevek nezapočítává. Jsou - li jeden nebo více nádržkových nebo tlakových splachovačů záchodových mís a tlakových splachovačů pisoárových mís umístěné v jedné nerozdělené místnosti, pak se pro stanovení výpočtového průtoku v přívodním potrubí započítávají pouze jmenovité výtoky, které jsou větší. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 22
Výpočtový průtok se stanovuje pro studenou a teplou vodu zvlášť, přičemž se před odbočením potrubí studené vody k ohřevu výpočtové průtoky studené a teplé vody nesčítají, potrubí se dimenzuje na větší z nich!!! Výpočtový průtok pro hašení požáru se s výpočtovým průtokem stanoveným dle 1), 2) a 3) nesčítá, potrubí dimenzujeme na větší z výpočtových průtoků. Za nepřetržitý považujeme odběr vody delší jak 15 minut. Pokud se takovýto odběr vody ( např. automatické zavlažování ) předpokládá i v době odběrové špičky, pak jej k výpočtovému průtoku dle 1), 2) a 3) musíme přičítat. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 23
Nejvyšší a nejnižší doporučené průtočné rychlosti Typ potrubí Nejnižší doporučená v (m.s -1 ) nejvyšší Výpočtový průtok dle 1), 2) a 3) Měď Ocelové pozinkované 1,7 2,0 Plast nebo s vnitřním 0,5 plastovým povrchem 3,0 Nerezavějící ocel 2,0 Cirkulační nebo přívodní dle 1),2),3) ale při nepřetržitém odběru delším jak 30 min. Plast nebo s vnitřním plastovým povrchem 0,3 Ocelové pozinkované 0,8 1,5 Nerezavějící ocel 1,0 Měď 0,2 0,5 Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 24
přívodní potrubí Hydraulické posouzení navrženého potrubí platí: p dis p minfi + p e + p WM + p Ap + prf Kde: p dis : dispoziční přetlak na začátku posuzovaného potrubí v kpa p minfi : minimální požadovaný hydrodynamický přetlak před výtokovou armaturou na konci posuzovaného potrubí v kpa p e : tlaková ztráta ( snížení tlaku ) způsobená výškovým rozdílem mezi geodetickými úrovněmi začátku a konce posuzovaného úseku potrubí v kpa pe = h g 1000 Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 25
Kde: p WM : tlakové ztráty vodoměrů v kpa p Ap : tlakové ztráty napojených zařízení, např. průtok. ohřívače v kpa p RF : tlakové ztráty vlivem tření a místních odporů v potrubí v kpa h: svislá vzdálenost mezi geodetickými úrovněmi začátku a konce posuzovaného potrubí v m : hustota vody v kg.m -3 g: tíhové zrychlení v m.s -2 Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 26
b) cirkulace teplé vody s nuceným oběhem Nejmenší potřebná dopravní výška cirkulačního čerpadla H v m: 1000 prf H g Hydraulické posouzení následuje po vyhotovení předběžného návrhu světlosti potrubí. Prokazujeme v něm, že dopravní výška H cirkulačního čerpadla je dostatečná pro překonání tlakových ztrát v přívodním a cirkulačním potrubí při výpočtovém průtoku cirkulace teplé vody v nejdelším cirkulačním okruhu. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 27
c) tlakové ztráty v potrubí přesně: p RF = ( l R p ) n j 1 j j Kde: l: délka posuzovaného úseku v (m) R: délková tlaková ztráta třením v (kpa.m -1 ) p F : tlkaová ztráta vlivem místních odporů v (kpa) n: počet posuzovaných úseků n j 1 přibližně: p RF a = ( l R ) Kde: a: součinitel vlivu místních odporů j j Fj Jestliže nám po výpočtu tlakových ztrát v přívodním potrubí podle přibližného výpočtu nebude platit nerovnost p dis p minfi + p e + p WM + p Ap + p RF, pak musíme provést přesný výpočet tlakových ztrát. Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 28
Použitá literatura a materiály [ 1] ČSN EN 806 3 Vnitřní vodovod pro rozvod vody určené k lidské spotřebě - Část 3: Dimenzování potrubí - Zjednodušená metoda [ 2] ČSN 75 5455 Výpočet vnitřních vodovodů Tento projekt je spolufinancován Tento projekt je Evropským spolufinancován sociálním Evropským fondem sociálním a státním fondem rozpočtem a státním České republiky. rozpočtem České republiky. 29