Kolísání teploty na výtoku směšovacích baterií v bytovém domě

S problémem kolísání tlaku ve vnitřních vodovodech se můžeme setkat poměrně často. Nejčastěji to bývá chybným umístěním redukčního ventilu nebo umístěním více redukčních ventilů v soustavě vnitřního vodovodu tak, že není dodržen požadavek čl. 6.15.1 ČSN 75 5409 Vnitřní vodovody. Tento článek požaduje umístění redukčního ventilu na potrubí studené vody takovým způsobem, aby příprava a rozvod teplé vody pro směšovací baterie byly ve stejném tlakovém pásmu s rozvodem vody studené. V článku je také uvedeno, že při ústředním snižování přetlaku vody, například v bytových domech, se mají navrhovat dva redukční ventily, které se umísťují paralelně (každý má být dimenzován na 100 % výpočtového průtoku). Tento požadavek daný normou nebyl rovněž dodržen.
Další příčinou problémů s kolísáním přetlaku může být i nevhodné umístění výměníkové stanice již v rámci dispozičního řešení objektu. Pokud není výměníková stanice umístěna do centra objektu, jsou větší tlakové ztráty v dlouhém potrubí studené vody k ohřívači a dlouhém potrubí teplé vody k nejdále umístěné instalační šachtě.

Recenzent: Miroslav Hartl

Úvod

Tento text navazuje na článek s názvem „Nežádoucí kolísání tlaku a teploty vody na výtoku směšovacích baterií“ [1] publikovaný v časopise Topenářství instalace č. 5 v roce 2019. Na příkladu bytového domu popisuje jednu z příčin tohoto nežádoucího stavu a její odstranění.

Bytový dům, kde se kolísání teploty na výtocích směšovacích baterií vyskytovalo (zejména u sprch), má 3 sekce, 7 nadzemních podlaží, 1 podzemní podlaží a 87 bytů s koupelnou, WC, dřezem a myčkou v kuchyni. Ve sprchách v bytech byly použity převážně směšovací baterie s pákovým ovládáním.

Příprava teplé vody je ústřední v průtokovém ohřívači tvořeném deskovým výměníkem doplněném zásobníkem teplé vody řazeným v sérii za tento výměník. Ohřívač i zásobník jsou umístěny ve výměníkové stanici (obr. 1) nacházející se ve třetí sekci domu.

Vodovodní přípojka DN 80 pro celý dům je ukončena v parkovacích stáních v 1. podzemním podlaží vodoměrovou sestavou s vodoměrem DN 50 (obr. 2), od které vede hlavní přívodní potrubí studené vody do jednotlivých sekcí domu a výměníkové stanice ve třetí poslední sekci. Na přívodech studené vody do jednotlivých sekcí a výměníkové stanice byly osazeny redukční ventily (obr. 3) a podruž-
né vodoměry. Požární vodovod je za podružným vodoměrem v každé sekci oddělen od rozvodu studené pitné vody.

Ležatá a stoupací potrubí teplé vody jsou opatřena cirkulačním potrubím. Schematický nákres ležatého potrubí studené a teplé vody v domě vedeného pod stropem parkovacích stání v 1. podzemním podlaží je uveden na obr. 4.

Vzhledem k osazení redukčních ventilů na přívodu studené vody do každé sekce i výměníkové stanice, u kterých bylo provedeno různé nastavení výstupních přetlaků, bylo možné usuzovat, že kolísání teploty na výtoku směšovacích baterií v bytech je způsobeno rozdílným kolísáním přetlaku v rozvodech studené a teplé vody.

Protože přetlaky byly měřeny v barech, byly tyto jednotky použity i v článku, i když se nejedná o jednotky patřící do soustavy SI.

Měření přetlaků

Měření přetlaku studené a teplé vody bylo na objednávku společenství vlastníků provedeno ve vytipovaných místech pracovníky místního provozovatele vodovodu pro veřejnou potřebu a probíhalo po dobu čtyř dnů. Hodnoty přetlaku byly zaznamenávány každou sekundu. Ve vytipovaných místech vnitřního vodovodu byly změřeny následující hodnoty přetlaků:

• za vodoměrovou sestavou na vodovodní přípojce od 7,36 do 7,81 bar;
• za redukčním ventilem a vodoměrem studené vody v 1. sekci od 5,93 do 7,34 bar;
• za redukčním ventilem a vodoměrem studené vody ve 2. sekci od 3,99 do 6,44 bar;
• za redukčním ventilem a vodoměrem studené vody ve 3. sekci od 3,96 do 5,69 bar;
• na výstupu potrubí teplé vody z výměníkové stanice nacházející se ve 3. sekci od 3,94 do 7,21 bar;
• v bytě v 7. nadzemním podlaží v 1. sekci u studené vody od 2,54 do 5,61 bar a u teplé vody od 2,14 do 6,12 bar

Z naměřených hodnot je patrné rozdílné nastavení výstupních přetlaků na jednotlivých redukčních ventilech. Redukční ventily osazené na přívodech studené vody do 1. sekce a výměníkové stanice byly zcela otevřeny. Jak ukazují výsledky měření, docházelo navíc na výstupu z redukčních ventilů ke značnému kolísání přetlaků, které se projevovalo i v bytě v 7. nadzemním podlaží.

Při zvětšení průtoků přetlaky na výstupech z redukčních ventilů poklesly a při zmenšení nebo zastavení průtoků se naopak zvýšily.

V hodnotách přetlaků naměřených v bytě v 7. nadzemním podlaží se projevují také tlakové ztráty v potrubí od redukčních ventilů k místu měření a úbytek tlaku daný výškou místa měření nad redukčními ventily umístěnými v 1. podzemním podlaží. Naměřené přetlaky mohly být ovlivněny také tlakovými rázy v potrubí.

Měření tlakové ztráty u ohřevu vody

Po dokončení měření přetlaků popsaném v předchozím odstavci a zpřístupnění výměníkové stanice byly měřeny přetlaky před vstupem do průtokového ohřívače (deskového výměníku) a za výstupem ze zásobníku teplé vody, který je osazen v sérii za průtokovým ohřívačem (deskovým výměníkem). Z těchto přetlaků byly stanoveny tlakové ztráty při průtoku vody průtokovým ohřívačem (deskovým výměníkem), zásobníkem a potrubím mezi ohřívačem a zásobníkem. Tyto tlakové ztráty činily celkem 0,09 až 0,27 bar v závislosti na průtoku. Malé hodnoty tlakových ztrát svědčí o tom, že skutečný průtok výměníkem byl menší než průtok výpočtový. Pokud voda, např. v nočních hodinách, neproudila, měly tlakové ztráty nulovou hodnotu a v naměřených hodnotách tlaků se projevoval pouze výškový rozdíl mezi snímači tlaku před vstupem do výměníku a za výstupem ze zásobníku, který činil přibližně 2 m.

Měření teplot na výstupu z výměníkové stanice

Měřením teplot na výstupu potrubí teplé vody z výměníkové stanice, které prováděl její provozovatel, bylo zjištěno, že teplota teplé vody na výstupu z výměníkové stanice činí 52 až 54 °C. Rozdíl mezi maximální a minimální teplotou činí 2 K (2 °C). Z naměřených teplot bylo zřejmé, že kolísání teploty teplé vody na výstupu z výměníkové stanice nebylo hlavní příčinou kolísání teploty na výtocích ze směšovacích baterií v bytech.

Výpočtové průtoky

Pro informaci uvádím také výpočtové průtoky v potrubí vnitřního vodovodu, které byly stanoveny podle přílohy B ČSN 75 5455/Z1 [2] a činí:

• 3,00 l·s^–1 na přípojce studené vody do domu;
• 2,47 l·s^–1 na přívodu studené vody k ohřívači;
• 2,23 l·s^–1 na přívodu studené vody do 1. sekce;
• 1,95 l·s^–1 na přívodu studené vody do 2. sekce;
• 1,68 l·s^–1 na přívodu studené vody do 3. sekce.

Výpočtové průtoky stanovené podle přílohy B ČSN 75 5455/Z1 jsou blízké špičkovým průtokům vyskytujícím se ve skutečnosti.

Příčiny kolísání teploty na výtoku směšovacích baterií

Hlavní příčinou kolísání teploty na výtoku směšovacích baterií bylo rozdílné kolísání tlaku v rozvodech studené a teplé vody způsobené zejména kolísáním tlaku na výstupu z redukčních ventilů. Další příčinou byly rovněž tlakové ztráty v přívodu studené vody do výměníkové stanice, průtokovém ohřívači tvořeném deskovým výměníkem a ležatém potrubí teplé vody vedeném ke stoupacím potrubím. Vzhledem k umístění výměníkové stanice ve 3. sekci (obr. 4) musí voda ohřívaná v této výměníkové stanici protékat do 1. a 2. sekce výrazně delším potrubím než voda studená.

Odstranění kolísání teploty na výtoku směšovacích baterií

Odstranění kolísání teploty na výtoku směšovacích baterií bylo realizováno demontáží redukčních ventilů na přívodech studené vody do jednotlivých sekcí i výměníkové stanice a jejich nahrazením dvěma paralelně osazenými redukčními ventily umístěnými za vodoměrovou sestavou u vodovodní přípojky (obr. 5).

Nové redukční ventily jsou vybaveny integrovaným mechanickým filtrem (sítkem) a před nimi se nachází mechanický filtr, který je součástí vodoměrové sestavy. Filtry je nutno pravidelně čistit. Vzhledem k tomu, že přetlak vody ve vodovodní přípojce stoupá až na 7,81 bar, musí být na vstupu studené vody do domu redukční ventily osazeny.

Při běžném provozu voda protéká oběma redukčními ventily. Při poruše jednoho z redukčních ventilů je možné dům zásobovat vodou proudící přes druhý redukční ventil.
Nové umístění redukčních ventilů zajišťuje, že rozvod studené i teplé vody se nachází v jednom tlakovém pásmu, protože oba paralelně osazené redukční ventily se nacházejí před odbočením přívodu studené vody k ohřívači. Nastavený výstupní přetlak na redukčních ventilech je dostatečný také k zásobování požárního vodovodu.

Další příčinu kolísání přetlaku, způsobenou tlakovými ztrátami v dlouhém potrubí studené vody do výměníkové stanice umístěné ve 3. sekci domu a dlouhém potrubí teplé vody z výměníkové stanice do 1. sekce domu, nebylo možné odstranit, protože délka potrubí je dána umístěním výměníkové stanice.
Rovněž tlakovou ztrátu při průtoku vody ohřívačem (deskovým výměníkem) nebylo možné odstranit z důvodu neochoty provozovatele výměníkové stanice měnit způsob zapojení ohřívače a zásobníku.

Vzhledem k tomu, že skutečná změřená tlaková ztráta při průtoku průtokovým ohřívačem (deskovým výměníkem), zásobníkem a potrubím mezi ohřívačem a zásobníkem dosahovala nejvíce 0,27 bar, nebyl její vliv na tlakové ztráty v rozvodu teplé vody tak velký.

Závěr

Demontáž redukčních ventilů na přívodech studené vody do jednotlivých sekcí i výměníkové stanice a jejich nahrazení dvěma paralelně osazenými redukčními ventily umístěnými za vodoměrovou sestavou u vodovodní přípojky vedla k výraznému snížení kolísání teploty na výtoku směšovacích baterií.
Obyvatelé domu se mohou po letech nepříjemností bez problémů osprchovat. Vzhledem k umístění redukčních ventilů u stěny parkovacích stání v 1. podzemním podlaží, budou tyto redukční ventily uzavřeny do krytu s dvířky, podobně jako vodoměrová sestava nacházející se vedle nich (obr. 5).

Literatura

[1] VRÁNA, J.: Nežádoucí kolísání tlaku a teploty vody na výtoku směšovacích baterií. Topenářství instalace, 2019, roč. 53, č. 5, s. 40–43. ISSN 12440906. Dostupné z https://www.topin.cz/clanky/nezadouci-kolisani-tlaku-a-teploty-vody-na-vytoku-smesovacich-baterii-detail-7230>.
[2] ČSN 75 5455. Výpočet vnitřních vodovodů. Změna Z1: 2018–12. ÚNMZ. Praha.
[3] ČSN 75 5455. Výpočet vnitřních vodovodů. 2014–2. ČNI. Praha.
[4] ČSN 75 5409. Vnitřní vodovody. 2013-2. ÚMNZ. Praha.

---

Temperature fluctuation at the mixer taps outlet in an apartment building

Functioning hot water circulation without pressure fluctuations or unwanted cold (CW) and hot water (HW) mixing can be seen only rarely. All heat sources have a pressure reducing valve on the cold water inlet to protect the equipment, while it may seems that this safety precaution is unnecessary on the CW distribution system.
This text is a follow-up to the article entitled "Unwanted Pressure and Water Temperature Fluctuations on the Mixer Tap Outlet" published in the magazine Topenářství instalace No. 5 in 2019. Using the example of an apartment building, the article describes one of the causes of this undesirable condition and way how to eliminate it.
Dismantling the reducing valves on the cold water supplies to the individual sections and the heat exchanger station and replacing them with two parallel-mounted reducing valves located behind the water meter assembly at the water supply connection led to a significant reduction in temperature fluctuations at the outlet of the mixing batteries.
The residents of the house can take a shower without any problems after years of inconvenience.

Keywords: temperature fluctuation, pressure fluctuation, water distribution system, water overpressure control, reducing valve, regulating valve, thermoregulating valve, mixer tap, malfunctions in water circulation.