Měření a analýza průtoků a spotřeb vody v bytových domech

Autoři článku se dlouhodobě zabývají měřením průtoků a spotřeb vody a jejich vyhodnocováním. Vyhodnocené parametry byly porovnávány s výsledky měření v zahraničí. Získané zkušenosti se potom využívají při zpracování a revizích norem pro navrhování a dimenzování vnitřních vodovodů.  

Recenzent: Miroslav Hartl

1. Úvod

Měření průtoků vody ve vnitřních vodovodech prováděná autory tohoto článku od roku 2011 ukazují, že skutečné špičkové průtoky jsou často menší než výpočtové průtoky stanovené podle ČSN 75 5455 [1] a ČSN EN 806–3 [2]. Výjimkou byly špičkové průtoky v některých potrubích zásobujících pouze nádržkové splachovače, které byly naměřeny větší než průtoky výpočtové, a proto byl při revizi ČSN 75 5455 [1] upraven jmenovitý výtok pro nádržkové splachovače zásobované z vodovodů užitkové nebo provozní vody, u nichž tyto splachovače převažují.

Měření prováděná autory tohoto článku dále ukazují, že změřená spotřeba vody odpovídá průměrné hodnotě potřeby vody používané v České republice, která činí 100 l·obyvatel^–1·den^–1.

V tomto článku je uveden přehled výsledků jednotlivých měření prováděných především v bytových domech.

¹⁾ V domě je také kadeřnictví. ²⁾ V domě jsou také prodejny a kanceláře.
PWC – měřeno na potrubí studené vody (teplá voda je přiváděna jiným potrubím).
PWH – měřeno na potrubí teplé vody, nebo na přívodu studené vody do ohřívače.
PWC+PWH – měřeno na vodovodní přípojce (odbočka k ohřívači byla ve směru průtoku za průtokoměrem).

2. Stávající výpočtový vztah

Vztah uvedený v ČSN 75 5455 [1] a používaný u nás pro stanovení výpočtového průtoku vody v bytových domech pochází ze 40. let 20. století. Tento vztah má tvar:

kde je

Q_D – výpočtový průtok [l·s^–1];
Q_A – jmenovitý výtok [l·s^–1], podle tab. 3;
n – počet výtokových armatur stejného druhu;
m – počet druhů výtokových armatur.

Výpočtové průtoky stanovené podle ČSN EN 806–3 [2] jsou obdobné, jako výpočtové průtoky stanovené podle ČSN 75 5455 [1], protože výpočtové metody podle obou norem patrně vycházejí ze stejného pravděpodobnostního modelu současnosti používání odběrných míst.

3. Přehled měření

Jak ukázaly zkušenosti z prvních měření, vyskytuje se odběrová špička obvykle jednou za den a špičkové průtoky trvají často krátkou dobu (obr. 1). Proto byl průtok po dobu všech měření snímán každou sekundu. V tab. 1 je uvedeno shrnutí dosavadních naměřených hodnot spotřeb a špičkových průtoků teplé astudené vody v bytových domech vybavených záchody s nádržkovými splachovači na WC, dřezy v kuchyních, umyvadly a vanami nebo sprchami v koupelnách, a popř. automatickými pračkami. Spotřeby vody a maximální špičkové průtoky byly zjištěny v době měření v jednotlivých domech, která trvala nejméně 13 a nejvíce 22 dnů. Protože se v současné době začíná využívat i recyklovaná nepitná voda byla provedena měření spotřeb vody a maximálních špičkových průtoků i na vodovodních stoupacích potrubích zásobujících pouze nádržkové splachovače na WC (obr. 2). Shrnutí těchto měření je uvedeno v tab. 2. Měření shrnutá v tab. 2 trvala 10 až 17 dnů.

4. Nový výpočtový vztah

Výsledky měření špičkových průtoků byly vyhodnoceny a porovnány s hodnotami naměřenými ve Švýcarsku [3]. Podle naměřených špičkových průtoků a porovnání s výpočtovými průtoky stanovenými podle [4] a [5] byl odvozen nový empirický vztah pro stanovení výpočtového průtoku v bytových domech.
Tento nový empirický vztah má tvar:

kde je

Q_D – výpočtový průtok [l·s^–1];
Q_A – jmenovitý výtok [l·s^–1], podle tab. 3.

Nový vztah je uveden v informativní příloze Změny Z1 ČSN 75 5455 [1] pro ověření a platí pro ∑QA > 0,3 l·s^–1. Pokud je ∑QA ≤ 0,3 l·s^–1, potom je QD = ∑QA. U přívodu vody pro jeden byt, kde ∑QA = 0,7 l·s^–1 až 0,9 l·s^–1, je možné uvažovat, že QD = 0,47 l·s^–1, i když podle vztahu vycházejí v tomto případě výpočtové průtoky (QD) větší. Výpočtový průtok studené nebo teplé vody se určuje samostatně pro potrubí studené nebo teplé vody. Před odbočením potrubí studené vody k ohřívači se výpočtové průtoky (QD) studené a teplé vody nesčítají, potrubí se dimenzuje na větší z nich. Důvodem tohoto postupu je povolená minimální teplota teplé vody 45 °C (rozsah teplot teplé vody 45 °C až 60 °C podle vyhlášky [6]). Ukázka porovnání výpočtových průtoků stanovených podle nového vztahu se změřenými špičkovými průtoky a výpočtovými průtoky stanovenými podle [4]

¹⁾ 8 ubytovaných + 1 až 2 osoby na vrátnici.

¹⁾ Hodnota 0,2 l·s^–1 uvedená v ČSN 75 5455 [1] a používaná pro výpočty podle vztahu (1) je oproti skutečnosti příliš vysoká.

¹⁾ V domě je také kadeřnictví.
PWH – přívod studené vody do ohřívače.
PWC+PWH – měřeno na vodovodní přípojce (odbočka k ohřívači vody byla ve směru průtoku za průtokoměrem).

5. Závěr

Výpočtové průtoky stanovené podle nového výpočtového vztahu (2) lépe odpovídají změřeným špičkovým průtokům a obsahují určitou rezervu. Proto jsou výpočtové průtoky větší než skutečné špičkové průtoky. Otázkou je velikost této rezervy. Při nedostatečné rezervě by mohla být potrubí vnitřních vodovodů poddimenzována, jak ukazuje obr. 3 a obr. 4. Velké tlakové ztráty při špičkových průtocích v poddimenzovaném potrubí mohou způsobovat kolísání přetlaku na přívodech teplé nebo studené vody do směšovacích baterií, což se při nižším přetlaku na vstupu do budovy projevuje kolísáním teploty vody na výtoku těchto baterií. Z obr. 3 a obr. 4 jsou také patrné další chyby provedených instalací, kterými jsou nedostatečné upevnění potrubí, nedostatečná tepelná izolace, chybný sklon ležatých potrubí a neosazení vypouštěcích kohoutů na patách stoupacích potrubí.

Poděkování

Článek je výstupem výzkumného projektu „Měření spotřeby vody a špičkových průtoků v domovních vodovodech na Ostravsku“ podporovaného v rámci dlouhodobého koncepčního rozvoje vědy a výzkumu Vysoké školy báňské – Technické univerzity Ostrava pro rok 2015 a projektu specifického výzkumu FAST-J 20–6522 Měření a analýza špičkových průtoků a spotřeb vody v budovách.Další poděkování patří městu Bohumín, firmám Hamrozi a HP trend, pánům Radku Weissovi z firmy Kemper, Ing. Miroslavu Kucharikovi, Ing. Zdeňku Jaroňovi, doc. Ing. Aleši Rubinovi, Ph.D., Mgr. Pavlu Rubinovi a všem vlastníkům a správcům domů, kteří měření umožnili.

Literatura

[1] ČSN 75 5455. Výpočet vnitřních vodovodů. 2014–2 (změna Z1: 2018–12). ÚNMZ. Praha.
[2] ČSN EN 806–3. Vnitřní vodovod pro rozvod vody určené k lidské spotřebě – Část 3: Dimenzování potrubí – Zjednodušená metoda. 2006–10. ČNI. Praha.
[3] CHRISTEN, W. – Messungen Spitzenvolumenströme (gemäss Diagramm 1) und Folgen für die Berechnungen. VIGW – Technische Wasserfachta-gung 3. November 2011 in Zofingen.
[4] Švýcarské směrnice W3 Richtlinien für Trinkwasserinstallationen. SVGW 2011.
[5] Německá norma DIN 1988–300 Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen – Teil 300: Ermittlung der Rohrdurchmesser; Technische Regel des DVGW.
[6] Vyhláška č. 194/2007 Sb., ze dne 17. července 2007, kterou se stanoví pravidla pro vytápění a dodávku teplé vody, měrné ukazatele spotřeby tepelné energie pro vytápění a pro přípravu teplé vody a požadavky na vybavení vnitřních tepelných zařízení budov přístroji regulujícími dodávku tepelné energie konečným spotřebitelům. In Sbírka zákonů České republiky. 31. července 2007, částka 62, s. 2407. Dostupné z bit.ly/36Pcx5A>.

---

Measurement and analysis of flows and water consumption in apartment buildings

The authors of the article have been long involved in measuring flows & water consumption and their evaluation. Evaluated parameters were then compared with the measurement results abroad – gained experience are used in the processing and revision of standards for the design and dimensioning of internal water supply.

Keywords: water flow, water consumption, internal water supply, calculation flow, peak flow, nominal outflow, consumption point, apartment building, internal water supply calculation.