Vodní hospodářství velkého nemocničního objektu

Článek se zabývá problémy vnitřního vodovodu ve velkém areálu nemocnice.
Téma článku je aktuální, protože uvedené problémy se vyskytují i v řadě jiných objektů, a proto lze doporučení, uvedená v závěru článku, využít i v jiných objektech. V článku jsou zmíněny nedostatky v rozvodu studené a teplé vody a v přípravě teplé vody. V první části článku je uveden popis vodovodu v areálu a údaje o denní spotřebě teplé vody (DWH) a studené vody (PWC). Popis je doplněn grafy, ve kterých jsou uvedeny změřené hodnoty teplot, tlaků (přetlaků) a průtoků vody. Dále jsou uvedeny grafy s údaji o teplotě vody a koncentraci volného chloru v odběrných místech. Jako příklad chování teplot teplé vody a cirkulace a tlaku (přetlaku) vody v jednotlivých objektech byly vybrány objekty A04, A14 a 27. V objektu A04 byly měřeny i doby odpouštění vychladlé teplé vody a ohřáté studené vody u odběrných míst. V objektu 27 byly měřeny tlaky studené a teplé vody. V závěru článku jsou uvedena doporučení pro zlepšení stávajícího stavu.

Recenzent: Jakub Vrána

1. Úvod

V současné době se slovo „voda“ vyskytuje velmi často v různých souvislostech a vazbách, zejména při diskusích kolem klimatu.

Je však třeba také dbát na problematiku vody v pandemií obzvláště zkoušeném sektoru zdravotnictví – konktrétně máme na mysli nemocnice, kde je z hlediska provozu a chodu společnosti nepochybně základním elementem. Jde o vnitřní rozvody, od „předávacího“ vodoměru z (obvykle) vodovodu pro veřejnou potřebu. Tento vnitřní vodovod je jakýmsi „cévním systémem“ těchto mnohdy rozsáhlých objektů a bez řádně provozovaného vnitřního vodovodu skončí celý objekt v havarijním provozu během několika málo dnů.

Podařilo se nám přesvědčit zodpovědné pracovníky jednoho takového objektu, aby nechali zpracovat náhled na stávající provoz, stav vodního hospodářství, a tak zde nyní můžeme uvést některé poznatky, které z této činnosti vzešly. Požadavek objednatele byl jak z hlediska stavu mikrobiologie, tak provozu. Celé řešení bylo rozděleno na ENERGETIKU (tedy voda + energie) a MIKROBIOLOGII.

V příspěvku se zabýváme zejména problematikou teplé vody (studenou jen v souvislostech a náhledu na celek) v objektech sledovaného nemocničního areálu. Je jasné, že výroba a distribuce teplé vody (DWH; domestic water hot – pozn. redakce) v nemocničních objektech docela souvisí s vytápěním. To je řešitelné samostatně a bez vazby na GENEREL VODY.

2. Popis

V areálu nemocnice jsou prakticky všechny objekty provozně závislé na dodávce vody, se kterou následně souvisí také potřeba elektrické energie – tedy čerpadla. Do úvahy je třeba brát i vodu studenou pitnou (PWC; potable water cold – pozn. redakce) jako médium, jehož optimalizací z hlediska spotřeby je možné dosáhnout snížení energetické potřeby. Na tuto linku navazuje celkové vybavení objektů pro „činnost“ s vodou:

• vnitřní vodovody jednotlivých objektů;
• komplexní vnitřní vodovod areálu – potrubí pro distribuci obojí vody od přívodních bodů z vodovodu pro veřejnou potřebu do jednotlivých objektů;
• zařízení pro služby, které vodu potřebují pro svůj provoz v rámci nemocnice (výroba DWH, prádelna, spalovna).

Jak se z provozního hlediska ukazuje, oblast vodního hospodářství potřebuje mít jasně dané řídicí parametry a přesně definovanou zodpovědnost. Tedy jak v samotném provozu stanovením potřeb v delším čase (dlouhodobé plány rekonstrukcí, základních oprav, pravidelné údržby), tak i striktním stanovením zodpovědnosti za provoz včetně připravenosti na akutní situace vyžadující okamžitá řešení (havarijní stav bez dodávky PWC do areálu).

Z hlediska provozu jsme čtyři desítky nemocničních objektů rozdělili na objekty:

• A – lůžkové, kde je požadována absence mikrobiologických problémů;
• B – zejména ambulance a objekty bezlůžkové, kancelářské provozy apod.;
• C – zbylé objekty jako např. prádelna, sklady.

V areálu je 119 sprch a 2523 dalších směšovacích baterií. Neuvádíme zde WC (i když z hlediska spotřeby PWC je to nepochybně nutné – údržba a provozní stav splachovačů).

Energetický vklad je dán při výrobě DWH samotným ohřevem z teploty dodávané PWC na teplotu potřebnou dle účelu užívání v různých místech areálu.

Dle našeho názoru, a v přímé vazbě na informace získané v rámci monitoringu, je vhodné doložit současné stavy objektů areálu nemocnice. Jde o teploty PWC a DWH, ale i souběžně zjišťované koncentrace dávkovaného biocidu pro hygienické zabezpečení DWH.

Podstatnou informaci přináší monitoring náběhových teplot – při řízeném průtoku 7,5 litru za minutu je každou sekundu měřena teplota, samostatně PWC a DWH. U PWC zjišťujeme, zda po 30 s byla podkročena teplota 20 °C (jako hygienický parametr z hlediska mikro­biální kvality, zda dochází v objektu ke stagnaci atd.), u DWH zda byla překročena teplota 42 °C, kterou považujeme například při mytí rukou za uživatelsky „přívětivou“.

Řadu výsledků zde uvádíme souhrnně pro lepší přehled a zvážení nutnosti případných dalších kroků.

Graf 1 dokládá, s jakými teplotami je vyráběna DWH. Tyto vysoké teploty vedou k degradaci dávkovaného biocidu a ve svém důsledku tedy mohou vést nejen k mikrobiologickým problémům, ale i k systematickému poškozování vnitřního povrchu potrubí.

Graf 1 prezentuje výrobu DWH v Centrální výměníkové stanici za součinnosti podružného zdroje (prádelna – využití odpadního tepla), kdy jsou zachyceny rozdíly v teplotách v průběhu několika dnů (důvody nebyly dohledatelné), aby se pak situace v průběhu monitoringu „upravila“.

Denní spotřeba DWH výrazně nepřekračuje 30 000 litrů (tj. denní ­náklady cca 9000 Kč, samostatná denní spotřeba PWC je přibližně 85 000 litrů (tj. cca 6800 Kč). Celkové náklady na vodu jsou cca 15,8 tis. Kč za den, cca 475 tis. Kč za měsíc a 5,7 mil. Kč za rok.

Jak ukazují výsledky monitoringu, v distribuční síti vnitřního vodovodu celé nemocnice jsou značné rozdíly tlaku mezi PWC a DWH. V řadě odběrných míst proto mezi nimi dochází (při závadách na směšovacích bateriích) k přepouštění, kdy je DWH o nedostatečné teplotě odpouštěna s čekáním na požadovanou teplotu.

Spotřeby PWC a DWH byly detailněji sledovány u všech objektů kategorie A a B, jak je doloženo dále v grafech.

Navazuje přehledový graf 3 všech monitorovaných odběrných míst objektů kategorie A. Jedná se o naměřené teploty PWC v intervalu 60 s a 120 s spolu s monitorovanou koncentrací biocidu. U PWC je na vstupu do areálu dávkování biocidu jako „dodezinfekce“ na hodnotu bližší maximální, tj. 0,3 mg volného chloru na litr PWC).

V případě některých objektů je rozdíl teploty 60 a 120sekundového intervalu výrazný. U 22 objektů teplota za 60 s neklesla pod 20 °C, 11 objektů se pod 20 °C nedostalo ani po uplynutí 120 s. Uživatelé tedy „odpouští“ PWC pro dosažení skutečně studené vody! Uváděných 120 s představuje odpuštění 15 litrů a jak je v grafu vidět, ani tento čas a odpouštěný objem nestačí pro dosažení požadované teploty pod 20 °C. Monitoring probíhal v listopadu a prosinci, v letním období bude situace zřejmě ještě horší.

Při monitorování DWH byly v některých sledovaných odběrných místech také značné rozdíly. V objektech kategorie A budeme po uplynutí 120 s očekávat vyšší teplotu.

3. Objekt A04

Z kapacitních důvodů není možné uvést detailní výsledky monitoringu všech objektů, proto byl pro účely tohoto článku vybrán OBJEKT A 04.

Shodným způsobem byl proveden monitoring všech ostatních objektů skupiny A a B.

Měření v bodech dle čísla pokojů bylo zanášeno do půdorysu podlaží objektu, v grafech a textu jsou uváděna čísla na dveřích daných místností, kde byly distribuční prvky monitorovány.

Objekt A04 je zásobován PWC z areálového rozvodu, DWH je dodávána z Centrální VS potrubím, které zásobuje také objekt A14.

V pavilonu je vnitřní vodovod ze svařovaného PPR, stáří 22 roků. Je zde instalováno 10 sprch a 181 dalších směšovacích baterií.

V rámci postupu prací na generelu jsme v několika bodech připravili otázky – jednak pokládané provozním pracovníkům nemocnice a zároveň sjednocující naše sledování v rámci generelu.

Odpovědi jsou provedeny tučně:

1. Materiál potrubí, popis stavu potrubí, rozměry potrubí, izolace, netěsné spoje.
   Materiál potrubí PPR, detailnější informace o stavu nelze zjistit.
2. Popis a seznam možných slepých tras, odboček, apod.
   Detailnější informace o stavu nelze zjistit.
3. Změření průtoků a tlaků v objektech skupiny A na definovaných vzdálených odběrných místech (koncentrace biocidu, teplota).
   Provedeno měření náběhů – viz grafy dále, koncentrace ­biocidu pavilonu A04 uvedena spolu s ostatními výsledky monitoringu v celkovém grafu pro přehlednost a možnost porovnání.
4. Popis stávajícího systému MaR pro vodovodní systém z hlediska nasazení, funkčnosti a technického stavu včetně vodoměrů.
   Stávající stav je zcela nevyhovující.
   Provedení monitoringu týdenních spotřeb a teplot ve 2minutových krocích pro zachycení špičkových spotřeb a nutnosti jejich zajištění na centrálním ohřevu.
   Byl proveden monitoring v tomto směru – denní a špičkové spotřeby jsou zachyceny v grafech.
   Prověření osazení vzorkovacích ventilů na vstupu DWH a výstupu DWH-C z objektu, aby bylo možno monitorovat problémy daného objektu s dodávkou DWH o souhrnné kvalitě.
   Vzorkovací ventily jsou osazeny, ale nedostatečně, je třeba je unifikovat.
5. Zjištění dosahované teploty ve vzdálených odběrných místech objektů skupiny A při běžném režimu zásobování a potřeby odpouštění pro dosažení uživatelsky potřebné teploty.
   Byl proveden monitoring – náběhy teplot při odebíraném průtoku v distribučních místech pavilonu – viz grafy.
6. Vyhodnocení distribuce biocidu v DWH ve vzdálených odběrných místech v objektech.
   V pavilonu A04 byly monitorovány koncentrace volného chloru v bodech, jak jsou doloženy v souhrnu všech sledovaných objektů.
7. Popis kritických míst – špatné zapojení, špatný technický stav, nečistoty, kal apod.
   Další kritická místa nelze specifikovat.
8. Návrh nutného vzorkování pro rozhodnutí o dalším postupu.
   Vzorky na mikrobiologické vyšetření se odebírají dle monitorovacího plánu pro celou nemocnici v určených termínech a v současnosti není třeba dle vedení nemocnice v tomto pavilonu odebírat další vzorky na mikrobiologická vyšetření.
9. Návrh opatření v daném objektu – úpravny vody, šetřiče vody, tangenciální odlučovače nečistot, možnosti snížení spotřeby PWC a DWH, opatření pro eliminaci přepouštění PWC do DWH a naopak.
   V pavilonu A04 doporučujeme instalovat jednotku bezúdržbové úpravny vody, aby plně zajišťovala potřebnou službu dodávky DWH včetně špiček. Po realizaci bude provedena kapacitní zkouška (10 % odběrných míst) – otevřít výtok DWH na dobu 15 minut s tím, že teplota DWH v nejvzdálenějším odběrném místě neklesne pod 38 °C. V objektu není žádná vodoléčba, která by vyžadovala teplotu vyšší.

Graf 6 dokládá, že DWH ze čtyř monitorovaných odběrných míst zcela plní výše předložené požadavky, ostatní však nikoliv. Je třeba zvážit, proč k tomu na jednom objektu dochází (přepouštění PWC do DWH?) a jaké objemy DWH musí uživatelé na WC v 6 NP odpouštět, aby dostali „požadovanou“ uživatelskou teplotu vody.

Pro doložení nevyhovujících stavů zde dokládáme ještě výsledek monitoringu tlaku PWC a DWH z jiného objektu skupiny A, jedná se dětský pavilon v objektu 27:

„Tlak PWC je prakticky trvale vyšší a v mnoha odběrových místech zde dochází k přepouštění studené vody do teplé, takže za špičkového odběru jsou velmi často teploty DWH nevyhovující. Potrubí vnitřního vodovodu (PWC i DWH) je z PPR, stáří přes 20 let, podle náhledu do stoupaček v tomto objektu jsou podceněny průměry potrubí DWH.“

4. Závěr

Pro úplnou optimalizaci VODNÍHO HOSPODÁŘSTVÍ je třeba řešit více přístupů a technologií současného stavu a proto doporučujeme:

1. Co nejdříve zavést PROVOZNÍ ŘÁD VNITŘNÍHO VODOVODU S UVEDENÍM ZODPOVĚDNOSTÍ.
2. Zajistit detailní znalost o spotřebě PWC jak celku (tři přípojky z vodovodu pro veřejnou potřebu), tak spotřeby jednotlivých objektů. Znamená to instalaci vodoměrů s dálkovým odečtem, archivaci dat, evidenci havarijních situací s odezvou a pravidelnou kontrolu spotřeby – zejména špičkové.
3. Jako první akci doporučujeme rekonstruovat základní vnitřní (areálový) meziobjektový vodovod.
4. Zvážit instalaci bezúdržbové úpravny vody u všech tří přípojek PWC do areálu – což by řešilo úpravu vody a provozní parametry komplexně. Variantou by mohly být instalace bezúdržbových úpraven vody na přívodu k výrobě DWH a pak na PWC u jednotlivých objektů (dle důležitosti nemocničního provozu). V dalším provozu by došlo k podstatnému snížení úsad inkrustací v potrubí a odstranění stávajících úsad. Výsledkem bude trvalá eliminace úsad v potrubích a v koncových zařízeních (perlátory, sprchové hlavice). Současně se podstatně sníží „schopnost“ mikrobiální kolonizace vnitřních povrchů potrubí – z hlediska mikrobiologické předběžné opatrnosti je snížena možnost vytváření biofilmů.
5. U objektů s intenzivním provozem instalovat nové výtokové armatury, kterými budou směšovací baterie s možností seřízení průtoku, směšovací baterie bezdotykové a termostatické. V ostatních objektech instalovat šetřicí prvky na výtokové armatury (důrazně – až po instalaci bezúdržbových úpraven vody – aby nedocházelo k ucpávání perlátorů a sprchových hlavic).
   Jednorázové náklady na celkovou výměnu, tedy instalaci nových směšovacích baterií (119 ks sprch a 2523 ks ostatních baterií) by činily cca 11 mil. Kč. To v současné době představuje celkové náklady na vodu přibližně za dva roky.
   Podle našich měření by došlo ke snížení spotřeby o 35 %, tedy návratnost by byla přesvědčivá a se zvýšeným komfortem pro uživatele. Kvalitní směšovací baterie se zpětnými ventily eliminují přepouštění (PWC do DWH – dle tlakového monitoringu). Toto naše doporučení by mělo být k realizaci bráno na prvním místě v objektech, kde k tomuto problému dochází.
6. Na přípojkách PWC z vodovodu pro veřejnou potřebu a na přívodech PWC i DWH do objektů instalovat vodoměry s dálkovým odečtem pro kontrolu provozních nákladů a sledování případných havarijních problémů. Doporučujeme také dálkové sledování teploty DWH a DWH-C zejména v objektech skupiny A.
7. V jednotlivých důležitých provozovaných objektech provést evidenci a zakreslení stavu potrubí vnitřního vodovodu do výkresů s důrazem na průměry u potrubí DWH (viz rozdíly tlakových změn vody za provozu mezi PWC a DWH), a to jako přípravu pro rekonstrukce.
8. Připravit dlouhodobý plán rekonstrukcí vnitřních vodovodů objektů (postupně projektovou dokumentaci i s finančním vyhodnocením) v areálu nemocnice, a to s doloženou znalostí stáří a provozních problémů jednotlivých vnitřních vodovodů, které byly monitoringem doloženy. Snad by stálo za úvahu případné spojení s rekonstrukcí celého objektu. Laicky lze uvažovat a navrhnout, že by tato velká nemocnice měla mít jeden střední objekt „navíc“, kam bude vždy přestěhován provoz objektu procházejícího rekonstrukcí (nebo objektu, kde bude rekonstruován vnitřní vodovod, což se také nedá provádět za provozu). Z celkového hlediska je před vedením nemocnice jen z hlediska rekonstrukcí vnitřních vodovodů objektů skupiny A časový prostor na realizaci určitě delší než 10 let!!
9. Zajistit na dobu nejméně pěti let (lze doporučit trvalou spolupráci!) projektovou firmu, která bude připravovat potřebné podklady výchozího, současného stavu, s detailní znalostí areálu i jednotlivých objektů, a ná­sledně projektovou dokumentací vnitřních vodovodů k rekonstrukci s využitím nyní doporučených řešení.
10. Rozšířit údržbu o dva specialisty – instalatéry a současně uzavřít dlouhodobou smlouvu na eliminaci havarijních stavů na vnitřním vodovodu s externí firmou.
11. Jmenování nezávislého specialisty – auditora – pro dohled nad postupem a řešením všech kroků v problematice komplexu vnitřního vodovodu.

Literatura

Vlastní monitoring

---

Water management of a large hospital object

The article deals with the problems of water installations inside a large hospital premise. The topic of the article is current, because the mentioned problems also occur in a number of other objects, and therefore the recommendations given at the end of the article can be used in other objects as well. The article mentions failures in the distribution of cold and hot water and in hot water preparation.

The first part of the article contains a description of the water supply system in the area and data on the daily consumption of hot water (DWH) and cold water (PWC). The description is supplemented by graphs in which the measured values of temperatures, pressures (overpressures) and water flows are given.

The following are graphs with data on water temperature and free chlorine concentration at consumption points. Objects A04, A14 and 27 were selected as an example of the behavior of hot water temperatures and circulation and water pressure (overpressure) in individual buildings.

Discharge times of insufficiently heated hot water and heated cold water at consumption points were also measured in building A04. Cold and hot water pressures were measured in building 27.

Keywords: building water supply system, hot water, cold water, monitoring