Legislativní požadavky v oblasti přípravy teplé vody

Článek porovnává jednotlivé legislativní požadavky, které ovlivňují přípravu teplé vody, a jejich vliv na stanovení potřeby teplé vody. Vychází z analýzy skutečné spotřeby vody v hotelovém provozu, ve vztahu k návrhovým hodnotám potřeby studené a teplé vody. Výsledkem je zhodnocení vlivu jednotlivých požadavků a jejich aplikace v praxi, zejména s ohledem na snižování energetické náročnosti přípravy teplé vody.

1. Rozdělení jednotlivých požadavků

Legislativu k přípravě teplé vody (dále TV) můžeme rozdělit do tří hlavních oblastí. První oblastí je v širším měřítku uživatelský komfort, tedy zejména dostatečné množství TV s dostatečnými parametry teploty. Těmito požadavky se zabývá norma ČSN 06 0320/2006 Sb. Druhou oblastí jsou hygienické požadavky na kvalitu vody, zejména na dostatečnou ochranu před mikroorganismy žijícími v teplé vodě. Způsoby této ochrany jsou různé a jejich volba závisí na konkrétním použití. Tyto dvě oblasti řeší norma ČSN 06 0320/2006 Sb., hygienické požadavky na pitnou a teplou vodu řeší vyhláška č. 252/2004 zákona č. 258/2000 Sb. Třetí oblastí je energetická náročnost přípravy TV, kterou se zabývá norma ČSN EN 15316–3.

2. Požadavky ČSN 06 0320/2006 Sb.

Tato norma přímo popisuje procesy přípravy TV s ohledem na uživatelský komfort, tudíž pracuje s požadovaným velkým množstvím ohřívané vody. Současně popisuje i doporučenou ochranu TV před množením mikroorganismů. Slouží hlavně jako podklad pro návrhové výpočty potřeb TV [1].

2.1 Kritéria teploty TV

Výpočty v normě obsažené vychází z předpokládané teploty studené vody 10 °C a teploty TV před výtokovou armaturou (před smícháním) 50 až 55 °C, výjimečně 45 až 60 °C (např. do velkých kuchyní ve školách či restauracích jsou povolené teploty vyšší). Tato teplota může být pravidelně navyšována pro potřeby zamezení tvorby bakterií nejméně na 70 °C za předpokladu, že je zajištěna ochrana uživatelů před možným opařením. Hlavním problémem je zajištění dezinfekce rozvodů, na jejichž stěnách se mohou bakterie tvořit a které lze tímto způsobem dezinfikovat pouze prouděním teplé vody s vyšší teplotou po dobu několika minut – což je v praxi poměrně obtížně realizovatelné, zvláště s ohledem na zabezpečení uživatelů proti opaření.

2.2 Kritéria potřeby TV

Norma uvádí, že výpočty jsou stanoveny pro konkrétní místo spotřeby TV, tudíž je třeba navýšit předpokládanou spotřebu tepla pro ohřev TV koeficientem (1 + z). Ten zohledňuje tepelné ztráty při ohřevu TV, při její distribuci v rozvodech (i s ohledem na jejich izolaci) a při použití cirkulace (tato korekce se netýká tepelného výkonu pro průtokový ohřev). Potřeba TV se stanoví jako součet potřeb TV pro mytí osob, mytí nádobí a úklid. Na tuto potřebu se dále dimenzuje potřeba tepla na ohřev TV.

Pro stanovení potřeby TV se vychází z charakteristiky výtoků, jak je uvedeno v tab. 1, pro stanovení potřeby tepla na přípravu TV se využívá tab. 2.

Tab. 1: Charakteristiky výtoků podle ČSN 06 0320

Tab. 2: Charakteristiky dodávek TV podle ČSN 06 0320

3. Požadavky ČSN EN 15316–3

Norma ČSN EN 15316–3 Tepelné soustavy v budovách – Výpočtová metoda pro stanovení potřeb energie a účinností soustavy se skládá ze tří částí, zabývajících se energetickou náročností budovy se zaměřením na potřebu tepla pro ohřev TV. Tyto tři části mapují potřebu energie ve výpočtech postupně od výroby tepla přes jeho distribuci až po jeho sdílení, a to pro určení celkové potřeby tepla podle vztahu

kde Q_W,gen,out je celkový výkon zdroje tepla [MJ/den], Q_W je potřeba tepla na ohřev TV [MJ/den], Q_W,dis,ls je ztráta tepla v rozvodu teplé vody [MJ/den], Q_W,st,ls je ztráta tepla v zásobníku teplé vody [MJ/den], je-li použitý; Q_W,p,ls je ztráta tepla v potrubním okruhu zdroje tepla [MJ/den] [2].

Část 3-1 normy se zabývá soustavami teplé vody a charakteristikami potřeb (požadavky na odběr).

Část 3-2 normy popisuje distribuci teplé vody (rozvody TV a způsoby distribuce).

Část 3-3 normy popisuje výrobu tepla a jeho předání v místě přípravy TV.

Jedná se tedy o podklad pro bilanční výpočty potřeby energie při přípravě teplé vody.

4. Požadavky vyhlášky č. 252/2004 zákona č. 258/2000 Sb.

Podle § 3 vyhlášky č. 252/2004 zákona č. 258/2000 Sb. „…teplá voda nesmí obsahovat mikroorganismy, parazity a látky jakéhokoliv druhu v počtu nebo koncentraci, které by mohly ohrozit veřejné zdraví. Ukazatele jakosti pitné vody a jejich hygienické limity jsou uvedeny v příloze č. 1…“ [3]. Teplá voda je vhodné prostředí pro rozvoj některých, lidskému zdraví nebezpečných, mikroorganismů. Mezi nejznámější z nich patří bakterie Legionella pneumophila, která při vdechnutí může způsobit vážné plicní onemocnění až smrt. Tato bakterie se běžně vyskytuje i ve studené vodě, ale pouze v zanedbatelném množství. V teplé vodě však dochází k jejímu množení.

K největšímu nárůstu výskytu bakterie dochází v teplé vodě o teplotách 35–42 °C a přežívá až do 55 °C. To jsou teploty vyskytující se v systému přípravy teplé vody využívajícím zásobníkový ohřev, zejména v rozvodech. Obzvláště místa se stojící či pomalu proudící teplou vodou jsou náchylná k množení těchto bakterií (jedná se například o rozvody málo používaných zařizovacích předmětů). Z těchto míst se pak bakterie legionelly mohou šířit do celého systému až k uživatelům, kde zvláště ve sprchách s výskytem vodní páry hrozí riziko vdechnutí aerosolu s bakteriemi a případně rozvinutí onemocnění, hrozící zejména u lidí s oslabenou imunitou a plícemi (kuřáci, lidé se srdečními či chronickými plicními onemocněními atd.) [4].

U systémů s přípravou teplé vody průtokovým způsobem vzhledem k okamžité spotřebě teplé vody k rozvoji bakterií legionelly nedochází.

Vzhledem k rizikům vážných zdravotních komplikací je nutné zamezit uvedenému nárůstu bakterií. Nejběžněji používaný způsob ochrany před mikroorganismy je v současnosti termická dezinfekce. To je energeticky velmi náročný proces, při kterém je teplota v zásobníku zvýšena z běžné teploty mezi 60 a 65 °C na více než 70 °C a tato zvýšená teplota je udržována po dobu 3 až 10 minut. Při této teplotě dochází k úhynu bakterií během několika vteřin až minut. Pro správné provedení je ovšem potřeba zajistit průtok takto ohřáté vody celým systémem.

Jiným způsobem ochrany před mikroorganismy může být chemická dezinfekce chlorováním (což má ale za následek rychlejší korozi potrubí).

Dále může být použita ionizace vody ionty stříbra či mědi, která má vyšší a delší účinnost a která působí i v biofilmu na stěnách potrubí, kde se mohou bakterie také vyskytovat (a kde je proti nim termická dezinfekce méně účinná). Ionizační jednotka má sice vyšší pořizovací náklady, ale při trendu snižování energetické náročnosti budov by bylo vhodné provést podrobnější ekonomickou analýzu, zda a v jakých případech se její pořízení vyplatí oproti úsporám nákladů na termickou dezinfekci [4].

5. Další legislativní požadavky

Další legislativní požadavky v oblasti přípravy teplé vody uvádí vyhláška č. 194/2007 Sb. a ČSN EN 806–2, 3.

Vyhláška MPO č. 194 / 2007 Sb. popisuje kromě požadovaných teplot TV na výtoku u spotřebitele i dobu dodávky TV o těchto teplotách, podmínky přerušení či odstávky dodávky TV a nepřekročitelným limitům spotřeby energie na přípravu a dodávku TV, které tvoří maximálně 1,5násobek uvedených hodnot: v zásobované budově 0,17 GJ/m².rok nebo 0,30 GJ/m³, v zařízení na přípravu TV mimo zásobovanou budovu 0,21 GJ/m².rok nebo 0,35 GJ/m³. Také popisuje způsoby regulace přípravy TV v budově a měření spotřebované TV.

Norma ČSN EN 806-2 se zabývá doporučeními a požadavky na návrh vodovodů uvnitř budovy (a vně budovy v rámci nemovitosti). Popisuje způsoby zásobování, materiály a vedení potrubí, povolené přetlaky v potrubí a také povolené teploty v potrubí, v návaznosti na teploty TV požadované předchozími předpisy a na ochranu před opařením podle typu provozu budovy (např. v nemocnicích, školách či domovech pro seniory je doporučená maximální teplota 43 °C, ve sprchách např. u mateřských škol je dokonce maximální povolená teplota na výtoku 38 °C). To vše opět klade nároky na uzpůsobení rozvodů TV a její přípravu.

Norma ČSN EN 806-3 se pak dopodrobna zabývá zjednodušenou výpočtovou metodou pro dimenzování vnitřních vodovodů v objektech (neplatí pro požární a cirkulační potrubí), čímž navazuje na část 2, ale pro hodnocení energetické náročnosti přípravy TV je spíše okrajová.

6. Vliv legislativních požadavků na snižování energetické náročnosti přípravy TV

Vzhledem ke snižující se potřebě tepla na vytápění (zejména u nové výstavby či objektů rekonstruovaných do nízkoenergetických standardů) se příprava teplé vody stává významnou položkou celkové potřeby energie dodávané do objektů. Proto je snižování energetické náročnosti přípravy teplé vody velmi důležitou problematikou, vyžadující další analýzy a z nich plynoucí opatření. Některé aspekty této problematiky jsou podrobněji popsány v následujících kapitolách.

6.1 Normové požadavky na množství TV

Tyto požadavky definují množství TV, které je uživatelům posuzovaného objektu k dispozici. Normy ČSN 06 0320 a ČSN EN 15316-3, které souvisejí s problematikou množství TV a tedy potřeby energie na její ohřev, slouží každá k jinému účelu a jsou pro ně důležitá jiná kritéria. ČSN 06 0320 se zabývá návrhovými výpočty potřeb TV a hlavním kritériem je pro ni uživatelský komfort [5], ČSN EN 15316-3-1 je zaměřená na bilanční výpočty celkové energetické náročnosti přípravy teplé vody a jejím hlavním kritériem je snížení této náročnosti [6]. To má za následek rozdílné výsledky v potřebě teplé vody v objektu a na první pohled je problematické určit, který postup má být upřednostněn. Zároveň je třeba rozlišit dimenzování soustavy pro přípravu teplé vody:

• z hlediska uživatelského komfortu (tedy zjednodušeně řečeno, jaké množství teplé vody připadá na jednu vztažnou jednotku, nejčastěji na osobu);
• z hlediska součinitele současnosti, který zohledňuje požadavky vyplývající z provozu konkrétní budovy (například v provozech hotelů nesmí dojít k vyčerpání připravené TV).

Při analýze potřeby studené vody podle vyhlášky č. 120/2011 Sb. (která odpovídá předpokládané skutečné spotřebě studené vody v objektu) a potřeby TV podle ČSN 06 0320 vyšlo najevo, že předpokládaná potřeba teplé vody převyšuje celkovou předpokládanou potřebu vody pro posuzovaný objekt. Taková situace je v praxi nereálná.

Naopak norma ČSN EN 15316-3-1 umožňuje určitý rozptyl průměrných požadovaných potřeb a její výsledky odpovídají předpokládanému podílu teplé vody, získaného z navrhované potřeby studené vody podle vyhlášky č. 120/2011 Sb.

Je zde tedy evidentně prostor pro další analýzy a reálná měření, které by tyto odlišnosti blíže objasnily a případně vedly k jejich odstranění.

6.2 Legislativní požadavek na ochranu uživatelů před nebezpečnými bakteriemi

Ochrana uživatelů před nebezpečnými bakteriemi, které mohou žít v distribuční soustavě teplé vody, je druhým významným vlivem na energetickou náročnost přípravy TV. Jedná se hlavně o bakterii legionelly, jejíž problematika byla popsána výše a kde byla uvedena termická dezinfekce jako nejčastěji používaný způsob ochrany proti mikroorganismům v teplé vodě. Zároveň z uvedeného popisu vyplývá vysoká energetická náročnost termické dezinfekce. V dalších analýzách by tedy bylo vhodné určit, ve kterých aplikacích je termická dezinfekce efektivní a ve kterých by jiný způsob dezinfekce TV (například chlorování nebo ionizace ionty stříbra či mědi) byl výhodnější jak po stránce energetické, tak ve výsledku i po stránce ekonomické [4].

6.3 Legislativní požadavek na teplotu teplé vody

Jedná se o legislativní požadavek na teplotu teplé vody na výtoku z armatury, který je v současnosti 50 až 55 °C s možností poklesu v odběrové špičce až na 45 °C, daný jednak uživatelským komfortem a jednak již uvedenou ochranou proti bakteriím. Za další rozbor stojí případné úpravy této teploty: zda není tato teplota nadhodnocená a o kolik by případně bylo možné ji snížit (za předpokladu jiného řešení ochrany před bakteriemi a zachování běžného uživatelského komfortu). A zda lze toto snížení určit obecně pro všechny typy provozů objektů.

Je také třeba zohlednit tepelné ztráty během distribuce teplé vody. Ty jsou ovlivněny tepelnými ztrátami samotného zásobníku a tepelnými ztrátami v rozvodech TV. Pro tepelné ztráty zásobníku je hlavním kritériem efektivita zateplení zásobníku, tedy optimální tloušťka tepelné izolace z hlediska minimálních tepelných ztrát a ekonomické výhodnosti. Pro tepelné ztráty v rozvodech teplé vody jsou hlavními kritérii délky rozvodů a jejich izolace, významný vliv má i případné použití cirkulačního potrubí a způsob jeho provozu (řízený/neřízený) [7].

6.4 Chování uživatelů budov

V chování uživatelů a jejich hospodaření s vodou (teplou i studenou) je největší prostor pro úspory a zároveň největší problém s nastavením potřeb teplé vody a tepla na její ohřev. Protože každý uživatel se chová jinak v rámci skupiny uživatelů i v rámci užívaných objektů.

Popis tohoto chování je tématem pro další analýzu. V té je třeba ověřit, do jaké míry je možné chování uživatelů zobecnit a na základě tohoto zobecnění sestavit podklady, použitelné pro výpočty potřeby TV a snižování energetické náročnosti její přípravy. Součástí této analýzy by mělo být i porovnání, jaký vliv na spotřebu studené i teplé vody má poučení uživatelů o jejich předpokládaném chování. A tedy zda jde tímto poučením zpřesnit vstupní odhad jejich chování při návrhu potřeby TV.

7. Závěr

Popsané legislativní požadavky na přípravu TV zohledňují odlišná, v důsledku někdy protichůdná kritéria. Vzhledem ke stále většímu důrazu na snižování energetické náročnosti budov (tedy i systémů přípravy teplé vody) je třeba tyto legislativní požadavky důkladně zvažovat a hledat způsoby jejich optimální kombinace, v závislosti na typu budovy a jejím provozu. Z uvedených příkladů je ve fázi návrhu potřeby TV vhodnější vycházet spíše z normy ČSN EN 15316-3, která lépe reflektuje návrhové množství studené vody podle vyhlášky č. 120/2011 Sb., a tedy podle ní lze předpokládat hodnoty bližší skutečné spotřebě TV. Pro zpřesnění výpočtových metod podle jakékoliv normy je třeba podrobněji popsat chování uživatelů.

Zdroje a literatura

1. ČSN 06 0320. Tepelné soustavy v budovách – Příprava teplé vody – Navrhování a projektování. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2006. Třídící znak 06320
2. TZB-info: tzb-info [online]. Praha: Topinfo, 2001 – [cit. 2014-03-08]. Dostupné z:
   http://voda.tzb-info.cz/priprava-teple-vody/7436-vypocet-potreby-vody-a-tepla-pro-pripravu-teple-vody-podle-csn-en-15316-3
3. Vyhláška č. 252/2004 Sb.: Vyhláška č. 252/2004 Sb., kterou se stanoví hygienické požadavky na pitnou a teplou vodu a četnost a rozsah kontroly pitné vody, Praha, 2004
4. Frolík, Stanislav: Hospodaření s vodou – vlastnosti vody, legionella, úspory vody. (přednáška pro magisterský obor Inteligentní budovy) Praha: FSv ČVUT, duben 2012
5. ČSN 06 0320. Tepelné soustavy v budovách – Příprava teplé vody – Navrhování a projektování. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2006. Třídící znak 06320
6. ČSN EN 15316-3-1. Tepelné soustavy v budovách – Výpočtová metoda pro stanovení potřeb energie a účinností soustavy – Část 3-1: Soustavy teplé vody, charakteristiky potřeb. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2010. Třídící znak 060401
7. Matuška, Tomáš: Alternativní zdroje energie. (podklady k přednáškám pro magisterský obor Inteligentní budovy) Praha: FS ČVUT, říjen 2011