Aké sú prietoky studenej a teplej vody v bytovom dome v Bratislave?

1. Úvod

Článok sa venuje experimentálnemu meraniu prietokov studenej a teplej vody v potrubí bytového domu, ktoré bolo vymenené v rámci rekonštrukcie rozvodov vnútorného vodovodu. Namerané prietoky vody boli porovnané s výpočtovými hodnotami podľa noriem STN 73 6655, DIN 1988-300 a porovnané s výpočtovým programom na výpočtovom modeli. Experimentálne merania by mali prispieť k optimalizácii návrhu a dimenzovaniu potrubia vodovodu v bytových domoch [1]. V prípade teplej vody aj k optimalizácii a návrhu zdroja tepla a zariadenia na ohrev vody.

2. Popis experimentálneho merania

Meranie sa uskutočnilo v 12podlažnom bytovom dome v Bratislave – Petržalke v čase od 21. 8. 2016 do 5. 10. 2016. V bytovom dome so 48 bytmi sú 4 stúpacie potrubia, každé zásobuje 12 bytov. Merania sa uskutočnilina ležatom potrubí pred pätou jedného stúpacieho potrubia. Merací modul umiestnený v bytovom dome bol nainštalovaný v spoločných priestoroch chodby bytového domu v zostave filter, prietokomer a meracie zariadenie, obr. 1. Meracie zariadenie bolo osadené pred stúpacím uzlom potrubia studenej a teplej vody a jej cirkulácie, kde je umiestnená zostava regulačných armatúr, obr. 2, 3, 4. Nové potrubie studenej a teplej vody je z plast-hliníkového materiálu menovitej svetlosti DN 32 (40×5,5). Schéma osadenia meracieho zariadenia je na obr. 4, schéma pre výpočet prietokov podľa DIN v programe TECH-Con je na obr. 5. Každý byt má svoju vodomernú zostavu na potrubí s menovitou svetlosťou DN 15 (20×2,9) z plasthlinikového materiálu (obr. 2) pred vstupom do bytu. Stúpacie potrubie teplej, studenej vody a cirkulácie s osadením meracej zostavy je znázornené na obr. 3. Schéma pre výpočet prietokov podľa DIN v programe TECH-Con je na obr. 4. Na úseku ležatého potrubia studenej a teplej vody bol osadený prietokomer Kemper Control-plus z bronzu typu E, DN 32, s meracím rozsahom prietoku 9–150 l/min. Meracie zariadenie zaznamenávalo objemový prietok, teplotu a rýchlosť prúdenia vody každé 3 sekundy.

3. Výpočet prietokov podľa noriem a výpočtového programu

Pre porovnanie reálne nameraných hodnôt prietokov boli vypočítané prietoky studenej aj teplej vody na päte stúpacieho potrubia podľa slovenskej normy STN 73 6655 [2] aj nemeckej normy DIN 1988-300 [4]. Výpočtový prietok vychádza z menovitých výtokov vody pre vybrané výtokové armatúry, ktoré sa v bytoch nachádzajú, viď tabuľka 2.

Tab. 2 – Menovité výtoky vodypre výtokové armatúry podľa vybraných noriem

Odberné miesto	Menovitý výtok QA [l/s] podľa normy:
	STN 73 6655	STN EN 806-3	DIN 1988-300
WC	0,10	0,10	0,13
Umývadlo	0,20	0,10	0,07
Drez	0,20	0,20	0,07
Automatická práčka	0,20	0,20	0,15
Sprcha	0,20	0,20	0,15
Umývačka riadu	0,20	0,20	0,15
Vaňa	0,30	0,40	0,15

Výpočtový prietok Q_D [l/s] v bytovom dome podľa STN 73 6655 [2] sa vypočíta:

kde n je počet výtokových armatúr rovnakého druhu;

Výpočtový prietok Q_D [l/s] v bytovom dome podľa DIN 1988-300 [4] sa vypočíta:

kde Q_A je súčet menovitý výtok jednotlivými druhmi výtokových armatúr [l/s], (tab. 2).

Určenie výpočtového prietoku podľa STN 73 6655:

Uvažuje sa, že v každom byte sú nainštalované tieto zariaďovacie predmety: záchodová misa, umývadlo, drez, vaňa, umývačka riadu, automatická práčka. V bytovom dome je počítaný výpočtový prietok Q_D v päte stúpacieho potrubia studenej a teplej vody, ktoré zásobuje vodou 12 bytov. Stanovenie výpočtového prietoku sa určí:

Druhy výtokových armatúr v bytovom dome podľa STN 73 6655 (tab. 2):

Výpočtový prietok na päte stúpacieho potrubia studenej vody pre 12 bytov podľa vzorca 1:

Výpočtový prietok na päte stúpacieho potrubia teplej vody pre 12 bytov:

Určenie výpočtového prietoku podľa DIN 1988-300:

Výpočtový prietok na päte stúpacieho potrubia studenej vody pre 12 bytov podľa vzorca 2:

Výpočtový prietok na päte stúpacieho potrubia teplej vody pre 12 bytov:

Určenie výpočtového prietoku podľa programu RAUCAD TECHCON 7.2:

Výpočtové prietoky Q_D vo výpočtovom programe sa počítajú podľa vzorcov v STN 73 6655, avšak neuvažuje sa práčka a umývačka riadu, v byte sa počíta so záchodovou misou, umývadlom, drezom a vaňou pre každý byt. Druhy výtokových armatúr v bytovom dome podľa tab. 2: pre záchod Q_A = 0,1 l/s, umývadlo Q_A = 0,2 l/s, drez Q_A = 0,2 l/s, vaňa Q_A = 0,3 l/s.

Výpočtový prietok na päte stúpacieho potrubia studenej vody pre 12 bytov:

Výpočtový prietok na päte stúpacieho potrubia teplej vody pre 12 bytov:

Pozn.: Výpočet so súčasnosťou odberu 4 zariaďovacích predmetov bol určený zámerne.

4. Výsledky merania

Merací modul KHS mini, ktorý bol nainštalovaný na prietokomeroch Kemper Control-plus zaznamenával cca 57 555 údajov za deň. Údaje pozostávali z maximálnych, minimálnych prietokov v litroch za minútu s ich priemernou hodnotou v danom intervale 3 sekúnd. Príklad nameraných hodnôt na päte stúpacieho potrubia pre 12 bytov je pre vybraný časový úsek v tabuľke 1. Merací modul zaznamenával aj objem vody v systéme, ktorý sa spotreboval v danom časovom intervale. Na obr. 5 a 6 je príklad nameraných údajov prietokov studenej a teplej vody od pondelka 22. 8. 2016 do štvrtka 25. 8. 2016. Na obr. 5 je definovaný maximálny prietok 22,5 l/min o 13:30 hod pre studenú vodu a jej minimálny prietok bol 0,7 l/min v ranných hodinách vybraných dní. Špičkový prietok teplej vody 22,5 l/min je podľa obr. 6 vo večerných hodinách počas týždňa okolo 18:53 hod.

Tab. 1 Príklad merania prietokov studenej a teplej vody na stúpacom potrubí

Dátum	Čas	Voda	θ(min) °C	θ(max) °C	θavg °C	Q(min) l/min	Q(max) l/min	Qavg l/min	V liter
10.9.2016	0:00:02	teplá	45,3	45,4	45,3	2,1	3,6	2,9	0,1
10.9.2016	0:00:02	studená	19,6	19,6	19,6	0	0	0	0
10.9.2016	0:00:05	teplá	45,3	45,3	45,3	2,1	4,3	3,6	0,1
10.9.2016	0:00:05	studená	19,6	19,6	19,6	0	0	0	0
10.9.2016	0:00:08	teplá	45,3	45,3	45,3	2,1	3,6	2,6	0,1
10.9.2016	0:00:08	studená	19,6	19,6	19,6	0	0	0	0
10.9.2016	0:00:11	teplá	45,2	45,3	45,2	2,1	3,6	2,6	0,1
10.9.2016	0:00:11	studená	19,6	19,6	19,6	0	0	0	0
10.9.2016	0:00:14	teplá	45,2	45,2	45,2	1,4	2,1	1,6	0
10.9.2016	0:00:14	studená	19,6	19,6	19,6	0	0	0	0
10.9.2016	0:00:17	teplá	45,2	45,2	45,2	2,9	3,6	3,3	0,1
10.9.2016	0:00:17	studená	19,6	19,6	19,6	0	0	0	0
10.9.2016	0:00:20	teplá	45,2	45,2	45,2	2,9	3,6	3,3	0,1
10.9.2016	0:00:20	studená	19,6	19,6	19,6	0	0	0	0
10.9.2016	0:00:23	teplá	45,1	45,1	45,1	2,9	4,3	3,3	0,1
10.9.2016	0:00:23	studená	19,6	19,6	19,6	0	0	0	0
10.9.2016	0:00:26	teplá	45,1	45,1	45,1	4,3	4,3	4,3	0,2
θ(min) – minimálna meraná teplota v °C, θ(max) – maximálna meraná teplota v °C, Q(min) – minimálny meraný prietok v l/s, Q(max) – maximálny meraný prietok v l/s, Qavg – priemerný meraný prietok v l/s, θavg – priemerná meraná teplota v °C

Náhodne boli vybrané aj dni víkendu od soboty 10. 9. 2016 do nedele 11. 9. 2016. Priebeh odberových špičiek prietoku studenej a teplej vody je na obr. 7 až 10. Z priebehu odberu vody na obr. 7 je zrejmé, že v sobotu o 19:30 hod bol na prívode studenej vody maximálny prietok 16,7 l/min. Zároveň na prívode teplej vody (obr. 8) bol o 21:30 hod maximálny prietok 10,7 l/min. V prípade nedele vybraného víkendu bol na prívode studenej vody (obr. 9) o 16:30 hod maximálny prietok 12,3 l/min, na prívode teplej vody o 21:30 hod maximálny prietok 8,7 l/min (obr. 10). Minimálne prietoky pre teplú vodu sú zaznamenané stálou konštantou prietoku 0,7 l/min.

Namerané hodnoty teploty studenej a teplej vody počas soboty a nedele sú uvedené na obr. 11 a 12. Studená voda v bytovom dome neklesla počas meraní pod 18 °C a jej maximálna teplota dosahovala hodnoty až okolo 24 °C. Časové intervaly vybraných údajov sa redukovali do celých hodín, ktoré sa rozdelili ešte do 30 minút v priebehu dňa.

Záver

Experimentálne meranie malo za úlohu preveriť teoreticky vypočítané prietoky studenej a teplej vody pre 12 bytových jednotiek s reálne nameranými prietokmi v päte stúpacieho potrubia. Vypočítané teoretické hodnoty podľa troch výpočtových postupov a namerané hodnoty špičkových prietokov sú uvedené v tab. 3.

Tab. 3 Porovnanie odmeraných prietokov Q_exp a výpočtových prietokov Q_D
na ležatom potrubí studenej a teplej vody pre 12 bytov

Potrubie – vodovod	STN 73 66 55 QD [l/s]	DIN 1988 – 300 QD [l/s]	Výpočtový program QD [l/s]	Experimentálne meranie Qexp [l/s]
Studená voda	1,77	1,28	1,47	0,375
Teplá voda	1,43	0,93	1,43	0,375

Maximálne prietoky studenej aj teplej vody boli cca 22,5 l/min, t.j. 0,375 l/s. Teoreticky vypočítané prietoky Q_D podľa STN, DIN a prietoky výpočtovým programom nie sú až také výrazné, hodnoty sú približne rovnaké. V prípade experimentálneho merania prietoku Q_exp studenej aj teplej vody vzhľadom na vypočítané hodnoty Q_D je však rozdiel evidentný, predstavuje dokonca menej ako 1/3 z teoreticky vypočítaných hodnôt prietokov.

Z vyššie uvedeného vyplýva, že skutočné reálne prietoky namerané v potrubí boli oveľa menšie ako teoreticky vypočítané hodnoty. Všeobecne je známa aj klesajúca spotreba vody v bytových domoch, čo potvrdzujú aj namerané prietoky. Meranie prietokov studenej a teplej vody v bytovom dome ako aj monitoring špičkových odberov je zatiaľ v rámci experimentov na začiatku, plánujú sa aj ďalšie merania na viacerých bytových domoch, ktoré sú nutné pre objektívne vyhodnotenie priebehu odberu a prietokov vody. V prípade, že sa potvrdia oveľa nižšie reálne hodnoty prietokov vody v potrubiach bytových domov, bude v budúcnosti možné prehodnotiť výpočtové metodiky návrhu dimenzií potrubia pre tento typ budov.

Článok vznikol na základe výskumného projektu Katedry TZB SvF STU v spolupráci so spoločnosťami REHAU a KEMPER, ktoré sa podieľali na dodaní meracích prístrojov, projektovej dokumentácie a koordinácii projektu a tiež v rámci vedeckého projektu Agentúry na podporu výskumu a vývoja na základe Zmluvy č. DS-2016-0030 a Ministerstvom školstva, vedy, výskumu a športu SR prostredníctvom grantu VEGA 1/0807/17.

Literatúra

1. Krafčík, M. – Peráčková, J.: Analýza spotreby studenej a teplej vody v bytových domoch. In: Zborník prednášok zo 17. konferencie s medzinárodnou účasťou Meranie a rozpočítanie tepla 2017. 9.–10. november 2017 Senec, str. 141–151, SSTP Bratislava, ISBN 978-80-89878-16-1.
2. STN 73 6655 Výpočet vodovodov v budovách.
3. STN EN 806-3 Technické podmienky na zhotovovanievodovodných potrubí na pitnú vodu vo vnútri budov – Časť 3: Dimenzovanie potrubia.
4. DIN 1988-300 Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen – Teil 300: Ermittlung der Rohrdurchmesser; TechnischeRegel des DVGW

Foto: autori

Pozn.: Dne 14. ledna 2018 byl na žádost autorů změněn název článku z původního Aká je spotreba studenej a teplej vody v bytovom dome v Bratislave?