Zabezpečenie kvality a hygieny pitnej vody v budovách: Pasívne systémy

1. Úvod

Jednou zo základných vlastností kvalitnej pitnej vody je jej teplota. Aj kvalitná hygienicky nezávadná čistá voda nemusí byť chutná a osviežujúca, ak nemá optimálnu teplotu. Vodovod v budove distribuuje studenú aj teplú vodu s teplotou vody v rozmedzí od 15 °C (SV) až po 55 °C (TV), čo predstavuje riziko množenia rôznych baktérií, napr. Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, alebo rodu Legionella.Vysoká teplota vzduchu v interiéroch budov a v inštalačných priestoroch, kde sú vedené potrubia s pitnou vodou, predstavujú osobitnú výzvu pre špecializovaných projektantov, realizátorov a prevádzkovateľov budov. Čoraz častejšie sa stretávame s problémom prehrievania studenej pitnej vody v nových viacpodlažných budovách s rozsiahlymi vodovodnými systémami, o čom svedčí nespokojnosť ich užívateľov.

Obr. 1 Vplyv teploty vody na rozmnožovanie baktérie Legionella pneumophila

Podľa Vyhlášky MZ SR č. 91/2023 Z. z. [2] je odporúčaná teplota studenej pitnej vody 10 až 12 °C. Je to reálne dosiahnuteľné, ak bežne privádzame vodu z verejného vodovodu do budovy s teplotou už okolo 15 °C? V súčasnosti sa teplota studenej pitnej vody v budovách na odbernom mieste vo výtokovej armatúre pohybuje bežne od 18 do 28 °C, pri stagnácii nad 2 hodiny aj nad 30 °C, čo nezodpovedá požiadavke platnej vyhlášky. Aj podľa STN EN 806-2 platí požiadavka: po 30 s po úplnom otvorení výtokovej armatúry nemá byť teplota studenej vody vyššia než 25 °C. Táto teplota je kompromisom medzi hygienickou požiadavkou – znížiť riziko rozmnožovania baktérií a patogénov vo vodovodnom potrubí ktoré je najvyššie od 25 až 45 °C, (Obr. 1) a zvýšenou tepelnou záťažou v budovách jednak z vonkajšieho externého prostredia ale aj z vnútorného prostredia. Tieto vysoké tepelné záťaže predstavujú rôzne zdroje tepla, elektroinštalácie, vykurovacie sústavy, vetracie a klimatizačné zariadenia a pod. Cieľom návrhu a prevádzky rozvodov studenej vody je zabrániť prehrievaniu studenej vody nad 25 °C, optimálne do 20 °C.

Základnými kritériami zachovania kvality a hygieny pitnej vody – studenej aj teplej sú na prvý pohľad jednoduché požiadavky:

• voda musí prúdiť a je potrebné zabrániť stagnácii,
• studená voda musí zostať studená,
• teplá voda musí zostať teplá.

Nežiadúce zvyšovanie teploty pitnej vody v budovách spôsobuje:

• narastajúce teplota v budovách vplyvom klimatických zmien,
• nedostatočná izolácia potrubia studenej aj teplej vody (SV, TV),
• nevhodné vedenie potrubia v blízkosti potrubia teplej vody a cirkulácie (TV, C), resp. potrubí vykurovania, napr. v šachtách, drážkach, predstenách a pod.,
• stagnácia vody v potrubí (nežiadúce tepelné zisky).

Ako zabrániť prehrievaniu studenej vody?

Technické opatrenia môžeme rozdeliť do 2 skupín:

• pasívne – tepelné izolácie, dostatočná vzdialenosť od teplovodných potrubí, samostatné šachty (pre chladiace a teplovodné potrubia) a pod.,
• aktívne – preplachovanie, cirkulácia, chladenie rozvodov studenej vody.

1. Tepelné izolácie potrubia studenej vody

Základnou požiadavkou proti prehrievaniu studenej pitnej vody a zároveň proti kondenzácii vodných pár na povrchu potrubia je dostatočná kvalita a hrúbka tepelnej izolácie. Doposiaľ nemáme na rozdiel od rozvodov vykurovania a teplej vody [3] predpísané hrúbky tepelných izolácií pre rozvody studenej vody v budovách. Vzhľadom na široký výber technických izolácií v TZB sa musia na rozvody studenej vody podobne ako na všetky chladiace potrubia a zariadenia navrhovať tepelné izolácie s uzavretou bunkovou štruktúrou a s vysokou hodnotou súčiniteľa difúzneho odporu µ, napr. z kaučuku. Odporúčané hrúbky izolácie potrubí studenej pitnej vody podľa DIN 1988-200:2012 – 05 sú v Tab. 1.

Ako sa v tabuľke uvádza, v inštalačných šachtách, nad podhľadom, v podlahe vedľa potrubí teplej vody alebo vykurovania v interiéri budov s teplotou prostredia ≥ 25 °C sa odporúča izolovať potrubie studenej vody hrúbkou izolácie v pomere k priemeru potrubia 1:1.

2. Inštalácie potrubí podľa TNI CEN/TR 16355

Pri bežných distribučných systémoch vodovodu v budove sa najčastejšie vedú potrubia studenej pitnej vody, teplej vody a cirkulácie spoločne či už na spoločných závesoch pod stropom, alebo nad podhľadmi, v stenách, priečkach, predstenových konštrukciách alebo v podlahe. Základné požiadavky pre navrhovanie trasovania potrubí studenej vody uvádza technická informácia TNI CEN/TR 16355 [4], ktorá bola vypracovaná k požiadavkám ku kmeňovej norme navrhovania vodovodov v budovách STN EN 806 [5]. Vybrané zásady vedenia potrubia vodovodu z hľadiska hygienických požiadaviek a hlavne trasovania potrubia studenej vody podľa TNI CEN/TR 16355 sú na Obr. 2 až 4. V praxi sú však tieto vzdialenosti často fyzicky nedosiahnuteľné. Pri nedodržaní týchto vzdialeností je nevyhnutné použiť nadštandardnú izoláciu (napr. s λ_θ ≤ 0,035 W/(m.K).

a)

b)

Obr. 2 Minimálna vzdialenosť medzi súbežne vedeným potrubím pitnej vody a rúrkami teplej vody
a – v stene, b – v podlahe

A – minimálna vzdialenosť pri stene s omietkou 125 mm, pri betónovej stene 200 mm,
B – minimálna vzdialenosť pre podlahu s dlažbou 125 mm, pre betónovú podlahu 200 mm
1 – potrubie studenej vody, 2 – teplovodné potrubie, 3 – stena (podlaha) [4]

Obr. 3 Potrubie pitnej vody v prípade podlahového alebo stenového vykurovania
C – minimálna vzdialenosť podľa Tab. 2
1 – tepelná izolácia potrubí, 2 – podlahové alebo stenové vykurovanie,
3 – potrubie s pitnou vodou, 4 – stena [4]

Obr. 4 Potrubia pitnej vody v inštalačnej šachte
1 – potrubie pitnej vody, 2 – teplovodné potrubie, 3 – miestnosť, 4 – inštalačná šachta, 5 – oddelená „studená“ šachta [4]

Tab. 2 Odporúčané minimálne vzdialenosti medzi potrubiami pitnej vody v podlahe a podlahovým vykurovaním (k Obr. 3)

3. Problém vedenia pripájacích potrubí pod omietkou a v predstenách

Najčastejšie sa vedie potrubie studenej vody v blízkosti (súbežne) s potrubím teplej vody, pričom je prívod teplej vody zabezpečený cirkuláciou, udržiavajúcou teplotu TV nad 50 °C. Práve cirkulácia teplej vody predstavuje stály prívod tepla aj do nástenných výtokových armatúr, napr. zmiešavacích batérií, kde sa studená voda prehrieva, Obr. 5a. V prípade, že sa cirkulačný okruh prevádzkuje s teplotami ≥ 60 °C , ako napr. v nemocniciach, hrozí aj nebezpečenstvo popálenia z povrchu nástenných armatúr. Ako je zrejmé z Obr.5a, je možné namerať pri uzavretej armatúre teplotu 46 °C a vyššiu. Ďalej môže dochádzať k prenosu tepla na stranu studenej vody, pretekaniu teplej vody do studenej, vyššej opotrebovateľnosti armatúr a vyššiemu riziku kontaminácie mikroorganizmami. Podľa skúseností ani pri podomietkových variantoch sprchových armatúr neznižuje tento spôsob pripojenia hygienické riziko – práve naopak, vedením tepla sa závažne môže preniesť aj do studenej pitnej vody. Počas stagnácie odberu v noci sa môže studená voda ohriať na 33 °C a viac, čo môže podporiť nárast mikroorganizmov.

a)

b)

c)

Obr. 5 Uzavretá nástenná armatúra so sériovým pripojením studenej a teplej vody napr. cez dvojité prietokové nástenky počas stagnácie v noci prehreje teplotu studenej vody bežne nad 30 °C
a – nameraná teplota na povrchu pákovej zmiešavacej batérie 46 °C, b – sériové pripojenie SV a TV pomocou dvojitých násteniek, c – dvojitá nástenka [9]

Na základe uvedených fyzikálnych súvislostí sa preto pre studenú vodu bez obmedzenia odporúča pre nástenné a podomietkové armatúry používať radové (sériové) aj okruhové pripojenia s dvojitými nástenkami Obr. 6b, 6c, pre teplú vodu sa však toto pripojenie neodporúča, vhodnejšie je pripojiť sa pomocou jednoduchej nástenky – jednoduchým pripojením s tzv. ochladzovacím úsekom (odbočkou) s dĺžkou 8 až 10× DN potrubia, Obr. 7a. V stojančekových armatúrach sa dá minimalizovať hygienické riziko aj v prípade rekonštrukcií tak, že sa pripájacie potrubie teplej vody vedie v tvare U pred stenou smerom nahor, Obr. 7b.

a)

b)

c)

Obr. 6 Spôsoby vedenia pripájacích potrubí vodovodu
a – pomocou T kusov, b – sériové, c – okruhové

a)

b)

Obr. 7 Ochladzovací úsek nástennej armatúry
a – pre nástennú armatúru, b – pre stojančekovú armatúru [9]

Obr. 8 Príklad optimalizácie pripojenia studenej vody a teplej vody s cirkuláciou pre nástennú armatúru: studená voda s prietokovou dvojitou nástenkou, teplá voda ako krátka odbočka [9]

Optimálne pripojenie studenej a teplej vody je na Obr. 8, kde je studená voda pripojená cez dvojitú a teplá cez jednoduchú kotviacu nástenku.

Meracie experimentálne štúdie ukazujú, že chladiace úseky s dĺžkou 8–10 × DN môžu zabrániť kritickému prenosu tepla cez armatúru do studenej pitnej vody a tým sa pri riadnej prevádzke systému zníži alebo do značnej miery odstráni opísané hygienické riziko, Obr. 7, 8. Pri systémovom riešení potrubia vodovodu a kotvenia armatúr do steny alebo predstenovej konštrukcie sú v súčasnosti na trhu aj prefabrikované hygienické boxy pre pripojenie studenej a teplej vody v zmysle hygienických požiadaviek, Obr. 9, 10. Studená voda sa privádza do dvojitej nástenky sériovým pripojením zdola, teplá voda cirkuluje v hornej časti hygienického boxu, pripojená cez jednoduchú odbočku. Potrubia studenej a cirkulujúcej teplej vody vedieme podľa možnosti v čo najväčšej vzdialenosti od seba, napr. studenú vodu nad podlahou v blízkosti kanalizácie a teplú vodu vyššie nad výtokovými armatúrami, Obr. 9c. Pri takomto riešení a pravidelnom odbere vody bez stagnácie môžeme zaručiť, že studená voda bude studená a teplá ostane teplou.

a)

b)

c)

Obr. 9 Hygienický box „TECEflex“, pre studenú a teplú vodu v zmysle hygienických požiadaviek
a – ako jednodielny prvok, b – do predstenovej inštalácie na spoločnej kotviacej lište, c – schéma zapojenia [13]

a)

b)

Obr. 10 Hygienický box f. Kemper pre studenú a teplú vodu v zmysle hygienických požiadaviek
a – izolovaný hygienický box pod omietku alebo do predsteny, b – schéma zapojenia [14]

4. Problém stagnácie vody v potrubí

V budovách, kde sú miestnosti alebo časti budov ako sú napr. neprevádzkované byty, hotelové izby a pod. a voda sa z odberných miest neodoberá, hrozí hygienické riziko. Aj napriek tomu, že sa dodržia odporúčané hrúbky izolácie potrubia studenej pitnej vody a tiež minimálne vzdialenosti od potrubia TV, C a vykurovania, počas stagnácie sa studená voda rýchlo ohrieva. Podľa Obr. 11 sa pri izolácii 1:1 studená pitná voda so začiatočnou teplotou 10 °C ohreje na teplotu 20 °C po 11 hodinách alebo 7 hodinách. Normatívne hygienicky kritický limit 25 °C sa dosiahne pri teplote okolia 24 °C po 19 hodinách stagnácie. Pri polovičnej hrúbke izolácie sa časové rozpätie skracuje na 7,5 alebo 12 hodín (Obr. 12). Väčšia hrúbka izolačnej vrstvy preto prináša len oneskorenie, ale problém nerieši [6]. Okrem toho začiatočná teplota studenej vody privedenej do objektu sa často pohybuje už nad 15 °C, pričom teplota vzduchu v šachte môže byť väčšia než 30 °C, takže čas prehrievania sa skráti. Počas noci sa môže studená voda ohriať v letnom období aj nad 30 °C už za 2 hodiny, čo môže podporiť nárast mikroorganizmov.

Obr. 11 Prehrievanie studenej vody (10 °C) v izolovanom potrubí so 100% izoláciou v šachte s teplotou 20 °C (zelená) a 24 °C (fialová) [6]

Obr. 12 Prehrievanie studenej vody (10 °C) v izolovanom potrubí s 50% izoláciou v šachte s teplotou 20 °C (zelená) a 24 °C (fialová) [6]

5. Oddelené šachty – studená a teplá

Jedným z účinných spôsobov tzv. pasívneho riešenia – eliminovať nežiadúci prenos tepla do potrubia so studenou vodou je oddeliť toto potrubie od teplovodných potrubí deliacou stenou podľa Obr. 4, alebo navrhovať samostatné oddelené šachty pre teplonosné a chladiace potrubia. V súčasnosti sa navrhujú spoločné šachty podľa Obr. 13, kde sú vedené všetky potrubia vodovodu, vykurovania, kanalizácie a tiež vetrania spoločne tesne vedľa seba bez rozdielu teploty teplonosnej alebo chladiacej látky. Bolo by však vhodnejšie viesť potrubia samostatne podľa teploty prúdiacich látok a vytvoriť samostatnú, tzv. „studenú“(chladiacu) a samostatne „teplú“ (teplovodnú) šachtu, Obr. 14.

Obr. 13 Súčasný stav: všetky potrubia spolu, zľava doprava: prívodné a vratné potrubie vykurovania, potrubie cirkulácie TV a potrubie TV, odsávacie vetracie potrubie; studená pitná voda, odpadové kanalizačné potrubie; izolácie potrubia podľa predpisov [7]

Obr. 14 Optimalizovaný stav: samostatné šachty (teplá/studená voda) chránené pred prenosom tepla a / alebo zvýšením teploty nad kritickú hranicu > 20/25 °C, ľavá šachta: odsávacie vetracie potrubie, studená pitná voda, odpadové kanalizačné potrubie; pravá šachta: potrubie TV a potrubie cirkulácie TV, prívodné a vratné potrubie vykurovania; izolácie potrubia podľa predpisov [7].

Záver

Hygiena a tým aj zachovanie kvality pitnej vody evidentne na mnohých miestach ešte nie je pod kontrolou. Už niekoľko rokov pribúdajú správy o kritických nálezoch, najmä v nemocniciach a opatrovateľských ústavoch, s kontamináciou nežiaducimi baktériami, napríklad Legionella pneumophila alebo Pseudomonas aeruginosa – a stále viac v potrubných systémoch na studenú pitnú vodu. V starších budovách, kde boli potrubia vedené v drážkach a v menej vyhriatych miestnostiach, bola teplota studenej vody zachovaná. V súčasnosti sa jej teplota v moderných budovách zvyšuje a v odberných miestach na výtokoch nemá požadovanú teplotu. Aj pri nesprávnom návrhu dimenzií potrubí (napr. zjednodušená metodika dimenzovania podľa STN EN 806-3) dochádza k predimenzovaniu priemeru potrubia. Príliš veľké priemery vedú k väčšiemu objemu vody, dlhšiemu času zdržania (stagnácii) vody a tým k rýchlejšiemu prehrievaniu. Možností preventívnych opatrení je viacero – sú to tzv. pasívne alebo aktívne technické riešenia. Pasívne riešenia, uvedené v článku sú menej nákladné, pri aktívnych systémoch, akým je nútená cirkulácia alebo chladenie pitnej vody sa zvyšujú aj energetické požiadavky.

Článok bol spracovaný v rámci projektu VEGA č. 1/0482/25.

Literatúra

1. Smernica EP a Rady EÚ č. 2020/2184 zo 16. decembra o kvalite vody určenej na ľudskú spotrebu.
2. Vyhláška MZ SR č. 91/2023 Z. z., ktorou sa ustanovujú ukazovatele a limitné hodnoty kvality pitnej vody a kvality teplej vody, postup pri monitorovaní pitnej vody, manažment rizík systému zásobovania pitnou vodou a manažment rizík domových rozvodných systémov.
3. Vyhláška MH SR č. 14/2016 Z. z., ktorou sa ustanovujú technické požiadavky na tepelnú izoláciu rozvodov tepla a teplej vody.
4. TNI CEN/TR 16355: Preventívne opatrenia proti rozmnožovaniu baktérie Legionella vo vodovodných potrubiach na pitnú vodu vnútri budov.
5. STN EN 806: Technické podmienky na zhotovovanie vodovodných potrubí na pitnú vodu vnútri budov. Časť 1. Všeobecne, Časť 2. Navrhovanie, Časť 3. Dimenzovanie potrubia – zjednodušená metóda, Časť 4. Montáž, Časť 5. Prevádzka a údržba.
6. Schulte, W.: Planungspraxis für Trinkwassergüte in Gebäuden. In: C. Kistemann, Schulte W., Rudat K., Hentschel W., Häußermann D. (Hrsg.): Gebäudetechnik für Trinkwasser, Springer Verlag Berlin, S. 167–275, 2012.
7. Schauer C. et al.: Hygiene in Potable Water Installations in Buildings. European Guidebook No 30 – 2019. Brussels, Belgium. 2019.
8. Exner M.: Hygiene in Trinkwasser-Installationen. Erfahrungen aus Deutschland. Legionellen – Fachgespräch, 2009.
9. Aplikační technika – 2. vydání. Svazek II: Plastové potrubní systémy, předstěnová a odvodňovací technika. Viega Attendorn, 2017.
10. DIN 1988-200:2012 – 05 Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen – Teil 200: Installation Typ A (geschlossenes System) – Planung, Bauteile, Apparate, Werkstoffe; Technische Regel des DVGW.
11. Peráčková, J.: Pitná voda – potravina č. 1. Ako si udržať jej kvalitu v budove? In: TZB Haustechnik, 03/2019
12. Macková, D.–Peráčková, J.: Zabezpečenie hygieny pitnej vody v pripájacom potrubí vodovodu. In: TZB Haustechnik, 05/2019.
13. Technické podklady f. TECE.
14. Technické podklady f. KEMPER.