Komentář ke Změně Z1 ČSN 75 5455 Výpočet vnitřních vodovodů

1 Úvod

V prosinci 2018 byla vydána Změna Z1 ČSN 75 5455 spočívající v úpravě přílohy B, přílohy C a přílohy G této normy. Do informativní přílohy B byl doplněn nový vztah pro stanovení výpočtového průtoku v přívodním potrubí vnitřního vodovodu v rodinných a bytových domech. V normativní příloze C byl upraven výpočet délkové tepelné ztráty úseku přívodního potrubí teplé vody. V souvislosti s úpravou normativní přílohy C musel být upraven také příklad výpočtu vnitřního vodovodu uvedený v informativní příloze G.

2 Nový vztah pro stanovení výpočtového průtoku

V ČSN 75 5455 se pro stanovení výpočtového průtoku Q_D [l/s] v přívodním potrubí vnitřního vodovodu v rodinných a bytových domech používá vztah:

(1)

kde je

Q_A

jmenovitý výtok jednotlivými druhy odběrných míst [l/s], podle tabulky 1;

n

počet odběrných míst stejného druhu (viz též tabulku 1);

m

počet druhů odběrných míst.

Tento výpočtový vztah byl odvozen ve 40. letech 20. století, kdy automatické zaznamenávání krátkodobých měřených průtoků trvajících několik sekund nebylo možné, a proto se při jeho odvození [1] vycházelo z počtu pravděpodobnosti [2], popř. z měření spotřeb vody [3].

Nový výpočtový vztah pro stanovení výpočtového průtoku Q_D [l/s] v přívodním potrubí vnitřního vodovodu v rodinných a bytových domech má tvar:

(2)

kde je

∑Q_A

součet jmenovitých výtoků Q_A [l/s] uvedených v tabulce 1.

Nový výpočtový vztah je v příloze B uveden pro ověření (příloha B je informativní). Jedná se o empirický výpočtový vztah odvozený na základě měření průtoků v bytových domech prováděných autorem a spolupracovníky Ing. Zdeňkem Jaroněm a Ing. Miroslavem Kucharikem v Bohumíně, Českém Těšíně a Brně. Průtoky v potrubí byly zaznamenávány každou sekundu. Výpočtové průtoky stanovené podle tohoto vztahu byly porovnány také s dostupnými výsledky měření průtoků provedeném ve Švýcarsku [4] a výpočtovými průtoky stanovenými podle zahraničních předpisů (zejména švýcarských směrnic W3). Výpočtové průtoky stanovené podle nového vztahu vycházejí u větších domů menší než podle vztahu (1) a lépe odpovídají skutečným krátkodobým špičkovým průtokům. Rovněž některé jmenovité výtoky výtokových armatur dosazované do nového výpočtového vztahu jsou oproti jmenovitým výtokům používaným při výpočtu podle vztahu (1) s odmocninou odlišné. Jmenovitý výtok 0,1 l/s pro výtokové armatury u umyvadel více odpovídá skutečnosti a jmenovitý výtok 0,3 l/s pro výtokové armatury s připojením na hadici na zahradě nebo v garáži zohledňuje dlouhodobější odběr vody u těchto výtokových armatur. Nový výpočtový vztah (2) nelze použít pro vnitřní vodovody s odběrnými místy o větší jmenovité světlosti než DN 15, např. s tlakovými splachovači záchodových mís.

Vztah (2) platí pro ∑Q_A > 0,3 l/s. Pokud je ∑Q_A ≤ 0,3 l/s, potom se uvažuje, že Q_D = ∑Q_A. U přívodu vody pro jeden byt, kde je ∑Q_A = 0,7 l/s až 0,9 l/s, vychází větší výpočtový průtok, a proto je možné uvažovat, že Q_D = 0,47 l/s.

2.1 Porovnání výpočtových průtoků se změřenými špičkovými průtoky

Porovnání výpočtových průtoků stanovených podle starého vztahu (1) a nového vztahu (2) se změřenými špičkovými průtoky je uvedeno v tabulce 2, ze které je patrné, že výpočtové průtoky stanovené podle nového vztahu (2) se u větších domů více blíží skutečným špičkovým průtokům. Nový vztah (2) umožňuje úspornější dimenzování potrubí vnitřních vodovodů. Protože podle vyhlášky č. 194/2007 Sb. je povolena teplota teplé vody 45 °C, dimenzuje se potrubí vnitřních vodovodů podle vztahů (1) a (2) na stav, kdy jsou odběrná místa zásobována pouze studenou nebo pouze teplou vodou. Jmenovité výtoky uvedené v tabulce 1 jsou tedy průtoky na výtoku z výtokové armatury. Proto se výpočtové průtoky pro potrubí přivádějící pouze studenou nebo pouze teplou vodu stanovené podle vztahů (1) a (2) od změřených špičkových průtoků více liší.

3 Upravený způsob stanovení délkové tepelné ztráty úseku přívodního potrubí

Oproti původnímu znění ČSN 75 5455 byl ve Změně Z1 upraven způsob stanovení délkové tepelné ztráty jednotlivých úseků přívodního potrubí uvedený v normativní příloze C normy. Pro přibližný výpočet byly v původním znění normy uvedeny tabulky délkových tepelných ztrát, jejichž hodnoty byly oproti skutečným tepelným ztrátám vyšší. Ve Změně Z1 jsou uvedeny nové tabulky s hodnotami součinitele prostupu tepla (ukázkou je zde tabulka 3), po jehož vynásobení rozdílem mezi teplotou vody v potrubí a teplotou vzduchu v okolí jeho tepelné izolace je možné stanovit délkovou tepelnou ztrátu potrubí pro jakýkoliv rozdíl teplot. Grafy pro přibližné stanovení délkové tepelné ztráty úseků potrubí pro vybrané rozdíly teplot zůstávají v platnosti.

Délková tepelná ztráta úseku přívodního potrubí q_t [W/m] se tedy pro každý úsek přívodního potrubí teplé vody stanoví podle vztahu:

(3)

kde je

U

součinitel prostupu tepla válcovou stěnou vztažený na jednotku délky [W/(m‧K)], který se stanoví podle vztahu (4), nebo např. podle tabulky 3;

θ_stř

střední teplota vody v přívodním potrubí [°C], např. 54 °C;

θ_vzd

teplota vzduchu v okolí tepelné izolace přívodního potrubí [°C], v nevytápěném sklepě např. 10 °C, v instalační šachtě např. 25 °C.

Součinitel prostupu tepla válcovou stěnou vztažený na jednotku délky U [W/(m‧K)] se stanoví podle vztahu:

(4)

kde je

α_i

součinitel přestupu tepla na vnitřním povrchu trubky [W/(m²‧K)], uvažuje se hodnota α_i = 6000 W/(m²‧K);

d_i

vnitřní průměr trubky [m];

λ_θ

součinitel tepelné vodivosti materiálu trubky nebo její tepelné izolace [W/(m‧K)], např. pro měď λ_θ = 372,0 W/(m‧K) a pro PPR λ_θ = 0,24 W/(m‧K);

d_z

vnější průměr vrstvy (trubky nebo její tepelné izolace) [m];

d_v

vnitřní průměr vrstvy (trubky nebo její tepelné izolace) [m];

α_e

součinitel přestupu tepla na vnějším povrchu tepelné izolace trubky [W/(m²‧K)] uvažuje se hodnota α_e = 10 W/(m²‧K), popř. hodnota přesnější stanovená výpočtem;

d_e

vnější průměr tepelné izolace trubky [m];

m

počet vrstev.

U potrubí z kovových materiálů je možné tepelně izolační vlastnosti materiálu trubky zanedbat a do vztahu (4) dosazovat pouze hodnoty součinitele tepelné vodivosti a průměrů tepelné izolace. Potom je možné zanedbat také výraz 1/(α_i ‧ d_i).

V souvislosti s novým stanovením délkové tepelné ztráty byl upraven také příklad výpočtu uvedený v informativní příloze G.

4 Závěr

Problematika dimenzování potrubí vnitřních vodovodů se v zahraničí i u nás stále vyvíjí. Vývoj metod výpočtu by měl směřovat k přesnějšímu stanovení průměrů potrubí tak, aby potrubí nebylo zbytečně předimenzováno. Výpočtové průtoky by měly, samozřejmě s určitou rezervou, odpovídat skutečným průtokům špičkovým. K tomu je však třeba provádět měření průtoků, a proto je příprava nových výpočtových vztahů pomalá.

Poděkování

Příspěvek je zpracován v rámci projektu „Měření spotřeby vody a špičkových průtoků v domovních vodovodech na Ostravsku“.

Další poděkování patří městu Bohumín, firmám Hamrozi, HP trend Ludgeřovice, Mgr. Pavlu Rubinovi a všem vlastníkům a správcům domů, kteří měření umožnili.

Literatura

• ČSN 75 5455 Výpočet vnitřních vodovodů.
• Změna Z1 ČSN 75 5455 Výpočet vnitřních vodovodů.
• W3 Richtlinien für Trinkwasserinstallationen. SVGW Zürich 2013.
• Vyhláška č. 194/2007 Sb., kterou se stanoví pravidla pro vytápění a dodávku teplé vody, měrné ukazatele spotřeby tepelné energie pro vytápění a přípravu teplé vody a požadavky na vybavení vnitřních tepelných zařízení budov přístroji regulujícími dodávku tepelné energie konečným spotřebitelům, ve znění pozdějších předpisů.

1. Kelting, O.: Richtlinien für die Berechnung der Kaltwasserleitungen in Hausanlagen. Časopis Das Gas- und Wasserfach 29/1940.
2. Schellenberg, H.: Projektieren und Berechnen sanitärer Installationen. Schweizerischer Spenglermeister- und Installateur-Verband.
3. Šneerov, A. I. – Spyšnov, P. A. – Svešnikov, I. P.: Sanitarno-techničeskoe oborudovanie zdanij. Strojizdat, Moskva 1949.
4. Christen, W.: Messungen Spitzenvolumenströme (gemäs Diagramm 1) und Folgen für die Berechnungen. VIGW – technische Wasserfachtagung 3. November 2011 in Zofingen.