Fontány a vodní hospodářství – 3. část. Řešení technologického zařízení vodních prvků

• 1. část. Kvalita vody, její vliv na vodní prvky
• 2. část. Průtočné vodní soustavy
• 4. část. Stavební úpravy a požadavky na energie

6 Řešení technologického zařízení vodních prvků

Průtočné vodní prvky se zdrojem podzemní vody

Řešení technologického zařízení vodních prvků, které je navázáno na trvalý průtok podzemní vody je v současné době na ústupu (viz kap. 4.1). Málo lokalit má dostatečnou vydatnost podzemní vody pro dosažení požadovaného estetického výrazu vodního prvku. Navíc hrozí kolísání průtoku v závislosti na klimatických změnách nebo při neodborném zásahu do zvodnělých vrstev (viz kap. 3). Voda po průtoku vodním prvkem odtéká buď do kanalizace, nebo do vodoteče. Zimní provoz musí zohlednit ochranu před poškozením vodního prvku mrazem. V některých případech se může v zimním období v místě výtoku vody efektní ledový sloup.

Pokud dojde během života vodního prvku ke změně vydatnosti zdroje vody, musí se soustava poměrně velkými náklady upravit. Původní soustava má nízké náklady na provoz (pokud se nemusí za odebranou vodu platit) a údržbu. Soustava bývá prakticky bez armatur. Každá taková soustava by měla mít vodoprávní rozhodnutí. Toto rozhodnutí je třeba obměňovat každých deset let. Uživatel by měl zvážit, zda množství odebrané vody nepřekračuje hodnotu, nad kterou je platba určena zákonem [4].

Obr. 19 Schéma průtočného vodního prvku zásobovaného podzemní vodou
1 – studna, 2 – přítok do vodního prvku, 3 – přepad do recipientu

Průtočné vodní prvky se zdrojem z vodních toků

Průtočné vodní prvky jsou součástí historických parkových úprav, vybudovaných kolem zámků (kap. 4.2). Kvalita vody závisí na klimatických a hydrologických poměrech toku, který je zásobuje vodou. V závislosti na ročním období se mění znečistění povrchu vody. Historická technická opatření vyžadují řádnou údržbu včetně odstraňování splavenin a rostlinné biomasy na jejich březích. V současné době mohou trpět nájezdy hlodavců, kteří poškozují doprovodné dřeviny a jejich nory mohou poškodit zemní hráze.

Obr. 20 Schéma vodního prvku zásobovaného z jezu bočním odběrem
1 – zdrž na toku, 2 – odběr vody, 3 – průtočný vodní prvek, 4 – přepad, 5 – podjezí

Vodní soustavy s cirkulací vody

Zdrojem vody pro vodní prvky s uzavřenou cirkulací vody bývají většinou veřejné nebo soukromé vodovody pro napouštění vodních prvků a pro doplňování ztrát vody odparem a ztrát při praní filtrů.

Vodní prvky s uzavřenou cirkulací vody bez doplňkové technologie

Systém uzavřené cirkulace vody bez doplňkové technologie (např. filtrace, úprava vody apod.) se používá výjimečně. Použije se v případě požadavku umístění atraktivního vodního prvku do velké přírodní nádrže, která je navíc průtočná s dostatečnou výměnou vody.

Soustava většinou obsahuje pouze ponorné čerpadlo s připojenou tryskou. Umístění čerpadla většinou vyžaduje vytvoření ochrany před vniknutím vodních živočichů nebo splavenin do soustavy.

Údržba takové soustavy je jednoduchá, spočívá v kontrole zanesení ochranných sít a odstranění zachycených nečistot. Použití tohoto systému v menších vodních nádržích je omezeno spíše estetickým dojmem. Pokud je čerpadlo s tryskou na očích návštěvníků, nebývá výsledný pohled na vodní prvek příliš elegantní.

Při umístění čerpadla v rozsáhlých vodních plochách může být s výhodou využito velkého výkonu čerpadla. Při návrhu je nutno počítat s ochranou sací strany čerpadla před vnikáním splavenin a živočichů do tělesa čerpadla. Obsluha musí mít relativně snadný přístup k soustrojí, musí být vyřešen přívod elektrické energie a ovládání. Výhodnější řešení bývá umístění čerpadla do břehové šachty se síty na vtoku a výtlak čerpadla vést po dně nádrže do místa výstřiku. Ovládání může být osazeno do pilířku na břehu.

Obr. 21 Schéma vodního prvku bez doplňkové technologie
Č – čerpadlo vodního prvku, Fo – fontána, VP – vodní prvek

Vodní prvky s uzavřenou cirkulací vody bez chemické úpravy vody

Uzavřená cirkulace vody bez chemické úpravy vody se používá pro vodní prvky, u kterých se předpokládá osazení menší nádrže rybami nebo jinými vodními živočichy. Soustava sestává z předfiltru, čerpadla a filtračního zařízení, které může být doplněno UV filtrem. Odběr vody z nádrže může být buď přepadem (obr. 7) nebo se skimmerem v kombinaci s odběrem vody ze dna nádrže. Pro staré historické nádrže se převážně používá odběr vody různě maskovaným nebo viditelným přepadem. Použití skimmeru je pro historické objekty velmi problematické proto, že se obtížně skrývají a do začátku 20. století se nepoužívaly.

Ve strojovně na obr. 22 je umístěno filtrační zařízení, přes které je vody dopravována čerpadlem přímo do trysek. Podle zanesení filtrů se mění množství vytékající vody, a tím tvar výtoků vody. Předfiltr čerpadla se rychle ucpává splaveninami (zejména psími chlupy, protože majitelé psů je v jezírku nechávají v horkých dnech koupat). Zachycená plstnatá vrstva na sítu se musí velmi často čistit.

Obr. 22 Schéma vodního prvku s uzavřenou cirkulací vody bez chemické úpravy
Č1 – čerpadlo okruhu filtrace, Č2 – vodního prvku, PF – předfiltr, Č3 – čerpadlo odvodnění strojovny, F – filtrace, E – elektro ventil, Fo – fontána, Oa – ochranná armatura, P – přepad, VP – vodní prvek, V – ventilátor, H1 – snímač min. hladiny, H2 – snímač max. hladiny

Vodní prvky s uzavřenou cirkulací vody s kompletní úpravou vody

Vodní prvky s uzavřenou cirkulací vody s kompletní úpravou vody se používají pro nádrže s relativně malým objemem vody, kde je hlavní funkcí vodního prvku estetický dojem z čisté vody a čistých povrchů polévaných vodou.

Klasická soustava vodních prvků s uzavřenou cirkulací vody s chemickou úpravou vody sestává z akumulační nádrže, předfiltru, čerpadla, dávkovacího zařízení chemikálií a filtračního zařízení, které může být doplněno UV filtrem. Odběr vody z nádrže bývá přes přepad s lapačem splavenin do provozní akumulační nádrže. Při odběru vody skimmerem v kombinaci s odběrem vody ze dna nádrže odpadá provozní akumulační nádrž. S tím souvisí problém ucpávání předfiltru čerpadla a nutnost častého čištění předfiltru. Technologické zařízení bývá buď ve speciálně zřízené podzemní strojovně, nebo ve sklepě s vodním prvkem sousedící budovy.

Správné řešení je složeno ze dvou hydraulicky oddělených okruhů. Filtrační okruh sestává z čerpadla s předfiltrem, filtru, dávkování chemikálií (úprava pH a dezinfekce vody) a ohřívače vody. Ohřívač vody se použije v případě celoročního provozu vodního prvku. Okruh vodního prvku sestává z čerpadla s předfiltrem a ochozem s regulačním ventilem pro úpravu průtoku vody tryskou. Pokud je vodní prvek osazen více výtoky musí se uvážit jejich propojení a způsob regulace jednotlivých trysek. Požadují-li se rozdílné efekty na jednotlivých tryskách, použije se více čerpadel nebo se pro každou trysku osadí ve strojovně samostatné ovládání.

Spojení obou okruhů do jedné hydraulické soustavy je nevhodné. Požadavek zadavatele na úspornější řešení technologie může znehodnotit estetický dojem vodního prvku. V závislosti na zanášení filtru se snižuje průtok tryskou a výška výtrysku vody.

Odběr vody z vodního prvku bývá přepadem do akumulační nádrže přes lapač splavenin. Z nádrže se voda odebírá jak pro filtrační okruh, tak pro okruh vodního prvku. Hladina vody v akumulační nádrži je ovládána hladinovými spínači (napouštění vody, nahrazení odpařené vody, nahrazení objemu vody při praní filtru). Napouštění vody do akumulační nádrže je buď automatické pomocí elektro uzávěru nebo manuálně. Akumulační nádrž musí být vybavena přepadem, který zajistí odtok vody v případě poruchy elektro uzávěru a během přítoku srážkové vody do vodního prvku.

Odvodnění podzemní strojovny bývá převážně pomocí čerpadla, protože podlaha strojovny bývá většinou pod úrovní zpětného vzdutí vody v kanalizaci [5]. Toto čerpadlo, ventilátor větrání a čidlo zaplavení strojovny musí být v trvalém provozu včetně zimního období, kdy je vodní prvek odstaven z činnosti. Nesmí být vypnuto hlavním vypínačem zařízení. Nucené větrání strojovny se zapíná před vstupem do podzemí zároveň s osvětlením strojovny.

Obr. 23 Schéma vodního prvku s podzemní strojovnou, fontána Mírnosti – kompletní úprava vody
Č1 – čerpadlo okruhu filtrace, Č2 – čerpadlo vodního prvku, Č3 – čerpadlo odvodnění strojovny, DČ – dávkovací čerpadlo, EV – elektrouzávěr ovládání hladiny, F – filtr, H1 – snímač min. provozní hladiny, H2 – snímač max. provozní hladiny, H3 – snímač havarijní hladiny, H4 – snímač zatopení strojovny, O – ohřívač vody, V – ventilátor

Obr. 24 Fontána Mírnosti v zimě, Brno

Obr. 25 Fontána Mírnosti, Brno

Technologie fontány Mírnosti v Brně je navržena podle požadavku architekta tak, že hladina vody je níže než vlastní dlouhá výtoková tryska. V okruhu je zařazen ohřívač vody, který umožňuje provoz vodního prvku i v zimě do průměrné denní teploty vzduchu −5 °C, ohřívač zapíná při teplotě vody 5 °C. (obr. 24, 25). Cirkulační okruh je v provozu po dobu 24 hod. (kromě technologické přestávky při obsluze zařízení). Pokud existuje předpoklad přílivu ledového vzduchu, musí provozovatel vodního prvku vodu z vodního prvku vypustit. Problémy s provozem bývají v létě, kdy se musí 1mm štěrbina často pročisťovat. Narůstají na ní biologické nárůsty, bylo by třeba doplnit nárazové nadávkování biocidního prostředku obdobně jako se řeší úprava vody v provozech plaveckých bazénů. Kanalizace v okolí vodního prvku je velmi hluboká a nehrozí zaplavení strojovny vzdutou vodou.

Obr. 26 Litomyšl, pedagogická škola

Obr. 27 Litomyšl, strojovna

Technologie vodního prvku z obrázku 26 využila výhody blízkého sklepa v pedagogické škole. Přístup do strojovny je pro obsluhu velmi příznivý. Vodní prvek je na základě požadavku architekta doplněn o vzduchovací rošt. Vlastní nádrž je provedena z povětrnosti odolné oceli, která se vyznačuje hnědou barvou. Po dobu provozu se ve vodě neobjevilo zvýšené množství železa a ani na povrchu nerezového roštu kolem nádrže se nevytváří hnědé skvrny.

Vodní prvky s uzavřenou cirkulací vody s kompletní úpravou vody a se zdrojem podzemní vody

Vodní prvky s kombinací zdrojů vody se vyskytují velmi sporadicky (obr. 28, 29 a 30). Při návrhu řešení se musí zabránit možnosti znečistění pitné vody ve veřejném vodovodu [6]. Příkladem může být v roce 2010 rekonstruovaný Pramen zdraví v Brně, mezi ulicemi Husovou a Studánkou.

Obr. 28 Schéma vodního prvku s podzemní strojovnou – kombinace pitné a provozní vody
Č1 – čerpadlo okruhu filtrace, Č2 – čerpadlo odvodnění strojovny, DČ – dávkovací čerpadlo, EV1 – elektrouzávěr ovládání hladiny, F – filtr, SH1 – snímač min. provozní hladiny, SH2 – snímač max. provozní hladiny, SH3 – snímač zatopení strojovny, V – ventilátor, NA – nášlapná armatura

Zdrojem vody je jednak původní pramen z vydatností udávanou v roce 1836 cca 0,27 l/s, který je dnes doplňován vodou z veřejného vodovodu. Vydatnost původního pramene silně kolísá v souvislosti s postupným zpevňováním povrchů nad pramenem. V návaznosti na urbanizaci této části města nad pramenem nelze v současné době vytékající vodu považovat za pitnou. Koncem devatenáctého století byla studánka uzavřena vzhledem k výskytu tyfu v přilehlých ulicích. Nákazu zavinila (podle tehdejších znalců) vadná kanalizace v Biskupské ulici a na Petrově. Voda z původního pramene je svedena do akumulační nádrže v nově vybudované podzemní strojovně (na obr. 29 je vlevo od nadzemního objektu patrný vstupní poklop). Přívod a odvod vzduchu je na obrázku vedle poklopu. Ve strojovně je do akumulační nádrže přivedena voda z veřejného vodovodu v souladu s požadavky ČSN EN [5].

Vlastní pramen je připojen na veřejný vodovod. Pitnou vodu si do prameníku pouští návštěvník nášlapnou armaturou (viz obr. 30). Veřejnost má k prameníku časově omezený přístup, vnitřní prostor objektu je uzavírán litinovou mříží. Vodou se tak zbytečně neplýtvá v době, kdy je prameník nepřístupný pro veřejnost.

Při návrhu rekonstrukce objektu bylo třeba dodržet požadavek vyhlášky na odvodnění staveb přednostně vsakováním [7]. Objekt včetně strojovny a okolních úprav je odvodněn vsakováním.

Vsakování je řešeno podle ČSN [8] vsakovací šachtou. Vsakovací šachta je umístěna v přilehlé zeleni pod svahem a při případném zaplnění je voda vyvedena poklopem (mříží) na povrch terénu. Mříž slouží zároveň jako prvek přívodu a odvodu vzduchu z odvodňovacího potrubí strojovny.

Obr. 29 Studánka, Brno

Obr. 30 Prameník Studánky s nášlapnou armaturou

Literatura

1. ČSN 73 6615 Jímání podzemní vody
2. ČSN 75 5401 Navrhování vodovodních potrubí
3. https://www.prazskekasny.cz/zpivajici-fontana-u-kralovskeho-letohradku/
4. Zákon č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů
5. ČSN EN 1717 (75 5462) Ochrana proti znečistění pitné vody ve vnitřních rozvodech a všeobecné požadavky na zařízení na ochranu proti znečistění zpětným průtokem
6. ČSN 75 9010 Návrh, výstavba a provoz vsakovacích zařízení srážkových vod
7. Vyhláška č. 268 o technických požadavcích na stavby
8. ČSN 75 9010 Návrh, výstavba a provoz vsakovacích zařízení srážkových vod