Zkoušení vodovodních baterií

Vodovodní baterie je koncovým prvkem vodovodního rozvodu, se kterým se každý z nás setkává denně v domácnosti, zaměstnání, ve škole, na sportovištích, v restauracích apod. Původní nepestrá nabídka byla již dávno nahrazena rozmanitou paletou provedení ať už po stránce designu, použitých materiálů nebo konstrukce ovládání. Ta je navíc umocněna konjunkturou nové výstavby, popř. rekonstrukcí koupelen a sociálních zařízení ve starší bytové zástavbě. Široká nabídka přichází k zákazníkovi v podobě záplavy koupelnových a kuchyňských studií, supermarketů či specializovaných obchodů.

Orientace v tak širokém sortimentu není jistě nijak jednoduchá a ne vždy platí, že čím dražší výrobek, tím lepší kvalita. Čtenáře - koncového uživatele, obchodníka, případně pracovníka instalatérské firmy snad zaujme několik informací týkající se požadavků na tyto výrobky z hlediska funkčnosti, bezpečnosti a zdravotní nezávadnosti ze zorného úhlu laboratoře, instituce, která provádí zkoušení těchto výrobků před uvedením na trh.

Přestože bych se rád nejvíce věnoval v tomto článku zkušebnictví, nelze na úvod nezmínit alespoň stručně legislativní rámec celé problematiky. Pro celou oblast vodovodních baterií je vydána řada evropských norem a ty jsou zapracovány do české normalizace jako normy ČSN EN. Doposud žádná z nich není tzv. harmonizovaná se stavební směrnicí (Construction Product Directive 89/106), což v praxi znamená, že baterie spadají pod národní legislativu. V případě České republiky je to Nařízení vlády č. 163/2002, ve znění Nařízení vlády 312/2005. Zde je (Příloha 2, položka 7/9) stanoven postup posuzování shody podle §5. To v praxi znamená, že každý výrobek na trhu by měl být opatřen tzv. "Prohlášením o shodě", které zaručuje, že výrobek byl odborně posouzen po funkční a bezpečnostní stránce a že zároveň splňuje požadavky na zdravotní nezávadnost.

Ačkoliv u řady stavebních výrobků je tento postup a tyto požadavky již víceméně automatické, vodovodní baterie patří do kategorie, kde splnění této povinnosti je spíše výjimkou. Snad proto, že potenciální rizika spojená s užíváním jednotlivé té které baterie nejsou možná tak kritická, ale uvědomíme-li si "masovost" v použití tohoto výrobku (nejen domácnosti, ale i veřejné služby jako restaurace, potravinářské provozy, nemocnice), stojí tento stav minimálně za zamyšlení. Pro soukromého uživatele je důležitý jiný aspekt: schopnost doložit prohlášení o shodě nejen naplňuje literu zákona, ale i dává jistou záruku, že výrobce (dovozce, obchodník) je s danou problematikou obeznámen, byl nucen se jí zabývat a že uživatel dostává do rukou výrobek nejen bezpečný, ale i plně funkční, spolehlivý, zdravotně nezávadný a že jeho vynaložené prostředky naplní jeho očekávání.

Zdravotní nezávadnost

Z hlediska zdravotní nezávadnosti musí vodovodní baterie splnit požadavky Vyhlášky č. 409/2005 (Výrobky pro styk s pitnou vodou). Zde je legislativa zcela postavena na národní úrovni a její splnění by mělo být striktně vyžadováno. Při zkoušení to znamená ověření především materiálové báze kovového těla baterie. Kritickým parametrem obvykle bývá v těchto případech obsah těžkých kovů, především olova, v mosazné slitině. Olovo bývá běžnou součástí slitiny jako příměs, zlepšující obrobitelnost polotovaru, ale jeho koncentrace ve vodném výluhu nesmí překročit limit požadavku pro pitnou vodu. Zkoušky se tak provádějí buď stanovením složení slitiny pomocí rentgenové fluorescenční spektroskopie (zda se jedná o vyhláškou povolené složení či nikoliv) nebo provedením přímo výluhového testu. Součástí některých kuchyňských baterií může být výsuvná sprcha připojená pomocí plastové nebo pryžové flexibilní hadice, jejichž materiál opět podléhá zkoušení na zdravotní nezávadnost. Součástí je i kontrola organoleptických vlastností (tzn. zda nedošlo ke změně chuťových nebo pachových vlastností pitné vody).

Funkční a bezpečnostní požadavky

V této části je užitečné na úvod zmínit přehled používaných norem. Pro laika na první pohled nezajímavá část však dobře ilustruje rozsah typů a provedení různých baterií.

• Pravděpodobně nejfrekventovanější typ konstrukce - pákové mechanické směšovače - je zastřešen normou ČSN EN 817 (Zdravotnětechnické armatury - Mechanické směšovače (PN 10) - Všeobecné technické podmínky).
  
  
• Klasiku - kohoutkové baterie (i když dnes samozřejmě na kvalitativně jiné úrovni) - pokrývá norma ČSN EN 200 (Zdravotnětechnické armatury - Výtokové ventily a ventilové směšovací baterie (PN 10) - Všeobecné technické specifikace).
  
  
• Novější varianty provedení reprezentují tzv. termostatické směšovací baterie, specifikované normou ČSN EN 111 (Zdravotnětechnické armatury - termostatické směšovací armatury (PN 10) - Všeobecné technické podmínky). Integrovaný termostat pomáhá kompenzovat výkyvy tlaku nebo teploty na přívodním potrubí a zajišťuje konstantní výstupní teplotu vody podle nastavení regulátoru. Při výpadku přívodu studené vody zabraňují možnému opaření uzavřením přívodu horké vody, je-li na výstupu překročena nastavená teplota.
  
  
• Především ve veřejných prostorách, nemocnicích, restauracích, obchodech a potravinářských provozech jsou dnes již povinně instalovány elektronické bezdotykové baterie. Výstupní teplota je nastavena pevně ve směšovači mimo dosah uživatele a výtok vody je spuštěn obvykle pomocí optického čidla. Tyto typy spadají mezi "samočinné uzavírací armatury" (rovněž dotykem ovládané typy známé např. z koupališť nebo lázeňských provozů) a požadavky na ně shrnuje norma ČSN EN 816.

Normy ČSN EN 1286 a ČSN EN 1287 pak specifikují mechanické a termostatické směšovače v nízkotlakém provedení, jejich používání není u nás příliš rozšířené.

Všechny uvedené typy (s výjimkou posledních dvou nízkotlakých typů) jsou určeny pro použití do maximálního statického tlaku p = 1 MPa (10 bar) s limitní teplotou horké vody do 90 °C. Doporučné rozmezí pracovních podmínek je pak 55 až 65 °C pro horkou a méně než 25 °C pro studenou vodu a dynamický tlak (tlak vody v baterii při otevření výtoku) v rozmezí 1 až 5 bar (0,1 až 0,5 MPa).

Už první vizuální kontrola v obchodě může napovědět kupujícímu, protože baterie splňující požadavky těchto norem musí být trvale a nesmazatelně značeny na tělese názvem výrobce (respektive jeho identifikační značkou - logem), akustickou skupinou a třídou průtoku. Když si doma prohlédnete instalované baterie, budete možná překvapení marností svého hledání. Jinak platí značení modrou značkou pro studenou a červenou pro horkou vodu s tím, že povinně studená je nastavována vpravo, horká vlevo.

Dalším důležitým parametrem jsou rozměry těla baterie, výtokové trubice a připojovací a montážní rozměry. Aby bylo možno instalovat do standardních rozvodů, dřezů, van a umyvadel, jsou základní rozměry roztečí, připojovacích závitů, ale i například vzdálenosti ústí výtokové trubice od podložky normalizovány.

Z hlediska funkčnosti jsou asi pro uživatele nejdůležitější vlastnosti, které jsou zahrnuty pod zkouškami těsnosti. Ty představuji soubor zkušebních podmínek (kombinací tlaků, teplot a průtoků) ověřujících těsnost všech kritických míst za různých režimů použití. Souhrn zkoušek těsnosti mechanických baterií ilustruje tab. 1.

Tabulka 1

Další oblastí, kde se ověřují užitné vlastnosti baterií, jsou charakteristiky provozně hydraulické. Jedná se o stanovení průtoku a citlivosti. Zkoušený vzorek je připojen ke zkušebnímu okruhu, který tvoří přívodní potrubí (definované délky a průměru) pro studenou (10 - 15 °C) a teplou (60 - 65 °C) vodu. Okruh umožňuje měření aktuální teploty na vstupech i na výstupu, měření statického a dynamického tlaku, regulaci těchto veličin a odečet průtoku vody baterií. Pro účely posouzení podle uvedených norem se měření provádí při referenčním tlaku 0,3 MPa (3,0 bar) v celém rozsahu teplot, postupně s přechodem od studené k horké a zpět. Je-li součástí směšovače další příslušenství (aerátor, sprcha, ...), nahrazuje se tento prvek během měření definovaným hydraulickým odporem s kalibrovaným průtokem.

Limitní hodnotou pro baterie určené pro umyvadla, bidety, dřezy a sprchy je minimální průtok 0,20 l/s (12 l/min), měřeno v poloze úplně studená, v poloze 34 °C, 38 °C, 42 °C a v poloze úplně horká. Je-li součástí příslušenství (ohebná přívodní hadice, vytahovací sprcha, zařízení proti zpětnému toku, úsporné zařízení pro šetření vodou), považuje se za vyhovující průtok 0,15 l/s (9 l/min).

Baterie určené pro vany musí splňovat limit průtoku minimálně 0,33 l/s (20 l/min) pro rozsahy teplot od 34 °C do 42 °C, v rozsahu ostatních teplot pak 19 l/min.

Z hlediska bezpečnosti - ochrany uživatele proti opaření - je důležitá zkouška citlivosti regulátoru teploty. Princip měření je patrný z obr. 1.

Obrázek 1

Regulátor teploty je přesným polohovacím zařízením postupně nastavován z polohy "studená" do polohy "horká" a zpět za současného snímání teploty. Měřená závislost odpovídá záznamu z obr. 1, kde T_f je teplota studené a T_c teplota horké vody. Úseky G1 a G2 odpovídají poloze regulátoru (v úhlových stupních pro rotačně nastavované a v mm pro lineárně nastavované ovladače). Hodnoty polohy se odečítají pro vyhodnocení v rozmezí teplot 34 °C a 42 °C, přičemž limitem (měřeno na konci páčky) je 10 mm pro baterie dřezové a 12 mm pro baterie vanové, umyvadlové, bidety a sprchy.

U baterií termostatických je tato zkouška doplněna dalším důležitým parametrem z hlediska bezpečnosti, a to zkouškou bezpečnosti při výpadku dodávky studené vody. Zkoušený typ je opět zabudován ve zkušebním okruhu s nastavenou výstupní teplotou 38 °C a dynamickém tlaku vody 0,3 MPa (3,0 bar). Odstaví se přívod studené vody a po dobu 5 s se odebírá voda z výstupní hubice do odměrné nádobky a poté dalších 30 s do další odběrné nádobky. Následně se obnoví dodávka studené vody a zaznamená se výstupní teplota.

Požadavky jsou následující:

• Objem vody během prvních 5 s musí být menší než 200 ml
• Je-li větší než 200 ml, nesmí teplota překročit 42 °C
• Objem vody během 30 s periody musí být maximálně 300 ml
• Odchylka teploty vody po obnovení dodávky od původní teploty nesmí být větší než 2 °C

Splnění podmínek zajišťuje bezpečnost proti opaření. Podobně se u termostatických baterií posuzuje stabilita výstupní vody při kolísání vstupního tlaku vody (maximální odchylka od nastavené teploty 2 °C) a stabilita výstupní teploty při kolísání teploty na vstupu (opět maximální odchylka 2 °C). Tyto parametry předurčují termostatické baterie jako ideální při použití s plynovými nebo elektrickými průtokovými ohřívači, protože dokáží kompenzovat kolísání na vstupu a udržují potřebný komfort stabilní teploty na výstupu.

Pevnost těla baterie se ověřuje pomocí zkoušky mechanické odolnosti při působení tlaku. Tlak je vyvozen statický (žádný průtok) na hodnotu 2,5× větší, než je jmenovitá tlaková třída a následně dynamický za podmínek podle následující tab. 2.

Tabulka 2

Další velkou skupinou požadavků jsou požadavky na mechanickou odolnost (zkouška opotřebení). Zde je principem nasimulování dlouhodobého používání a zjištění funkčnosti po takovém testu. Baterie je vždy osazena ve zkušebním okruhu s předepsanými teplotami a tlaky na vstupu studené a teplé vody. V případě pákových baterií automatický mechanismus provádí poměrně komplikovaný pohyb pákou tak, aby se nasimulovala poloha "naplno studená", "naplno teplá", "naplno střední teplota", "uzavřeno". Tato časem, polohou a otevíracím momentem přesně definovaná sekvence se potom opakuje celkem 70 000×. U kohoutkových baterií je sekvence jednodušší - jedná se o střídavé zavření a otevření, ovšem počet zkušebních cyklů je 200 000. Podobně se provádí ověření i u termostatických a bezdotykových baterií, vždy v závislosti na principu ovládání. K tomuto typu zkoušek lze zahrnout i zkoušky odolnosti přepínačů vanových, přepínačů sprchy s požadovaným počtem cyklů 30 000 a zkoušky otočných výtokových trubic (80 000 cyklů). Otočné díly jsou rovněž zkoušeny na odolnost v krutu momentem 6 Nm po dobu 5 minut.

V neposlední řadě je zapotřebí zmínit charakteristiky akustické, kde se současně s třídou průtoku provádí klasifikace podle hladiny akustického tlaku armatury L_ap. Měření je prováděno za standardních podmínek tlaku a průtoku na přívodním vedení, přičemž akustické charakteristiky jsou měřeny za zkušební příčkou. Podle výsledku lze pak zařadit baterie do skupiny I (L_ap ≤ 20 dB (A)), II (20 < L_ap ≤ 30 dB (A)) nebo bez udání klasifikace (L_ap > 30 dB (A)).

S tím souvisí zařazení do tříd průtoku podle následující tab. 3.

Tabulka 3

Uvedený přehled ukazuje poměrně velký rozsah požadavků, které jsou kladeny na vodovodní baterie, mají-li vyhovovat specifikacím podle aktuálních norem ČSN EN. Protože se jedná o výrobky přicházející do styku s pitnou vodou a současně o výrobky, které jsou součástí tlakového rozvodu, je povinností každého, kdo uvádí takový výrobek na trh, vydat spolu k výrobku prohlášení o shodě a zajistit funkční a především bezpečnostní požadavky na výrobek kladené.