Vnitřní vodovod – vady

Motto:
Rozhodování o volbě materiálu není a zřejmě nikdy nebude jednoduchou záležitostí. Investor se snaží ušetřit na potrubí za každou cenu. Projektant se podvoluje těmto snahám. Všichni zapomínají na důležitou skutečnost: Vnitřní vodovod slouží k dopravě potraviny ke spotřebiteli! [1]

Návrhem vnitřního vodovodu se projektant vnitřního vodovodu začíná povšechně zabývat nejdříve na úrovni dokumentace pro stavení řízení. Pro architekty, stavební úřady a investora se stala soustava vnitřního vodovodu staletím prověřeným systémem, kterým se prostě dopravuje tekutina k uživatelům objektu.

Ve všech svých článcích a přednáškách v posledních létech upozorňuji na problémy koroze v soustavách vnitřního vodovodu provedených z kovu. Teoreticky máme možná všichni představu o typech koroze v kovových materiálech. Při návrhu vnitřního vodovodu velká část projektantů tyto poznatky přehlíží jako výmysly „vědátorů“ a jejich upozornění na nevhodné použití ocelového pozinkovaného potrubí pro vnitřní vodovod neberou vážně. Proto se i v záruční době stavby vyskytují poruchy ocelového pozinkovaného potrubí korozí. Možná je to i důsledek toho, že se nezpracovává pořádná dokumentace (končí se dokumentací pro stavební řízení), projektant nedostane na stavbu, a tak chybí zpětná vazba.

Pořád převládá pověra, že dřív to nebylo. Částečně jsou tyto názory oprávněné. Ocelové pozinkované potrubí může být v provozu i několik desetiletí. Doba životnosti je nepřímo úměrná době průtoku vody potrubím a její rychlosti v potrubí a její teplotě. Čím nižší objem vody potrubím protekl, čím je teplota vody nižší, tím je životnost potrubí delší. K tomu se přidává vliv složení vody, odstávky provozu vodovodu a dokonce i způsob řešení rekonstrukce části objektu. Ve Fakultní nemocnici v Brně-Bohunicích je lůžkový 18podlažní objekt v provozu cca 20 let. Podle správce objektu jsou na rozvodu vody tisíce „cípantů“.

Doba vzniku první poruchy je nezjistitelná. Navenek se zdá, že vnitřní vodovod tohoto objektu funguje bez poruch celých dvacet let.

Projektant by si měl při návrhu vnitřního vodovodu ověřit provozní podmínky objektu, ze kterých lze zjistit četnost použití zařizovacích předmětů a délka přerušení provozu. Některé z nich se dají odhadnout už z názvu objektu (např. škola, univerzitní provozy, nemocnice apod.). Současně s tím by se měl projektant ZTI podílet na „umravňování“ uživatelů. Každý zaměstnanec státní sféry, kterému se umožní vznést požadavky na umístění a počet zařizovacích předmětů v jeho působnosti, má tendenci požadovat umyvadlo nebo dřez v každé místnosti. Využití těchto zařizovacích předmětů končí několika kávami denně. Náklady na investici, provoz a údržbu vodovodu téměř nikoho nezajímají. Velmi často jsou takové objekty z větší části pořizovány „penězi z Bruselu“. Brusel je daleko, peníze je třeba utratit. Náklady na provoz a využívání objektu není součástí marketingové strategie.

Sledujeme-li provoz vnitřních vodovodů v takových objektech, tak se ráno vypouští množství vody, aby se dosáhlo požadované teploty vody. Voda by měla být dostatečně studená i dostatečně teplá do 30 s [2]. U rozsáhlých areálů a velkých objektů by se měl posoudit postup výstavby objektu a postup jeho uvádění do provozu.

Příkladem nevhodně navrženého areálu z hlediska zásobování vodou je nový areál Kampusu MU v Brně. Celý komplex má 22 pavilonů propojených, kromě spojovacích chodeb v nadzemních podlažích, podzemní technickou chodbou ve tvaru obdélníku. Celková délka chodby je cca 490 m. Do technické chodby je vyvedeno teplo z řady klimatizačních jednotek. Teplota vzduchu v chodbě se v letním období pohybuje nad 40 °C. Projektem byl navržen zokruhovaný systém základního rozvodu vody DN 125 ze svařovaného nerezového potrubí, který je napojen ze dvou stran na veřejný vodovod (jeden přívod je trvale uzavřen). Hlavní používaný přívod vody byl přiveden do skladu chemikálií, kde byl kromě uzávěrů umístěn i filtr. Sklad je pod zámkem pracovníka katedry, bez jeho přítomnosti nelze provádět žádnou údržbu. Při kontrole požárního vodovodu se po 5 letech provozu zjistil nedostatek tlaku na výtoku nejvýše položeného hydrantu. Zpětně se zjistilo, že příčinou poklesu tlaku je zanesený filtr na vstupu vody do objektu. Po celou dobu od uvedení vodovodu do provozu nebyl filtr na vstupním potrubí kontrolován a byl silně zanesen hrubými nečistotami přitékajícími z veřejného vodovodu. Kromě obtížného přístupu nikdo z provozovatelů netušil, že ve skladu chemikálií je filtr DN 150. Navíc je tato soustava armatur nad policemi s nebezpečnými chemikáliemi.

Potrubí v technické chodbě je tepelně izolováno. Objem vody zokruhovaného potrubí pitné vody je přibližně 7 m³. Z rozvodu jsou napojeny jednotlivé pavilony, které byly postupně uváděny do provozu. V každém pavilonu je měřicí řada (podružný vodoměr), předávací stanice a odpojení systému požárního vodovodu. V období prázdnin se pohybuje denní odběr vody 3m³, někdy o víkendu i méně. Voda v potrubí v technické chodbě zůstává i déle než dva dny v teplém prostoru. Studená voda na vstupu do pavilonu (před ohřívačem vody) měla v některých dnech teplotu až 27 °C. V jednom z pavilonů odjíždí skoro celé osazenstvo jednoho patra na měsíce „výzkumničit“ do Antarktidy. Během této doby se voda prakticky vůbec neodebírá. Mikrobiologický život uvnitř této části potrubí se postupně rozbují…

Páteřní rozvody byly provedeny z ocelového pozinkovaného potrubí, připojovací potrubí z polypropylenu (kdo rozhodl o použití materiálu se nepodařilo zjistit, ve studii se uvažovalo s rozvodem z nerezového potrubí). Připojovací potrubí je velmi dlouhé, většinou vedeno v podlahách. V některých pavilonech je připojovací potrubí doplněno cirkulací, v jiných je bez cirkulace, délka potrubí mezi páteřním rozvodem a nejvzdálenějším zařizovacím předmětem je až 15m.

Obr. 1 Ocelové pozinkované potrubí – Kampus MU, 2 roky v provozu

Vnitřní vodovod nebyl řádně provozován – neexistuje provozní řád. V projektu vnitřního vodovodu nebyla odpovídajícím způsobem řešena hygiena vody. Projekt MaR navrhl provádění termodezinfekce. Termodezinfekce byla prováděna tak, že se v noci přehřála soustava TV na 70 °C a pak se nechala samovolně vychladnout. Takto prováděná termodezinfekce přispěla k rychlému vyplavování zinku a k rozvoji koroze oceli. Ohřátí vody cirkulací je pozvolné, voda se „točí“ celou soustavou a mikrobiologické systémy se neodplaví. Organizmy se stačí zapouzdřit a následným pomalým chladnutím se opět oživí. Bez proplachování u všech výtoků je termodezinfekce neúčinná a navíc při správném provádění je tato metoda extrémně drahá, plýtvá se horkou pitnou vodou. Vysoká teplota vody navíc přispěla k rychlé degradaci ocelového pozinkovaného potrubí ještě v záruční době (obr. 1). Stav polypropylenového připojovacího potrubí nelze bez bourání zjistit.

Obr. 2 Schéma rozvodu vody podle užitného vzoru č. 25082

Na základě jednání mezi investorem a dodavateli (celé to trvalo asi dva roky) se dohodlo, že bude akceptován návrh na nový způsob řešení rozvodů vody. Do technické chodby bude proveden nový rozvod studené pitné vody dělený na dvě větve z ocelového nerezového potrubí. Stávající zaokruhovaný vodovod bude ponechán jako vodovod požární vody, který bude propojen s požárním vodovodem v pavilonu. Na nový rozvod pitné vody budou napojeny stávající pavilony. Od hlavního domovního uzávěru v pavilonu se vymění ocelové pozinkované potrubí za nerezové potrubí. Připojovací potrubí v pavilonu bude ponecháno. Pavilony budou řešeny spirálním rozvodem vody (podle užitného vzoru číslo 25082 [2]) – viz obr. 2.

Spirální rozvod vody spočívá v tom, že studená voda se vede celým objektem k nejvzdálenějšímu odběru a pak se přivádí k ohřívání vody – ohřívání s bypasem. Ohřátá voda je obdobným způsobem vedena celým objektem a pak nejkratší cestou zpět k ohřívání vody. Před zásobníkem je osazen obvyklá řada armatur, cirkulační čerpadlo a za ním je vřazen tangenciální odlučovač nečistot. Odvodnění tangenciálního odlučovače vody je řízeno elektromagnetickým ventilem. Otevřením ventilu proteče voda celou spirální soustavou tak, aby došlo k jejímu proplachu v době prázdnin ve smyslu 806-5. Voda z bypasu bude vedena do zásobníku trubkou shora přes odbočku asi do poloviny výšky zásobníku. Odběr teplé vody je odbírán z bočního hrdla odbočky.

Systém ohřívání vody byl navržen s využitím stávajících ohřívačů a zásobníků. Zařízení bylo přemístěno a přepojeno tak, aby bylo pro obsluhu přístupné. Stávající soustava byla provedena přímým ohřevem se zásobníkem („boule“ na potrubí) bez možnosti odkalení. Celá soustava včetně všech armatur byla „zazděna“ zařízením ústředního vytápění (obr. 3, 4).

Obr. 3 Pohled do strojovny

Obr. 4 Ohřívání vody

První dva pavilony byly zkušebně provedeny během zimních prázdnin na začátku roku 2013. Další objekty se budou provádět postupně. Byly vybrány dva pavilony – jeden bez cirkulace na připojovacím potrubí, druhý s cirkulací některých připojovacích potrubí. Aby se předešlo bourání v provozu laboratoří, bylo cirkulační potrubí propojeno pomocí Venturiho děličů průtoku.

Druhým příkladem nevhodného postupu opravy vnitřního vodovodu je výměna vodovodu po částech. Samozřejmě se musí oprava provádět podle finančních možností investora. Pokud se nezpracuje dokumentace celkové rekonstrukce rozvodů vody a navíc jednotlivé etapy zpracují různí projektanti a provádějí různí dodavatelé, lze, s pravděpodobností blízké jistotě, předpokládat vznik poruch. Při postupné výměně ocelového pozinkovaného potrubí za potrubí z mědi ve Fakultní nemocnici v Brně Bohunicích se postupuje výše uvedeným způsobem. Objekt je několikapodlažní, rozvod je rozdělen na tři větve. Ocelové pozinkované potrubí je zainkrustované a silně poškozené důlkovou korozí.

V první etapě se provedla výměna potrubí a zařízení pro ohřívání vody. Neznám motiv pro návrh výkonu navržených cirkulačních čerpadel. Průtok v cirkulačním potrubí odhaduji na 3–5 m³/hod, při odhadované rychlosti v potrubí 1–2 m/s (podle Q-H křivky čerpadel). Pravděpodobně se při návrhu cirkulace vycházelo ze skutečnosti, že soustava je neregulovatelná (chybí regulační armatury) a při dlouhých rozvodech bylo nutno zvýšit cirkulační množství. Výpočet vnitřního vodovodu není k dispozici, předpokládám, že nikdy neexistoval.

Postupně se mění ocelové pozinkované potrubí za potrubí z mědi. První dvě podlaží byla provedena z potrubí, které bylo pájeno „tvrdou“ pájkou, před dvěma roky. V současné době dochází k poruchám na cirkulačním potrubí důlkovou korozí (obr. 5, 6), v některých místech i k poruchám abrazí (obr. 7).

Obr. 5 Popálený povrch potrubí v místě poruchy (pohled na vnější povrch)

Obr. 6 Pohled na vnitřní povrch trubky po jejím rozříznutí

Obr. 7 Zeslabení stěny plošnou korozí

Navržený systém rozvodů vody kopíruje původní řešení bez možností regulace průtoku v jednotlivých částech rozvodů. Není k dispozici schéma rozvodů vody, jako dokumentace skutečného provedení je půdorys hlavních rozvodů v M1:50, kde jsou uvedeny příslušné dimenze. Od ruky jsou do výkresu doplněny změny provedené při realizaci. Poruchy se objevují zejména v místech, kde došlo k popálení potrubí při realizaci.

K dnešnímu dni nejsou k dispozici potřebné rozbory korozních zplodin, měření rychlosti vody v cirkulačních potrubích a vliv dávkování chlordioxidu.

Další etapa probíhala v srpnu 2013. S projektantem bylo dohodnuto, že se použije měděné potrubí spojované svěrnými mechanickými spoji, aby se předešlo „přepalování“ potrubí. Na potrubí budou osazeny oblouky místo kolen a na odbočky cirkulace budou vloženy termoregulační armatury. Tím se dodrží požadavek na snížení rychlosti vody v cirkulačním potrubí pod hodnotu 0,5 m/s a omezí se kavitace při změně směru potrubí. Musí se dodržet požadavek výrobce na limit obsahu chlordioxidu ve vodě, který je 0,2 mg/l (platí téměř pro všechny matriály s výjimkou PVC).

Bohužel se úpravou průtoků v cirkulačním potrubí v této části objektu změní hydraulické poměry v celé soustavě a dojde ke zhoršení hydraulických poměrů ve zbývající části objektu.

Přehled možných příčin poruch potrubí

• Systém rozvodů TV je nevyvážený a nejsou v něm osazeny žádné armatury, které by umožnily vyvážení systému. Systém má proto předimenzovaná čerpadla a rychlost vody v cirkulačním potrubí v některých částech (nebo ve většině) přesahuje povolenou hodnotu (0,5 m/s). Vyšší rychlost vody způsobuje rychlou plošnou i důlkovou korozi měděného potrubí.
• Teplota v soustavě je nevyrovnaná, cirkulace špatně funguje. „Kontrolní analýza obsahu oxidu chloričitého v TV“ [3] zpracovaná firmou FACTOR.E s.r.o. ze dne 12. 6. 2013 uvádí teploty vytékající vody z výtoku po 60 s. Rozdíl teplot mezi 5 vzorky je až 6 °C. Nejsou dodrženy požadavky ČSN EN 806 a ČSN 75 5409 a ČSN 06 0320 na teplotu vytékající vody.
• Zvolený (nebo projektem navržený) způsob spojování (letování „tvrdou“ pájkou) je příčinou místního přehřátí potrubí. Přepálení potrubí je patrné na vzorcích s jeho poruchami – změna barvy vnějšího povrchu potrubí. Čím tmavší barva povrchu, tím větší předpoklad vzniku poruchy. Spojování potrubí vykazuje vady (otřepy, dutiny ve spojích).
• Pravděpodobný vznik důlkové koroze je vznik rozdílu potenciálů podmíněný oběma výše popsanými příčinami. Rozdíl teploty vody a změna vlastností potrubí pravděpodobně způsobuje místní důlkovou korozi.
• Podle požadavků výrobců potrubí (měď, nerezová ocel, polyolefiny) je max. povolená trvalá koncentrace ClO₂ ve vodě 0,2 mg/l. Podle údaje [3] se do studené dávkuje trvale 1,2 mg/l ClO₂. Ve dvou vzorcích z pěti je výrobcem požadovaná přípustná hodnota překročena na výtoku teplé vody.
• V některých vzorcích na výtoku vody znemožňuje zákal vody určit skutečnou hodnotu (velmi pravděpodobně unášené korozní zplodiny).
• Systém rozvodů vody obsahuje několik různých materiálů. Problémy koroze je možno očekávat zejména v systémech TV, kde je stále část potrubí z ocelového pozinkovaného potrubí.
• Kontrolní analýza obsahuje zmínku o zákalu vody. Odebrané vzorky vykazují různé usazeniny, některé podle barvy osahují železo, jiné jsou zplodiny koroze mědi, vnitřní povrch je drsný. Patrně dochází ke korozi v různých místech soustavy a unášené zplodiny koroze se změnou teploty vody, elektrostatickým potenciálem apod. udržují ve vznosu a dostávají se na různá místa potrubí (viz zbarvení vnitřního povrchu vzorků).

Závěr

Projektant by vždy měl zvážit, zda výhodná vlastnost zvoleného materiálu v jedné oblasti je dostatečně vyvážena nevýhodou v oblasti jiné. Bohužel nakonec při realizaci stavby rozhoduje v první řadě cena. Jak dodavatel, tak projektant nechce o zakázku přijít a proto bez připomínek na požadované řešení přistoupí. Později investor obviňuje dodavatele nebo projektanta (většinou oba), že měl být informován o nevhodnosti zvoleného řešení – bohužel má většinou pravdu.

Náklady na potrubí vnitřního vodovodu nepřesahují ani u složitých objektů 2 % celkových nákladů stavby, přičemž rozdíl v nákladech mezi nerezovým potrubím a potrubím PP (při optimálně dimenzovaných rozvodech vody) nepřesahuje 0,02–0,05 % z celkových nákladů stavby. Výměna potrubí vnitřního vodovodu z ocelových pozinkovaných trub dokonce v záruční době ukazuje, že kvalitnější materiál potrubí by byl v konečném důsledku levnější.

Poruchy v dodávce vody souvisí s výše uvedenými příčinami. Počet reklamací je ovlivněn řadou náhodných faktorů:

• stavby se provádí bez řádné realizační dokumentace vnitřního vodovodu
• vnitřní vodovod (zejména zásobníky TV) se neodkaluje, v projektu se s tím dokonce neuvažuje
• do potrubí se vkládají nesystémově tvarovky z temperované litiny (do potrubí z nerezu, mědi, plastu)
• hluk od proudění vody se ve většině případů nepovažuje za vadu
• poruchy, pokud se vyskytnou, se většinou nedávají do souvislosti s nevhodným návrhem
• některé poruchy se nereklamují, protože je špatně uzavřená smlouva
• jiné poruchy se nereklamují proto, že příslušný pracovník může být za řešení odpovědný
• některé se nereklamují proto, že se jedná o veřejnou investici anonymně provozovanou osobami, které nemají ekonomické stimuly dostatečně silné pro tuto aktivitu (mohlo by se ukázat, že při přejímce neplnily povinnosti)
• vodovod se špatně provozuje [4] (chybí provozní řád, neprovádí se odkalení a čistění filtrů, perlátorů apod.)
• dodavatel vnitřního vodovodu (ale vlastně celé soustavy TZB) v předávacím protokolu neupozorňuje odběratele na podmínky jeho provozování, včetně případné zkrácení záruční doby v případě nedodržení těchto podmínek
• většina systémů přežije záruční lhůtu

Literatura

• [1] Žabička Z., Jak správně zvolit materiál pro vnitřní vodovod, SSTP 2012
• [2] Pospíchal Z., Dr. Ing., Žabička Z., Ing., Spirální rozvod potrubí vnitřního vodovodu, UV č. 25082, zapsaný v rejstříku užitných vzorů u Úřadu průmyslového vlastnictví v Praze
• [3] Kontrolní analýza obsahu oxidu chloričitého v TV, FACTOR.E s.r.o., Brno 2013,
• [4] ČSN EN 806-5 Vnitřní vodovod pro rozvod vody určené k lidské spotřebě – Část 5: Provoz a údržba