Nejnavštěvovanější odborný web
pro stavebnictví a technická zařízení budov
estav.tvnový videoportál

Výpočet vnitřních vodovodů podle nové ČSN 75 5455

1. Úvod

Dimenzování potrubí vnitřního vodovodu vychází z výpočtových průtoků, průtočných rychlostí a tlakových ztrát v potrubí a zařízeních. Protože evropská norma ČSN EN 806-3 platí pro dimenzování potrubí jen v některých budovách a nevylučuje dimenzování potrubí podle národních norem, byla v roce 2007 revidována ČSN 73 6655. Od 1. srpna 2007 u nás platí nová národní norma ČSN 75 5455 "Výpočet vnitřních vodovodů", která nahrazuje ČSN 73 6655 "Výpočet vnútorných vodovodov" z 16. 11. 1985. Tento příspěvek se zabývá dimenzováním přívodního a cirkulačního potrubí vnitřních vodovodů podle nové ČSN 75 5455 a porovnáním této normy s některými normami platnými v zemích EU.

2. Stanovení výpočtového průtoku v přívodním potrubí

Porovnání se zahraničními předpisy pro dimenzování potrubí provedené v rozborovém úkolu [1] ukázalo, že stávající výpočtové metody používané u nás již od počátku 60. let 20. století jsou i nadále s určitými korekcemi a doplněním jmenovitých výtoků pro některé nově používané výtokové armatury a zařízení použitelné a dávají dobré výsledky.

Výpočtové vztahy pro stanovení výpočtového průtoku QD (l/s) byly pro novou ČSN 75 5455 upraveny do tvaru:

a) pro rodinné domy, bytové domy, administrativní budovy, jednotlivé prodejny (s rovnoměrným odběrem vody pouze k osobní hygieně zaměstnanců a úklidu) a hygienická zařízení pro jeden hotelový pokoj

b) pro ostatní budovy s převážně rovnoměrným odběrem vody (např. hotely, restaurace, obchodní domy a jesle)

pro budovy nebo skupiny zařizovacích předmětů, u kterých se předpokládá hromadné a nárazové použití výtokových armatur, např. hygienická zařízení průmyslových závodů a veřejné lázně

kde
QA jmenovitý výtok jednotlivými druhy výtokových armatur a zařízení (l/s) podle tabulky 1;
f součinitel výtoku podle tabulky 1;
φ součinitel současnosti odběru vody z výtokových armatur a zařízení stejného druhu podle tabulky 3;
n počet výtokových armatur stejného druhu (u tlakových splachovačů viz tabulku 2);
m počet druhů výtokových armatur.

Pokud je součin φi . QAi . ni < QAi, uvažuje se, že φi . QAi . ni = QAi.

Výtokové armatury DN Jmenovité výtoky1)

QA

l/s
Součinitelé výtoku

f
Minimální požadované hydrodynamické přetlaky

pminFl

kPa
Pro jednu výtokovou armaturu Pro dvě a více výtokových armatur Doporučené Nejmenší
Výtokový ventil 15 0,2 1 1 100 505)
Výtokový ventil 20 0,4 1 1 100 505)
Bidetová souprava nebo směšovací baterie 15 0,12) 1 1 100 50
Nádržkový splachovač 15 0,15 0,7 0,74) 100 50
Automatická bytová pračka 15 0,2 1 1 --- 1007)
Bytová myčka nádobí 15 0,15 1 1 --- 1007)
Směšovací baterie u umyvadla, umývátka nebo umývacího žlabu 15 0,22) 3) 6) 0,65 1 1003) 503)
Směšovací baterie u dřezu 15 0,22) 3) 1 1 1003) 503)
Směšovací baterie sprchová 15 0,22) 3) 1 1 1003) 503)
Směšovací baterie vanová 15 0,32) 3) 1 1 1003) 503)
Tlakový splachovač pisoárové mísy bez odsávání nebo pisoárového stání 15 0,15 1 1 --- 100
Tlakový splachovač pisoárové mísy odsávací 15 0,3 1 0,75 --- 100
Tlakový splachovač záchodové mísy 20 1,2 0,85 0,85 --- 120
POZNÁMKY

1) Výtok vody pro zařízení, která nejsou v tabulce uvedena, se určí podle údajů výrobce nebo odhadne podle výtokové armatury, přes kterou jsou k vnitřnímu vodovodu napojena, např. výtokového ventilu na hadici.
2) Hodnoty jmenovitého výtoku se používají pro stanovení výpočtového průtoku studené i teplé vody ke směšovací baterii.
3) Hodnoty jmenovitého výtoku a nejmenšího požadovaného hydrodynamického přetlaku platí pro běžné směšovací baterie.
4) Při dimenzování potrubí, např. užitkové vody, které zásobuje vodou pouze nádržkové splachovače, je součinitel výtoku f = 1.
5) Před výtokovými ventily na hadici musí být minimální požadovaný hydrodynamický přetlak pminFl nejméně 100 kPa.
6) Při dimenzování potrubí podle vztahů (1) a (3), na které je napojena pouze jedna směšovací baterie a žádné jiné výtokové armatury, je jmenovitý výtok QA = 0,13 l/s.
7) Před armaturou pro připojení automatické bytové pračky nebo bytové myčky nádobí.

Tabulka 1 - Jmenovité výtoky (QA), součinitelé výtoku (f) a minimální požadované hydrodynamické
přetlaky (pminFl) pro běžné výtokové armatury (ukázka z ČSN 75 5455)

Skutečný počet tlakových splachovačů záchodových mís Počet tlakových splachovačů záchodových mís n dosazovaný do vztahu (1)
1 1
2 2
3 2
4 a více Polovina skutečného počtu

Tabulka 2 - Určení počtu tlakových splachovačů záchodových mís n při stanovení výpočtového průtoku
podle vztahu (1)

Výtoková armatura pro zařizovací předměty Součinitelé současnosti
φ
Sprchy 1,0
Léčebná zařízení 1,01)
Umyvadla, umývací žlaby 0,82)
Vany, bidety 0,5
Dřezy, výlevky, pitné studánky 0,3
Tlakové splachovače pisoárových mís, nádržkové splachovače 0,2
Tlakové splachovače záchodových mís 0,1
1) Pokud není projektantem, dodavatelem nebo provozovatelem léčebných zařízení stanoven jiný součinitel současnosti.
2) Při použití výtokových armatur s menším průtokem, než je jmenovitý výtok vody, je součinitel současnosti φ = 1.

Tabulka 3 - Součinitelé současnosti odběru vody (φ) z výtokových armatur a zařízení stejného druhu

ČSN 75 5455 uvádí ještě další zásady pro výpočet:

  1. nutnost porovnání výpočtového průtoku s maximální hodinovou potřebou vody při zásobování bytů s celkovým počtem více než 1 300 obyvatel;
  2. nezahrnování některých výtokových armatur do výpočtu;
  3. stanovení současnosti odběrových špiček v budovách, u nichž se výpočtový průtok v jednotlivých částech přívodního potrubí stanovuje podle různých vztahů, např. vztahů (2) a (3);
  4. stanovení výpočtového průtoku v přívodním potrubí před odbočením potrubí studené vody k ohřevu (průtoky studené a teplé vody se nesčítají, potrubí se dimenzuje na větší z průtoků);
  5. způsob zahrnutí nepřetržitého odběru;
  6. zohlednění výpočtového průtoku pro hašení požáru apod.

Úpravy stanovení výpočtového průtoku byly provedeny z těchto důvodů:

  1. možnost použití vztahu (1) i v administrativních budovách, jednotlivých prodejnách a hygienických zařízeních jednotlivých hotelových pokojů, kde jeho výsledek lépe vystihuje skutečnou hodnotu špičkového průtoku;
  2. snížení výpočtových průtoků při použití tlakových splachovačů záchodových mís, které byly v porovnání např. s DIN 1988-3 příliš vysoké;
  3. zajištění dostatečného průtoku pro tlakové splachovače pisoárových mís při zohlednění krátké doby trvání odběru vody těmito splachovači;
  4. snížení výpočtového průtoku k jedné směšovací baterii u umyvadla na hodnotu 0,13 l/s (jmenovitý výtok 0,2 l/s není možné snížit, protože by to způsobovalo nežádoucí snížení výpočtového průtoku);
  5. zásada dimenzování přívodních potrubí studené a teplé vody na výpočtový průtok stanovený podle jmenovitých výtoků stanovených jako celkové průtoky z výtokových armatur zůstala zachována, protože podle vyhlášky č. 194/2007 Sb. a podle ČSN 06 0320 se připouští teplota teplé vody 45 °C.

3. Porovnání výpočtových průtoků v přívodním potrubí podle různých norem

Výpočtové průtoky stanovené podle nové ČSN 75 5455 byly ověřovány porovnáním s výpočtovými průtoky stanovenými podle jiných norem používaných v zemích EU. Ukázka porovnání je uvedena v tabulkách 4, 5 a 6. Základní zásadou porovnání bylo "porovnávat srovnatelné". Jestliže stará ČSN 73 6655, nová ČSN 75 5455 a DTU 60.11 [2,3] předpokládá zásobování všech výtokových armatur buď pouze studenou vodou, nebo pouze teplou vodou, potom EN 806-3 a DIN 1988-3 předpokládá směšování teplé a studené vody ve směšovacích bateriích. Proto jsou jmenovité výtoky podle DIN 1988-3 nižší než podle nové ČSN 75 5455 a porovnání je provedeno pro součet jmenovitých výtoků QA nebo výtokových jednotek LU studené i teplé vody (v tabulkách označeno SV + TV).

Z porovnání je zřejmé, že výpočtové průtoky stanovené podle ČSN 75 5455 jsou srovnatelné s výpočtovými průtoky stanovenými podle jiných norem. Výpočet "odmocninovou metodou" dává dobré výsledky a úprava výpočtu pro administrativní budovy odstraňuje zbytečné předimenzování potrubí, ke kterému docházelo při výpočtu podle ČSN 73 6655. Z tabulky 6 je patrné, že potrubí dimenzované podle EN 806-3 by bylo v hotelech poddimenzováno.

Počet bytů Výpočtové průtoky QD podle normy
EN 806-3
(1 LU = 0,1 l/s)
Stará ČSN 73 6655 Nová ČSN 75 5455 DIN 1988-3
(QT = Σ QA)
Jen SV SV + TV SV + TV QD (l/s) SV + TV QD (l/s) Jen SV SV + TV
Σ LU QD (l/s) Σ LU QD (l/s) QT (l/s) QD (l/s) QT (l/s) QD (l/s)
1 8 0,50 15 0,6 0,42 0,44 0,42 0,33 0,71 0,45
2 16 0,62 30 0,77 0,6 0,62 0,84 0,49 1,42 0,66
3 24 0,72 45 0,88 0,73 0,76 1,26 0,62 2,13 0,82
4 32 0,78 60 0,98 0,85 0,88 1,68 0,72 2,84 0,95
5 40 0,85 75 1,05 0,95 0,98 2,1 0,82 3,55 1,07
10 80 1,1 150 1,35 1,34 1,39 4,2 1,16 7,1 1,5
50 400 2,0 750 2,9 3,0 3,1 21,0 2,54 35,5 2,9
100 800 3,0 1500 4,4 4,24 4,39 42,0 3,04 71,0 3,46
200 1200 4,6 3000 6,5 6,0 6,2 84,0 3,61 142,0 4,11
300 2400 5,8 4500 8,3 7,35 7,6 126,0 4,0 213,0 4,54

Tabulka 4 - Porovnání výpočtových průtoků QD studené vody (SV) a teplé vody (TV) v bytových domech
podle ČSN EN 806-3, ČSN 73 6655, ČSN 75 5455 a DIN 1988-3. Byty jsou vybaveny záchodovou mísou
s nádržkovým splachovačem, dřezem, umyvadlem a vanou. QT je součet jmenovitých výtoků QA. Σ LU
je součet výtokových jednotek


Tabulka 5 - Porovnání výpočtových průtoků QD studené vody (SV) a teplé vody (TV) v administrativních budovách
(navržených podle ČSN 73 5305 s minimálními počty zařizovacích předmětů) podle EN 806-3, DTU 60.11[2, 3],
DIN 1988-3, ČSN 73 6655 a ČSN 75 5455. WC = záchodová mísa s nádržkovým splachovačem,
U = umyvadlo, P = pisoárová mísa, D = dřez, QT = součet jmenovitých výtoků QA. Σ LU = součet výtokových jednotek

Počet pokojů WC, U, S, nebo VA WC, U, S WC, U, VA
DIN 1988-3
SV + TUV
ČSN 75 5455 ČSN 75 5455 EN 806-3 SV + TUV Není běžná instalace, výpočtové průtoky neodpovídají skutečnosti
QT
(l/s)
QD (l/s) QD (l/s) QD (l/s) Σ LU QD (l/s)
1 0,57 0,4 0,32 0,39 11 0,55
2 1,14 0,63 0,71 0,85 22 0,7
3 1,71 0,80 0,87 1,05 33 0,8
4 2,28 0,93 1,01 1,21 44 0,88
5 2,85 1,05 1,13 1,35 55 0,95
6 3,42 1,17 1,24 1,48 66 1,02
7 3,99 1,29 1,34 1,60 77 1,08
8 4,56 1,36 1,43 1,71 88 1,15
9 5,13 1,46 1,51 1,81 99 1,20
10 5,7 1,55 1,60 1,91 110 1,22
20 11,4 2,25 2,26 2,71 220 1,5
30 17,1 2,76 2,77 3,31 330 1,80
40 22,8 3,39 3,19 3,83 440 2,10
50 28,5 3,94 3,57 4,28 550 2,45
70 39,9 5,0 4,22 5,06 770 3,0
100 57,0 6,32 5,05 6,05 1100 3,62

Tabulka 6 - Porovnání výpočtových průtoků v hotelech (lůžková část) stanovených podle ČSN 75 5455,
DIN 1988-3 a EN 806-3, kde jsou pokoje vybaveny koupelnou se záchodovou mísou s nádržkovým splachovačem (WC),
umyvadlem (U), sprchou (S) nebo vanou (VA), QT = součet jmenovitých výtoků QA. Σ LU = součet výtokových jednotek

4. Výpočtový průtok cirkulace teplé vody

Výpočtový průtok cirkulace teplé vody se stanovuje za předpokladu nulového odběru vody výtokovými armaturami podle tepelných ztrát přívodního potrubí. U rozsáhlých rozvodů teplé vody je pro přesné dimenzování cirkulačního potrubí nutné použití výpočetní techniky. Při ručním výpočtu méně rozsáhlých rozvodů je možné použít zjednodušenou metodu [4], která odpovídá zásadám uvedeným v ČSN 75 5455, jež jsou stejné jako ve staré ČSN 73 6655.

4.1 Stanovení výpočtového průtoku cirkulace teplé vody zjednodušenou metodou

Také zjednodušená metoda stanovení výpočtového průtoku cirkulace teplé vody vychází z tepelných ztrát přívodního potrubí.

Tepelné ztráty jednotlivých úseků přívodního potrubí q (W) se stanoví podle vztahu

Tepelná ztráta celého přívodního potrubí (všech úseků) qc (W) se stanoví podle vztahu

kde
l délka úseku přívodního potrubí (m) včetně délkových přirážek na neizolované armatury (1,6 m na armaturu) a upevnění potrubí (10 až 20 % délky tepelně izolovaného potrubí);
qt délková tepelná ztráta úseku přívodního potrubí (W/m) stanovená podle obrázku grafu uvedeného v ČSN 75 5455;
n počet úseků přívodního potrubí.

Výpočtový průtok cirkulace teplé vody v místě napojení potrubí na ohřívač Qc (l/s) se stanoví podle vztahu

kde
qc tepelná ztráta celého přívodního potrubí (W);
Δt rozdíl teplot mezi výstupem přívodního potrubí z ohřívače teplé vody a jeho spojením s cirkulačním potrubím (nejvýše 3 K).

Rozdělení cirkulačních průtoků v přívodním a cirkulačním potrubí (viz obrázek 1) se stanoví podle vztahů

kde
qa a qb jsou tepelné ztráty jednotlivých úseků přívodního potrubí (W);
Qa a Qb výpočtové průtoky cirkulace teplé vody (cirkulační průtoky) v jednotlivých úsecích přívodního a jemu odpovídajícího cirkulačního potrubí (l/s);
Q výpočtový průtok cirkulace teplé vody (cirkulační průtok) (l/s) v přívodním nebo cirkulačním potrubí do nebo z dvou úseků.

Vypočtené cirkulační průtoky se podle potřeby zvýší, aby průtočná rychlost vody v cirkulačním potrubí byla alespoň 0,3 m/s (u měděného potrubí alespoň 0,2 m/s). Při těchto průtočných rychlostech je omezeno usazování kalu v potrubí.

I po úpravě cirkulačních průtoků musí platit vztah (8).


Obrázek 1 - Rozdělení cirkulačních průtoků v přívodním a cirkulačním potrubí podle vztahů (7) a (8)

Q, Qa, Qb - cirkulační průtoky v jednotlivých úsecích, qa, qb - tepelné ztráty jednotlivých úseků

5. Předběžný návrh světlosti potrubí

Světlost potrubí se předběžně stanoví tak, aby průtočná rychlost v přívodním potrubí byla pokud možno nejméně 0,5 m/s a v cirkulačním potrubí nejméně 0,3 m/s (u měděného potrubí alespoň 0,2 m/s). Nejvyšší průtočné rychlosti, které nesmí být překročeny, jsou uvedeny v tabulce 7. Pokud výrobce potrubí nestanoví jinak, nemá být v prostorech, kde nesmí být překročena požadovaná hladina hluku, průtočná rychlost v kovovém přívodním potrubí vyšší než cca 1,5 m/s a v plastovém přívodním potrubí cca 2,0 m/s.

Materiál potrubí Nejvyšší průtočné rychlosti v přívodním potrubí při průtoku stanoveném podle vztahů (1), (2), (3)
(m/s)
Nejvyšší průtočné rychlosti v cirkulačním potrubí nebo přívodním potrubí při nepřetržitém odběru vody trvajícím déle než 30 min.
(m/s)
Ocelové pozink. potrubí 1,7 0,8
Potrubí z nerez. oceli 2,0 1,0
Měděné potrubí 2,0 0,5
Potrubí z plastů nebo s vnitřním plast. povrchem 3,0 1,5

Tabulka 7 - Nejvyšší průtočné rychlosti v potrubí

6. Hydraulické posouzení navrženého potrubí

Při hydraulickém posouzení se u přívodního potrubí prokazuje nerovnost

kde
pdis dispoziční přetlak na začátku posuzovaného potrubí (kPa);
pminFl minimální požadovaný hydrodynamický přetlak před výtokovou armaturou na konci posuzovaného potrubí (kPa), podle tabulky 1;
Δpe tlaková ztráta (snížení tlaku) způsobená výškovým rozdílem mezi geodetickými úrovněmi začátku a konce posuzovaného úseku potrubí, v kPa;
ΔpWM tlakové ztráty vodoměrů (kPa);
ΔpAp tlakové ztráty napojených zařízení, např. průtok. ohřívačů vody (kPa);
ΔpRF tlakové ztráty vlivem tření a místních odporů v potrubí (kPa).

U cirkulace teplé vody se při hydraulickém posouzení stanovuje dopravní výška cirkulačního čerpadla H (m) podle vztahu

kde
ΔpRF jsou tlakové ztráty vlivem tření a místních odporů v potrubí (kPa).

Tlakové ztráty v potrubí se podle ČSN 75 5455 stanovují s využitím White-Colebrookova vztahu stejně jako ve staré ČSN 73 6655. V nové normě jsou uvedeny tabulky délkových tlakových ztrát třením pro některé materiály potrubí, tabulka tlakových ztrát vlivem místních odporů a tabulka hodnot součinitele místního odporu.

U cirkulačního potrubí platí zásada stejných tlakových ztrát ve všech okruzích. Proto se osazují regulační ventily.

Pokud je dispoziční přetlak dostatečný připouští ČSN 75 5455 také přibližný výpočet tlakových ztrát při výpočtovém průtoku v přívodním potrubí podle vztahu

kde
l délka posuzovaného úseku potrubí (m);
R délková tlaková ztráta třením (kPa/m);
a součinitel vlivu místních odporů, který má u přívodního potrubí hodnotu a = 2 až 3 podle množství místních odporů v potrubí;
n počet posuzovaných úseků

Volbu hodnoty součinitele vlivu místních odporů je třeba zvážit podle členitosti trasy potrubí. U přívodního potrubí v rodinných domech a = 3. Rovněž při větším množství ohybů a U-kompenzátorů může i u rozsáhlého přívodního potrubí dosahovat hodnoty a = 3. V běžných případech dosahuje u rozsáhlého přívodního potrubí hodnoty a = 2.

7. Závěr

Stávající výpočtová metoda používaná v ČSN 73 6655 poskytuje dobré výsledky, proto byla převzata do nové ČSN 75 5455. Z porovnání s jinými metodami (normami) však vyplynula nutnost úpravy některých jmenovitých výtoků a současnosti použití některých výtokových armatur. Při úpravě jmenovitého výtoku vody pro nádržkové splachovače (z hodnoty 0,1 l/s na 0,15 l/s) je možné výpočtový vztah (1) používaný dosud pouze pro bytové a rodinné domy použít také pro ostatní budovy s tzv. běžnou instalací, tedy administrativní budovy a jednotlivé prodejny, kde se voda používá jen k osobní hygieně zaměstnanců a úklidu, a dále pro přívod a rozvod vody v hygienických zařízeních jednoho hotelového pokoje. Při výpočtu podle tohoto vztahu byla však nutná úprava jmenovitých výtoků pro tlakové splachovače záchodových mís a korekce jejich počtu n dosazovaného do vztahu (1).

Výpočtový vztah (2) pro ostatní budovy s převážně rovnoměrným odběrem vody doplněný o součinitel výtoku f zohledňuje zejména menší současnost použití některých výtokových armatur, u nichž je doba odběru vody krátká a zatěžují vodovod relativně vysokým průtokem a upravuje jmenovitý výtok vody pro nádržkové splachovače na hodnotu 0,1 l/s. V tabulce 3 byl doplněn součinitel současnosti pro tlakové splachovače pisoárových mís a v souvislosti se zvýšením jmenovitého výtoku pro nádržkové splachovače snížen jejich součinitel současnosti. Vzhledem k nízkému součiniteli současnosti pro splachovače není možné vztah (3) použít pro veřejné záchody.

Literatura

[1] Vrána, J. Rozborový úkol RU/0824/06 Analýza a porovnání metod pro stanovení výpočtového průtoku v potrubí vnitřního vodovodu v souvislosti se zavedením EN 806-3 do soustavy ČSN a revizí ČSN 73 6655. ČNI, Praha, 2006.
[2] Ondroušek, K. Vnitřní vodovod - předběžné dimenzování. Vytápění, větrání, instalace 3/1994, s. 25 - 28, ISSN 1210-1389.
[3] Guide technique d´installations sanitaires. Presto - catalogue general, s. 234 - 237.
[4] Mathys, W., Rickmann, B. Trinkwasserhygiene. Zirkulationssysteme in der Trinkwasserinstallation. Kemper/Geberit, Olpe, 2005.
Vyhláška č. 194/2007 Sb., kterou se stanoví pravidla pro vytápění a dodávku teplé vody, měrné ukazatele spotřeby tepelné energie pro vytápění a pro přípravu teplé vody a požadavky na vybavení vnitřních tepelných zařízení budov přístroji regulujícími dodávku tepelné energie konečným spotřebitelům.
ČSN 06 0320 Tepelné soustavy v budovách - Příprava teplé vody - Navrhování a projektování
ČSN 73 6655 Výpočet vnútorných vodovodov (z 16. 11. 1985, neplatná).
ČSN EN 806-3 (75 5410) Vnitřní vodovod pro rozvod vody určené k lidské spotřebě - Část 3: Dimenzování potrubí - Zjednodušená metoda.
ČSN 75 5455 Výpočet vnitřních vodovodů.
DIN 1988-3 Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen (TRWI) Ermittlung der Rohrinnendurchmesser. Technische Regel des DVGW

 
 
Reklama