Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Aké sú prietoky studenej a teplej vody v bytovom dome v Bratislave?

Datum: 8.1.2018  |  Autor: Ing. Milan Krafčík, doc. Ing. Jana Peráčková, PhD., Stavebná fakulta, STU Bratislava  |  Recenzent: Ing. Jakub Vrána, Ph.D.

V článku jsou prezentovány výsledky experimentálního měření průtoků studené a teplé vody v rekonstruovaném potrubí bytového domu. Naměřené průtoky jsou porovnány s výpočtovými hodnotami podle norem STN 73 6655, DIN 1988-300 a s hodnotami vypočtenými výpočtovým programem. Výsledky lze aplikovat na optimalizaci návrhu vnitřních vodovodů a rovněž na optimalizaci dimenzování zařízení na přípravu teplé vody a jeho zdroje tepla.


© Fotolia.com

1. Úvod

Článok sa venuje experimentálnemu meraniu prietokov studenej a teplej vody v potrubí bytového domu, ktoré bolo vymenené v rámci rekonštrukcie rozvodov vnútorného vodovodu. Namerané prietoky vody boli porovnané s výpočtovými hodnotami podľa noriem STN 73 6655, DIN 1988-300 a porovnané s výpočtovým programom na výpočtovom modeli. Experimentálne merania by mali prispieť k optimalizácii návrhu a dimenzovaniu potrubia vodovodu v bytových domoch [1]. V prípade teplej vody aj k optimalizácii a návrhu zdroja tepla a zariadenia na ohrev vody.

2. Popis experimentálneho merania

Obr. 1 Zostava meracieho systému umiestnená v bytovom dome: 1 – filter, 2 – prietokomer, 3 – pripojenie meracieho zariadenia
Obr. 1 Zostava meracieho systému umiestnená v bytovom dome
1 – filter, 2 – prietokomer, 3 – pripojenie meracieho zariadenia
Obr. 2 Detaily ležatých rozvodov studenej, teplej vody, cirkulácie a vodomernej zostavy na odbočke do bytu v bytovom dome
Obr. 2 Detaily ležatých rozvodov studenej, teplej vody, cirkulácie a vodomernej zostavy na odbočke do bytu v bytovom dome

Obr. 2 Detaily ležatých rozvodov studenej, teplej vody, cirkulácie a vodomernej zostavy na odbočke do bytu v bytovom dome

Meranie sa uskutočnilo v 12podlažnom bytovom dome v Bratislave – Petržalke v čase od 21. 8. 2016 do 5. 10. 2016. V bytovom dome so 48 bytmi sú 4 stúpacie potrubia, každé zásobuje 12 bytov. Merania sa uskutočnilina ležatom potrubí pred pätou jedného stúpacieho potrubia. Merací modul umiestnený v bytovom dome bol nainštalovaný v spoločných priestoroch chodby bytového domu v zostave filter, prietokomer a meracie zariadenie, obr. 1. Meracie zariadenie bolo osadené pred stúpacím uzlom potrubia studenej a teplej vody a jej cirkulácie, kde je umiestnená zostava regulačných armatúr, obr. 2, 3, 4. Nové potrubie studenej a teplej vody je z plast-hliníkového materiálu menovitej svetlosti DN 32 (40×5,5). Schéma osadenia meracieho zariadenia je na obr. 4, schéma pre výpočet prietokov podľa DIN v programe TECH-Con je na obr. 5. Každý byt má svoju vodomernú zostavu na potrubí s menovitou svetlosťou DN 15 (20×2,9) z plasthlinikového materiálu (obr. 2) pred vstupom do bytu. Stúpacie potrubie teplej, studenej vody a cirkulácie s osadením meracej zostavy je znázornené na obr. 3. Schéma pre výpočet prietokov podľa DIN v programe TECH-Con je na obr. 4. Na úseku ležatého potrubia studenej a teplej vody bol osadený prietokomer Kemper Control-plus z bronzu typu E, DN 32, s meracím rozsahom prietoku 9–150 l/min. Meracie zariadenie zaznamenávalo objemový prietok, teplotu a rýchlosť prúdenia vody každé 3 sekundy.

Obr. 3 Schéma umiestnenia meracieho zariadenia na potrubí studenej a teplej vody v päte stúpacieho potrubia
Obr. 3 Schéma umiestnenia meracieho zariadenia na potrubí studenej a teplej vody v päte stúpacieho potrubia
Obr. 4 Schéma pre výpočet prietokov a menovitých svetlostí potrubia v programe TechCon
Obr. 4 Schéma pre výpočet prietokov a menovitých svetlostí potrubia v programe TechCon

3. Výpočet prietokov podľa noriem a výpočtového programu

Pre porovnanie reálne nameraných hodnôt prietokov boli vypočítané prietoky studenej aj teplej vody na päte stúpacieho potrubia podľa slovenskej normy STN 73 6655 [2] aj nemeckej normy DIN 1988-300 [4]. Výpočtový prietok vychádza z menovitých výtokov vody pre vybrané výtokové armatúry, ktoré sa v bytoch nachádzajú, viď tabuľka 2.

Tab. 2 – Menovité výtoky vodypre výtokové armatúry podľa vybraných noriem
Odberné miestoMenovitý výtok QA [l/s] podľa normy:
STN 73 6655STN EN 806-3DIN 1988-300
WC0,100,100,13
Umývadlo0,200,100,07
Drez0,200,200,07
Automatická práčka0,200,200,15
Sprcha0,200,200,15
Umývačka riadu0,200,200,15
Vaňa0,300,400,15

Výpočtový prietok QD [l/s] v bytovom dome podľa STN 73 6655 [2] sa vypočíta:

vzorec 1 (1) [l/s]
 

kde n je počet výtokových armatúr rovnakého druhu;

Výpočtový prietok QD [l/s] v bytovom dome podľa DIN 1988-300 [4] sa vypočíta:

vzorec 2 (2) [l/s]
 

kde QA je súčet menovitý výtok jednotlivými druhmi výtokových armatúr [l/s], (tab. 2).

Určenie výpočtového prietoku podľa STN 73 6655:

Uvažuje sa, že v každom byte sú nainštalované tieto zariaďovacie predmety: záchodová misa, umývadlo, drez, vaňa, umývačka riadu, automatická práčka. V bytovom dome je počítaný výpočtový prietok QD v päte stúpacieho potrubia studenej a teplej vody, ktoré zásobuje vodou 12 bytov. Stanovenie výpočtového prietoku sa určí:

Druhy výtokových armatúr v bytovom dome podľa STN 73 6655 (tab. 2):

Výpočtový prietok na päte stúpacieho potrubia studenej vody pre 12 bytov podľa vzorca 1:

QDsv = √(0,12 × 12 + 0,22 × 48 + 0,32 × 12) = 1,766 [l/s]
 

Výpočtový prietok na päte stúpacieho potrubia teplej vody pre 12 bytov:

QDtv = √(0,22 × 12 + 0,22 × 12 + 0,32 × 12) = 1,43 [l/s]
 

Určenie výpočtového prietoku podľa DIN 1988-300:

Výpočtový prietok na päte stúpacieho potrubia studenej vody pre 12 bytov podľa vzorca 2:

QDsv = 1,48 . (0,13 × 12 + 0,07 × 12 + 0,07 × 12 + 12 × 0,15 + 12 × 0,15 + 12 × 0,15 )0,19 − 0,94 = 1,28 [l/s]
 

Výpočtový prietok na päte stúpacieho potrubia teplej vody pre 12 bytov:

QDtv = 1,48 . (12 × 0,07 + 12 × 0,07 + 12 × 0,15)0,19 − 0,94 = 0,93 [l/s]
 

Určenie výpočtového prietoku podľa programu RAUCAD TECHCON 7.2:

Výpočtové prietoky QD vo výpočtovom programe sa počítajú podľa vzorcov v STN 73 6655, avšak neuvažuje sa práčka a umývačka riadu, v byte sa počíta so záchodovou misou, umývadlom, drezom a vaňou pre každý byt. Druhy výtokových armatúr v bytovom dome podľa tab. 2: pre záchod QA = 0,1 l/s, umývadlo QA = 0,2 l/s, drez QA = 0,2 l/s, vaňa QA = 0,3 l/s.

Výpočtový prietok na päte stúpacieho potrubia studenej vody pre 12 bytov:

QDsv = √(0,12 × 12 + 0,22 × 24 + 0,32 × 12) = 1,47 [l/s]
 

Výpočtový prietok na päte stúpacieho potrubia teplej vody pre 12 bytov:

QDtv = √(0,22 × 24 + 0,32 × 12) = 1,43 [l/s]
 

Pozn.: Výpočet so súčasnosťou odberu 4 zariaďovacích predmetov bol určený zámerne.

4. Výsledky merania

Merací modul KHS mini, ktorý bol nainštalovaný na prietokomeroch Kemper Control-plus zaznamenával cca 57 555 údajov za deň. Údaje pozostávali z maximálnych, minimálnych prietokov v litroch za minútu s ich priemernou hodnotou v danom intervale 3 sekúnd. Príklad nameraných hodnôt na päte stúpacieho potrubia pre 12 bytov je pre vybraný časový úsek v tabuľke 1. Merací modul zaznamenával aj objem vody v systéme, ktorý sa spotreboval v danom časovom intervale. Na obr. 5 a 6 je príklad nameraných údajov prietokov studenej a teplej vody od pondelka 22. 8. 2016 do štvrtka 25. 8. 2016. Na obr. 5 je definovaný maximálny prietok 22,5 l/min o 13:30 hod pre studenú vodu a jej minimálny prietok bol 0,7 l/min v ranných hodinách vybraných dní. Špičkový prietok teplej vody 22,5 l/min je podľa obr. 6 vo večerných hodinách počas týždňa okolo 18:53 hod.

Tab. 1 Príklad merania prietokov studenej a teplej vody na stúpacom potrubí
DátumČasVodaθ(min)
°C
θ(max)
°C
θavg
°C
Q(min)
l/min
Q(max)
l/min
Qavg
l/min
V
liter
10.9.20160:00:02teplá45,345,445,32,13,62,90,1
10.9.20160:00:02studená19,619,619,60000
10.9.20160:00:05teplá45,345,345,32,14,33,60,1
10.9.20160:00:05studená19,619,619,60000
10.9.20160:00:08teplá45,345,345,32,13,62,60,1
10.9.20160:00:08studená19,619,619,60000
10.9.20160:00:11teplá45,245,345,22,13,62,60,1
10.9.20160:00:11studená19,619,619,60000
10.9.20160:00:14teplá45,245,245,21,42,11,60
10.9.20160:00:14studená19,619,619,60000
10.9.20160:00:17teplá45,245,245,22,93,63,30,1
10.9.20160:00:17studená19,619,619,60000
10.9.20160:00:20teplá45,245,245,22,93,63,30,1
10.9.20160:00:20studená19,619,619,60000
10.9.20160:00:23teplá45,145,145,12,94,33,30,1
10.9.20160:00:23studená19,619,619,60000
10.9.20160:00:26teplá45,145,145,14,34,34,30,2
θ(min) – minimálna meraná teplota v °C, θ(max) – maximálna meraná teplota v °C,
Q(min) – minimálny meraný prietok v l/s, Q(max) – maximálny meraný prietok v l/s,
Qavg – priemerný meraný prietok v l/s, θavg – priemerná meraná teplota v °C

Náhodne boli vybrané aj dni víkendu od soboty 10. 9. 2016 do nedele 11. 9. 2016. Priebeh odberových špičiek prietoku studenej a teplej vody je na obr. 7 až 10. Z priebehu odberu vody na obr. 7 je zrejmé, že v sobotu o 19:30 hod bol na prívode studenej vody maximálny prietok 16,7 l/min. Zároveň na prívode teplej vody (obr. 8) bol o 21:30 hod maximálny prietok 10,7 l/min. V prípade nedele vybraného víkendu bol na prívode studenej vody (obr. 9) o 16:30 hod maximálny prietok 12,3 l/min, na prívode teplej vody o 21:30 hod maximálny prietok 8,7 l/min (obr. 10). Minimálne prietoky pre teplú vodu sú zaznamenané stálou konštantou prietoku 0,7 l/min.

Namerané hodnoty teploty studenej a teplej vody počas soboty a nedele sú uvedené na obr. 11 a 12. Studená voda v bytovom dome neklesla počas meraní pod 18 °C a jej maximálna teplota dosahovala hodnoty až okolo 24 °C. Časové intervaly vybraných údajov sa redukovali do celých hodín, ktoré sa rozdelili ešte do 30 minút v priebehu dňa.

Obr. 5 Prietok studenej vody počas pracovného týždňa od 22.–25. 8. 2016
Obr. 5 Prietok studenej vody počas pracovného týždňa od 22.–25. 8. 2016
Obr. 6 Prietok teplej vody počas pracovného týždňa od 22.–25. 8. 2016
Obr. 6 Prietok teplej vody počas pracovného týždňa od 22.–25. 8. 2016
Obr. 7 Prietok studenej vody zaznamenaný v sobotu 10. 9. 2016 v bytovom dome
Obr. 7 Prietok studenej vody zaznamenaný v sobotu 10. 9. 2016 v bytovom dome
Obr. 8 Prietok teplej vody zaznamenaný v sobotu 10. 9. 2016 v bytovom dome
Obr. 8 Prietok teplej vody zaznamenaný v sobotu 10. 9. 2016 v bytovom dome
Obr. 9 Prietok studenej vody zaznamenaný v nedeľu 11. 9. 2016 v bytovom dome
Obr. 9 Prietok studenej vody zaznamenaný v nedeľu 11. 9. 2016 v bytovom dome
Obr. 10 Prietok teplej vody zaznamenaný v nedeľu 11. 9. 2016 v bytovom dome
Obr. 10 Prietok teplej vody zaznamenaný v nedeľu 11. 9. 2016 v bytovom dome
Obr. 11 Teplota studenej a teplej vody v sobotu 10. 9. 2016 v bytovom dome
Obr. 11 Teplota studenej a teplej vody v sobotu 10. 9. 2016 v bytovom dome
Obr. 12 Teplota studenej a teplej vody v nedeľu 11. 9. 2016 v bytovom dome
Obr. 12 Teplota studenej a teplej vody v nedeľu 11. 9. 2016 v bytovom dome

Záver

Experimentálne meranie malo za úlohu preveriť teoreticky vypočítané prietoky studenej a teplej vody pre 12 bytových jednotiek s reálne nameranými prietokmi v päte stúpacieho potrubia. Vypočítané teoretické hodnoty podľa troch výpočtových postupov a namerané hodnoty špičkových prietokov sú uvedené v tab. 3.

Tab. 3 Porovnanie odmeraných prietokov Qexp a výpočtových prietokov QD
na ležatom potrubí studenej a teplej vody pre 12 bytov
Potrubie – vodovodSTN 73 66 55
QD
[l/s]
DIN 1988 – 300
QD
[l/s]
Výpočtový program
QD
[l/s]
Experimentálne meranie
Qexp
[l/s]
Studená voda1,771,281,470,375
Teplá voda1,430,931,430,375

Maximálne prietoky studenej aj teplej vody boli cca 22,5 l/min, t.j. 0,375 l/s. Teoreticky vypočítané prietoky QD podľa STN, DIN a prietoky výpočtovým programom nie sú až také výrazné, hodnoty sú približne rovnaké. V prípade experimentálneho merania prietoku Qexp studenej aj teplej vody vzhľadom na vypočítané hodnoty QD je však rozdiel evidentný, predstavuje dokonca menej ako 1/3 z teoreticky vypočítaných hodnôt prietokov.

Z vyššie uvedeného vyplýva, že skutočné reálne prietoky namerané v potrubí boli oveľa menšie ako teoreticky vypočítané hodnoty. Všeobecne je známa aj klesajúca spotreba vody v bytových domoch, čo potvrdzujú aj namerané prietoky. Meranie prietokov studenej a teplej vody v bytovom dome ako aj monitoring špičkových odberov je zatiaľ v rámci experimentov na začiatku, plánujú sa aj ďalšie merania na viacerých bytových domoch, ktoré sú nutné pre objektívne vyhodnotenie priebehu odberu a prietokov vody. V prípade, že sa potvrdia oveľa nižšie reálne hodnoty prietokov vody v potrubiach bytových domov, bude v budúcnosti možné prehodnotiť výpočtové metodiky návrhu dimenzií potrubia pre tento typ budov.

Článok vznikol na základe výskumného projektu Katedry TZB SvF STU v spolupráci so spoločnosťami REHAU a KEMPER, ktoré sa podieľali na dodaní meracích prístrojov, projektovej dokumentácie a koordinácii projektu a tiež v rámci vedeckého projektu Agentúry na podporu výskumu a vývoja na základe Zmluvy č. DS-2016-0030 a Ministerstvom školstva, vedy, výskumu a športu SR prostredníctvom grantu VEGA 1/0807/17.

Literatúra

  1. Krafčík, M. – Peráčková, J.: Analýza spotreby studenej a teplej vody v bytových domoch. In: Zborník prednášok zo 17. konferencie s medzinárodnou účasťou Meranie a rozpočítanie tepla 2017. 9.–10. november 2017 Senec, str. 141–151, SSTP Bratislava, ISBN 978-80-89878-16-1.
  2. STN 73 6655 Výpočet vodovodov v budovách.
  3. STN EN 806-3 Technické podmienky na zhotovovanievodovodných potrubí na pitnú vodu vo vnútri budov – Časť 3: Dimenzovanie potrubia.
  4. DIN 1988-300 Technische Regeln für Trinkwasser-Installationen – Teil 300: Ermittlung der Rohrdurchmesser; TechnischeRegel des DVGW

Foto: autori

Pozn.: Dne 14. ledna 2018 byl na žádost autorů změněn název článku z původního Aká je spotreba studenej a teplej vody v bytovom dome v Bratislave?

 
Komentář recenzenta
Ing. Jakub Vrána, Ph.D.
Měření průtoků v potrubích vnitřních vodovodů podobná měřením slovenských kolegů byla prováděna také v České republice. I tato měření ukázala, že skutečné maximální průtoky jsou výrazně nižší než průtoky výpočtové, zejména v případech, kdy se jednalo o potrubí rozvádějící pouze studenou nebo pouze teplou vodu. Jen u potrubí zásobujících pouze nádržkové splachovače u oddílných vodovodů byly naměřené průtoky vyšší.
English Synopsis
What is the consumption of cold and hot water in the apartment house in Bratislava?

The paper presents the results of the experimental measurement of cold and hot water flows in the reconstructed pipeline of a residential building. The measured flows are compared to the calculation values according to STN 73 6655, DIN 1988-300 and the values computed by the calculation program. The results can be applied to the optimization of the design of internal water mains as well as the optimization of the design of the hot water preparation plant and its heat source.

 

Hodnotit:  

Datum: 8.1.2018
Autor: Ing. Milan Krafčík, Stavebná fakulta, STU Bratislava   všechny články autoradoc. Ing. Jana Peráčková, PhD., Stavebná fakulta, STU Bratislava   všechny články autoraRecenzent: Ing. Jakub Vrána, Ph.D.



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Google+  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcíchDiskuse (1 příspěvek, poslední 12.01.2018 13:29)


Témata 2018

Partneři - Příprava teplé vody

technická podpora výrobců

Partneři - Voda, kanalizace