Příprava teplé vody - Katedra technických zařízení budov K11125

Transkript

VNITŘNÍ VODOVOD
ROZVODY, MATERIÁLY, VÝPOČET
Ing. Stanislav Frolík, Ph.D.
- katedra technických zařízení budov -
TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1
1
Vnitřní vodovod
•
•
systém, zajišťující dopravu pitné vody k jednotlivým výtokům nebo zařízením
začíná HUV až po jednotlivé výtokové armatury
•
Systémy rozvodu dle způsobu dopravy :
- jednotný systém – pitná voda se rozvádí i pro účely užitkové a provozní
- oddílný systém – samostatně pro jednotlivé druhy vod
Systémy rozvodu dle tvaru :
- větvené – nejčastěji, z hlediska ekonomiky nejméně náročný, tento sytém je však
náročný na tlak a může vytvořit úseky s min. odběrem a tím může dojít k
zhoršení kvality odebírané vody,
- okruhové – tam, kde nutnost plynulé dodávky ( nemocnice, hotely,
laboratoře,….)
- smíšené – kombinace okruhového a větveného systému,
- horní či dolní rozvod
- s požárním vodovodem zavodněným ( pod stálým tlakem ) nebo nezavodněným
•
Tam, kde nestačí tlakové poměry ( výškové budovy ) je nutno navrhnout zesilovací
stanici s rozdělením na tlaková pásma.
2
1
Systémy rozvodu dle tvaru :
VĚTEVNÝ SYSTÉM
SPODNÍ ROZVOD
terén
OKRUHOVÝ
SYSTÉM
terén
VĚTEVNÝ SYSTÉM
HORNÍ ROZVOD
terén
KOMBINOVANÝ
SYSTÉM
terén
3
Vnitřní rozvody
- dostatečné množství vody
- dostatečný přetlak
- hygienická nezávadnost
- těsnost potrubí a armatur
- ochrana proti mrazu a vysokým teplotám
- životnost - fce p,t (50 let) , jednoduchá montáž , min. hlučnost
Části rozvodu :
• ležaté potrubí – vedené ve sklonu do 45o od vodorovné roviny
• stoupací potrubí – vedené svisle nebo do sklonu 45o včetně od svislé roviny
• připojovací potrubí – potrubí od stoupacího nebo ležatého potrubí k výtokům
• cirkulační potrubí – potrubí v okruhu teplé vody pro cirkulaci mezi zdrojem a
výtokem
Rozvody vody musí být, pokud možno přímé, krátké a přístupné při montáži,
izolování a výměně. V neprůlezných kanálech se rozvod pitné vody nesmí vést
společně s potrubím ústředního vytápění.
Potrubí může být pod podlahou jen tehdy, pokud je vedeno v ochranné konstrukci
s možností kontroly ( v chráničce, instalačním kanále, apod. )
4
2
Schéma vnitřního vodovodu :
PŘIPOJOVACÍ POTRUBÍ
HYDRANT
H
STOUPACÍ POTRUBÍ
STOUPACÍ POTRUBÍ
uzávěr
vodoměr
H
H
uzávěr vody
zemní souprava
TERÉN
vodoměrná
sestava
VODOVODNÍ
PŘÍPOJKA
LEŽATÉ POTRUBÍ
POŽÁRNÍ VODOVOD
ZAVODNĚNÝ
POŽÁRNÍ VODOVOD
NEZAVODNĚNÝ
PRO ZÁSAH
MOBILNÍ
TECHNIKY
terén
PŘÍVODNÍ POTRUBÍ (VNITŘNÍ VODOVOD)
5
6
3
Části vnitřního vodovodu
Připojovací potrubí
• napojení mezi výtokovou armaturou a stoupacím potrubím (stoupačkou)
• vedení většinou v drážce ve zdi, v instalačních příčkách nebo v podlaze
• při vedení v drážce ve zdi se nesmí napevno zazdít – z důvodu poškození
délkovou roztažností. Jako ochrana proti poškození u kratších rozvodů
většinou postačí izolace potrubí (zejména kolen a odboček).
Stoupací potrubí
• svislá část potrubí propojující jednotlivá podlaží
• vedení v instalační šachtě, instalační příčce nebo v drážce ve zdi
• připojení na ležatý rozvod musí vyloučit přenos hmotnosti stoupačky na ležatý
rozvod a možnost dilatace jak stoupacího potrubí
• stoupací potrubí se upevňuje (zpravidla objímkami) většinou podle
technických předpisů výrobce tak, aby byla umožněna dilatace potrubí (pevné
a kluzné objímky, kompenzace)
7
Části vnitřního vodovodu
Ležatý rozvod
• vedení pod stropem přízemí nebo suterénu (spodní rozvod), v technickém
podlaží nebo v posledním podlaží (např. půdě) – horní rozvod
• při vedení v nevytápěných místnostech (sklepy, půda) pozor na pokles teploty
v zimě z důvodu zamrznutí – teplota nesmí klesnout pod 5°C
• ležaté potrubí se zpravidla zavěšuje pod strop a upevňuje se (zpravidla
objímkami) většinou podle technických předpisů výrobce tak, aby byla
umožněna dilatace potrubí (pevné a kluzné objímky, kompenzace)
• potrubí spádováno k místu vypuštění (obvykle VS) ve sklonu 3 promile
• umístění uzávěrů a vypouštění tak, aby byla každá stoupačka samostatně
uzaviratelná a vypustitelná
8
4
Společné vedení studené a teplé vody je třeba navrhnout podle těchto zásad :
- připojovací potrubí teplé vody se umisťuje nad přip. potrubím studené vody,
- při pohledu na armaturu je přívod SV vpravo,
- cirkulační potrubí ve stoupacích vedeních se instaluje mezi potrubí studené a
teplé vody,
- potrubí vedené v drážkách musí zůstat po zakrytí volné ( odnímatelné kryty ),
Pro sklon potrubí platí tyto zásady :
- mezi místem odvzdušnění a odvodnění je nejmenší sklon potrubí tři promile,
- ležaté potrubí SV je třeba spádovat k vodoměrné sestavě nebo domácí vodárně,
kde by měla být vypouštěcí armatura,
- rozvody teplé vody se spádují k místu zdroje ohřevu ( pokud nejsou vedené
společně s potrubím SV ),
- úseky, které nelze odvzdušnit do stoupacího potrubí, je třeba odvzdušnit
samostatným odvzdušňovacím ventilem,
- úseky, které není možné odvodnit funkčními výtoky, musí být odvodňovací
armatury.
9
Uzávěry na potrubí
•
•
•
•
•
•
•
•
•
hlavní domovní uzávěr objektu – součástí vodoměrné sestavy (pokud je
v objektu), pokud je VS v šachtě, potom se umisťuje za obvodovou zdí
před každým stoupacím potrubím (delším než 2 podlaží) se umístí uzavírací
armatura (kohout) s vypouštěním
na připojovací potrubí zásobující samostatnou účelovou nebo bytovou
jednotku (spolu s poměrovým vodoměrem)
rozsáhlé vnitřní vodovody se dělí uzávěry na menší úseky
před související skupiny zařizovacích předmětů (např. pánské WC, dámské
WC…)
před jednotlivým zař. předmětem připojeným pevně na vodovod (splachovač,
stojánková baterie – roháčky)
před každým technickým či technologickým zařízením (ohřívač TUV)
používají se uzavírací ventily, v současné době ve velké míře též kulové
kohouty
části vodovodů pro letní provoz, vedené mimo stavební objekt (např. na
zalévání) – pokud nejsou chráněny proti zamrznutí – uzavírací armatura
s možností vypouštění
Uzavírací armatury mají stejnou jmenovitou světlost jako potrubí, na kterém
jsou osazeny. Rozměry pojistných zařízení na ohřev vody se určují podle
příslušných norem.
10
5
Ochrana proti hluku:
- volba vhodného dispozičního řešení (oddělit hlučný provoz od
chráněných zón)
- výběr vhodných materiálů, izolací, armatur
- pružné kotvení, gumové podložky
- dodržování optimálních rychlostí ( max. 2,0 m/s )
- osazení hlučných prvků ( čerpadla, kompresory…) mimo klidovou
zónu, izolační stěny
- nepropojovat dva byty nebo provozní jednotky
11
Izolace potrubí zákon č. 177/2006 - vyhláška MPO č. 193/2007 Sb. (2007)
• ochrana potrubí
• tepelné ztráty
• kondenzace
Materiál izolace
•
•
•
•
polyetylen
polyuretan
kaučuk
minerání vlákna
12
6
Materiály vnitřního vodovodu
charakteristika fyzikálních veličin
Materiál
Měrná
hmotnost
ρ / kg m-3 /
Ocel pozink.
Měď
Součinitel
drsnosti
k
Součinitel
tepelné
roztažnosti
α / mm.m-1.K-1
7865
1,5 – 2,0
0,011
58
8930
0,01 – 0,03
0,017
372
lPE
920
„
0,2
0,41
rPE
910
„
0,26
0,41
PP
900
„
0,15
0,24
PVC
1400
„
0,08
0,13
PB
910
„
0,13
0,12
VPE
940
„
0,18
0,3
Součinitel
tepelné
vodivosti
λ /W.m-1.K-1/
13
Spojování potrubí
• lisování
• letování
• svařování
• šroubové spoje
• lepení
• přírubové spoje
• hrdlové spoje
14
7
Kovy
⊕ vynikající mechanické vlastnosti, odolnost proti změnám teploty ( malá
roztažnost )
⊗ náročnost výroby, opracování, vyšší hmotnost, koroze
Ocel – trubky bezešvé ( válcování, tažení ) – závitové nebo hladké
svařované – závitové nebo hladké
Spoje : svařované, závitové (fitinky), přírubový spoj
- z důvodu koroze, > drsnosti a tím malé životnosti, nevhodný materiál
pro rozvod vody ⇒ výměna
Nerezová ocel – podstatně odolnější než ocel. potrubí
⊕ odolnost proti vlhkosti a působení chemikálií ⇒ odpadá nutnost
povrchových úprav ( zinkování, asfaltování )
⊗ vyšší cena
Spoje : svařování, lisované spojky
15
Kovy
Litina – pro rozvody vody se dnes používá výjimečně, zejména pro
venkovní rozvody, dříve i na vodovodní přípojky
Měď – kvalitní materiál
⊕ dlouhá životnost, dobré mechanické vlastnosti umožňující užití
tenkostěnných trubek a tvarovek s dobrými hydraulickými vlastnostmi
⇒ malé profily potrubí
⊗ pro rozvody pitné vody – přísná kritéria na kvalitu měděného potrubí ⇒
atest
Spoje : pájení – naměkko ( do 450 0C )
- natvrdo (nad 450 0C )
Olovo – historický materiál, pouze opravy stávajících rozvodů
16
8
Plasty – dnes nejpoužívanější materiál, uměle vyráběné materiály, mají
celou řadu výhod , ale i nevýhod !
⊕
⊕
⊕
⊕
⊕
malá hmotnost
snadná opracovatelnost
výborné hydraulické vlastnosti ⇒ nemění se během životnosti
nepodléhá korozi, přijatelná cena
velká životnost – dodržení montážních předpisů !!!
⊗ velká délková roztažnost ⇒ pečlivé uchycení potrubí, kompenzace na
potrubí
⊗ mechanické vlastnosti
⊗ malá požární odolnost – při hoření uvolnění škodlivých látek
17
Plasty – použití a spojování
Název
Značení
Spojování
Použití
Polyetylen
rozvětvený
rPE
LDPE
svařování, spojky
SV – přípojky ,
řady
Polyetylen
středněhustotní
MDPE
SV – řady
Polyetylen
lineární
lPE
HDPE
SV – řady
Polyetylen
síťovaný
VPE
PEX
Spojky
SV, TV
Polypropylen
Typ 1
PP - 1
PPH
svařování,spojky
SV
Polypropylen
Typ 2
PP – 2
PPB
SV
Polypropylen
Typ 3
PP – 3
PPR
SV, TV
Polyvinylchlorid
PVC
lepení, spojky
SV
Polyvinylchlorid
chlorovaný
CPVC
lepení, spojky
SV, TV
Polybuten
PB
SV, TV
18
9
Kompozitní potrubí - sendvičové, vrstvené
•
•
•
•
•
•
PEX + AL = PEX + lepidlo + Al + lepidlo + PEX
PE + Al
PPR + Al
PB + Al
PEX + AVOH ( etylen-vinyl alcohol )
PE- RT + AVOH + PE- RT ( polyetylen s vyšší tepelnou odolností )
Pro rozvody teplé vody, vytápění, kanalizace ( zlepšení hlukových parametrů)
- vlastnostmi se blíží kovovým materiálům
- vrstvením dochází k vyšší tepelné odolnosti a nižší tepelné roztažnosti
19
Vedení potrubí – kotvení, dilatace
∆l = α . L . ∆t
∆ldélková změna ( prodloužení nebo zkrácení )
α - součinitel tepelné roztažnosti
L - délka úseku
∆t - rozdíl teploty prostředí při montáži a teploty media
[ mm ]
[ mm ]
[ mm . m-1 . K -1 ]
[m]
[ 0C ]
20
10
Vedení potrubí – kotvení, dilatace
21
Příprava teplé vody
•
•
•
zdravotně nezávadná ohřátá pitná voda
určena k mytí, koupání osob, mytí nádobí a zařízení, praní prádla,
úklidu prostorů
není určena k pití nebo vaření
studená voda
teplá voda
směšovaná voda
22
11
studená voda
zima 3 - 10 °C, pro výpočet t=10°C
léto 10 – 15 °C
teplá voda
termická desinfekce na teplotu
> 60°C
korozívní účinky
< 60°C
ochrana proti legionnelle
> 70°C (krátkodobá desinfekce)
(rozšíření v Americe - 80. léta)
centrální ohřev
55°C (ČSN 06 0320)
lokální ohřev až
85°C (mytí nádobí, sterilizace)
směšovaná voda
- smísení vody pro konkrétní účely
obvykle pro mytí, sprchování 35-40°C (ochrana proti opaření)
23
Termostatické baterie
24
12
ohřev TV se provádí předáním energie v zařízení, nebo
předáním tepla z teplonosné látky
návrh zařízení pro ohřev TV se provádí podle
ČSN 06 0320, vychází se z rozboru provozu objektu
Příprava TV
dle způsobu předání tepla :
přímé – směšování s horkou vodou, teplou vodou nebo párou
nepřímé – předání energie pro ohřev dělící stěnou (teplosměná plocha
ohřívače)
25
Příprava teplé vody - lokální
podle místa ohřevu :
lokální
- ohřev TV probíhá v místě (co nejblíže) spotřeby TV
- pro menší počet odběrných míst (byt, malé hyg. zařízení)
+ krátké rozvody připojovacího potrubí
+ individuální měření spotřeby tepla na výrobu TV
+ malé energetické ztráty
- prostor pro zařízení na ohřev TV
- přívod energie pro zařízení na ohřev TV
26
13
27
Lokální příprava TV
ZÁSOBNÍK
TUV
ZDROJ
TEPLA
K
ZÁSOBNÍK
TUV
STOUPACÍ POTRUBÍ
uzávěr+vodoměr
vodoměrná
sestava
K
K
LEŽATÉ POTRUBÍ
terén
28
14
Příprava teplé vody - centrální
centrální
- příprava TV pro větší počet odběrných míst (objekt)
- dálková příprava - soubor objektů, sídliště (topné kanály, kolektory)
+ jediný zdroj tepla (ekologie ?)
+ velké množství vody ihned k dipozici
- dlouhé rozvody (nutná cirkulace média)
- energetické ztráty
- poruchovost potrubí
- měření spotřeby tepla u objektů i spotřebitelů
29
Centrální příprava TV
PŘIPOJOVACÍ POTRUBÍ
STOUPACÍ POTRUBÍ
STOUPACÍ POTRUBÍ
uzávěr+vodoměr
vodoměrná
sestava
LEŽATÉ POTRUBÍ
ZÁSOBNÍK
TUV
CIRKULAČNÍ
ČERPADLO
ZDROJ
TEPLA
30
15
31
podle konstrukce zařízení :
zásobníkové (akumulační)
průtočné
smíšené
podle použitých energií :
jednoduché
kombinované
- nerovnoměrný odběr vody
- rovnoměrný odběr vody
- průtočný systém doplněný zás.TV pro
krytí špiček
- jediný zdroj tepla (el. energie, plyn,
pevná paliva)
- více zdrojů tepla (el. energie+ solární
energie)
podle provozního přetlaku :
beztlakové
tlakové
32
16
ZÁSOBNÍKOVÝ
PŘÍMOTOPNÝ OHŘEV
ZÁSOBNÍKOVÝ
NEPŘÍMOTOPNÝ OHŘEV
PRŮTOKOVÝ OHŘEV
ZDROJ
TEPLA
ZÁSOBNÍKOVÝ OHŘEV S CIRKULACÍ
PŘIPOJOVACÍ ARMATURY
T
VÝSTUP
TEPLÉ VODY
uzavírací ventil
vypouštění
čerpadlo
napojení na
zdroj tepla
uzavírací ventil
P
zpětná ventil
VSTUP
CIRKULAČNÍ VODY
uzavírací ventil
pojistný ventil
tlakoměr
uzavírací ventil
zkušební zařízení
zpětná ventil
uzavírací ventil
teploměr
VSTUP
STUDENÉ VODY
33
Potřeba TV pro byt.fond
– ČSN 060320
• 77 l/os/den při 60°C (všední den)
• 103 l/os/den při 60°C (soboty a neděle)
• tj. cca 82 l/os/den
– Rozbor provozu - firemní podklady
• 30 - 60 l/os/den při 60°C dle vybavení a komfortu
• potřeba vody na jednotlivé činnosti v denním
rozložení
34
17
Činnost
Myti rukou
umývátko
umývadlo
luxusní
Sprchování
úsporné
běžné
komfortní
Vanová koupel
zkrácená vana
běžná vana
velkoobsahová
Bidet
standard
Mytí nádobí
v dřezu
Potřebné
množství
[l]
Průtok
[l/min]
Průměrná doba Požadovaná
odběru [min]
teplota [°C]
6
10
15
1,5
2
3
4
5
5
35
35
37
30
48
80
6
8
10
5
6
8
40
40
40
105
150
255
7
10
10
15
15
25
37
37
37
24
3
8
40
30
3
10
55
35
Charakteristiky výtoků TV
Odvození průměrné denní potřeby teplé vody na osobu v bytovém domě
36
18
Výpočet přípravy TV – zásobníkový ohřev
Potřeba TV za časovou periodu -V2P
V2P = Vo + Vj + Vu
[m3/per]
Vo – potřeba vody na mytí osob
Vj – potřeba vody pro mytí nádobí
Vu– potřeba vody pro úklid a mytí podlahy
[m3/per]
[m3/per]
[m3/per]
- množství vody vychází z rozboru provozu konkrétního objektu
- pro bytové objekty je možno použít hodnotu 82 litrů/osobu,den (ČSN 06 0320)
- pro zjednodušení je možno použít např. 200 litrů/byt,den (změřená spotřeba TV
v daném objektu)
37
Potřeba tepla odebraného z ohřívače E2P
E2P = E2T + E2Z
[kWh/per]
E2T – teoretické teplo pro ohřátí množství V2P
E2T = V2P . c . (t2 – t1)
[kWh/per]
V2P – potřeba TVza časovou periodu [m3]
c – měrná tepelná kapacita vody → 4186 J/kg.K = 1,163 kWh/m3K
t2 – teplota ohřáté vody (centrální ohřev 55°C)
t1 – teplota studené vody (výpočtová teplota je 10°C)
E2Z – teplo ztracené při ohřevu a dopravě TV
E2Z = E2T . z
[kWh/per]
E2T – teoretické teplo pro ohřátí množství V2P
[kWh]
z – ztráta tepla při ohřevu a dopravě TV (0,5-v objektu 1,0-okrskový ohřev)
38
19
Velikost zásobníku
VZ = ∆Emax / c . (t2 – t1)
[m3]
∆Emax – maximální rozdíl mezi křivkou dodávky a odběru (viz graf) [kWh]
c – měrná tepelná kapacita vody → 4186 J/kg.K = 1,163 kWh/m3K
t2 – teplota ohřáté vody (centrální ohřev 55°C)
t1 – teplota studené vody (výpočtová teplota je 10°C)
Tepelný výkon ohřívače (výkon topné vložky zásobníku)
Q = E2P / τ
[kW]
E2P - potřeba tepla odebraného z ohřívače
[kWh/per]
τ - doba ohřevu a odběru TV ( podle typu objektu a způsobu ohřevu )
39
kontinuální dodávka tepla o malém příkonu
nárazová dodávka o velkém příkonu
40
20
Výpočet vnitřních vodovodů
- zajištění dodávky požadovaného množství QA o požadovaném přetlaku pminFI
do každého odběrného místa
Postup výpočtu (ČSN 75 5455):
•stanovení výpočtového průtoku
•předběžný návrh světlostí
•hydraulické posouzení navrženého potrubí
Postup výpočtu (ČSN EN 806-3)- zjednodušená metoda:
- pro RD, BD do 5 NP, admin. budovy do 5 NP, prodejny, polyfunkční domy do 5 NP
•rozdělení potrubí na úseky
•stanovení součtu výtokových jednotek v úsecích
•určení průměru potrubí v úseku podel součtu výtokových jednotek podle tabulky
podmínky použití :
-běžná instalace (standardní jmenovité výtoky, není nepřetržitá odběr)
-požadovaný hydrodynamický přetlak na vstupu budovy (nejméně 100 kPa před výtokem
-potrubí nesmí být extrémně dlouhé (pro splnění podmínky 100 kPa)
41
Předběžný návrh světlosti potrubí :
•
Stanovení světlosti vychází ze vztahu Qv = S.v, světlost potrubí (vnitřní
průměr)
d=
•
4Qv
π .v
Rychlost proudění vody v potrubí se stanoví s ohledem na největší
dovolenou rychlost vody v potrubí a celkovou tlakovou ztrátu ( rozpětí 1,0
až 3,0 m/s podle účelu a materiálu).
42
21
Stanovení výpočtového průtoku QD [l/s] :
a) rodinné domy, bytové domy, administrativní budovy, prodejny a jednotlivé
koupelny pro jeden hotelový pokoj
m
QD =
∑Q
i =1
2
Ai
⋅ ni
b) ostatní budovy s převážně rovnoměrným odběrem (např. hotely, zdravotnická
zařízení a jesle )
m
QD = ∑ f i ⋅ QAi ⋅ ni
i =1
c) budovy s hromadným a nárazovým odběrem (např. veřejné lázně, hygienická
zařízení průmyslových závodů)
m
QD = ∑ ϕi ⋅ QAi ⋅ ni
i =1
43
ČSN 75 5455
pdis > pminFI + ∆pe + ∆pWM + ∆pAp + ∆pRF
kde
pdis - dispoziční přetlak na začátku počítaného rozvodu [kPa]
pminFI – minimální požadovaný přetlak u výtoku [kPa]
∆ pe - tlaková ztráta rozdílem výšek [kPa]
∆pe = h . ρ . g / 1000
∆pWM – tlakové ztráty vodoměrů [ kPa ]
∆pAp - tlakové ztráty zařízení [ kPa ]
∆pRF - tlakové ztráty třením a vlivem místních odporů [ kPa ]
přibližně - ∆pRF = a . Σ ( lj . Rj )
přesně - ∆pRF = Σ ( lj . Rj + ∆pF )
∆pF = Σξ . v2. ρ / 2000
44
22

Příprava teplé vody - Katedra technických zařízení budov K11125

Transkript

Podobné dokumenty

+ E - Katedra technických zařízení budov K11125

PRŮKAZ ENERGETICKÉ NÁROČNOSTI BUDOVY

divize KraussMaffei

firemni darky

Lesní rybníček Janovka

NOVÁ RADNICE PRO PRAHU 7 – II. KOLO PORTFOLIO NÁVRHU