Zabezpečenie kvality teplej vody pre používateľov

7. mája 2007

Partneri sekcie:

Ako zabezpečiť, aby používateľ dostával teplú vodu v požadovanej kvalite? Aké nároky musí spĺňať technický vodný obslužný systém? To sú otázky, ktorými sa zaoberá tento článok.

Pri tovaroch (lebo aj teplá voda je nepochybne tovarom) nebude zrejme treba vysvetľovať pojem kvalita, a to najmä v spojení s používateľom. Predpokladáme, že teplú vodu dostane používateľ na svoje použitie v súhrnnej kvalite, ktorú môžeme vyjadriť ako:

dostatočný – potrebný objem, ale aj prietok,
vhodná teplota – teda voda využiteľná ako „teplá“, ale nesmie obariť,
chemická kvalita – teplá voda, vyrábaná z vody pitnej, nesmie zmeniť ohrevom svoje chemické vlastnosti – záleží teda na zariadení ohrevu a distribučnej sieti,
organoleptická kvalita – bez zákalu (o možnosti zápachu nebudeme ani uvažovať),
mikrobiologická kvalita – zabezpečenie neprekročenia limitov na mikrobiálnu kolonizáciu, teda nielen bez „populárnej“ baktérie legionela, ale aj množstva ďalších. Najmä rozvody teplej vody sa v miestach, kde je teplá voda bez pohybu, stávajú „fermentačnou nádržou“ – baktéria legionela potrebuje asi štyri hodiny na to, aby z jednej boli dve.

Základným problémom je teda logistická úloha, ako dostať tovar „teplá voda“ z bodu A, kde sa vyrába, v požadovanej kvalite distribučnou sieťou do n používateľských bodov. Budeme brať do úvahy tri časti „technického vodného obslužného systému“ (TVOS), do ktorého zahrnieme všetko a potom môžeme špecifikovať jeho tri základné časti:

zariadenie na výrobu teplej vody s jej úpravou pred ohrevom a po ňom,
distribučný systém teplej vody (zvyčajne spojený s distribučným systémom vody studenej),
zariaďovacie predmety – vodovodné batérie.

Snahu o splnenie uvedenej logistickej úlohy môžeme teda technicky špecifikovať, čiže brať do úvahy celok TVOS. Každá z uvedených troch častí však má svoje špecifiká, bude teda nevyhnutné vytvoriť oddelený pohľad na každú z uvedených častí a špecifikovať čiastkové požiadavky na kvalitu pri každej z nich. Ako celok to však z pohľadu používateľa má poriadny háčik – on totiž vidí a má v dosahu len vodovodnú batériu a o kvalite sa môže presvedčovať len v priebehu využívania. „Niekto“ vzdialený však využívaný TVOS realizoval – a mal iné priority, asi nevidel (podľa našich skúseností) požiadavky používateľa ako prioritné – zvyčajne mu pri odovzdávaní stavby s TVOS stačí, že „voda tečie“. A prevádzkovateľ, ktorý dlhodobo napĺňa požiadavky používateľov, sa počas prevádzkovania snaží správať čo najviac ekonomicky, ide mu o prevádzkové náklady. Riešenie celého logistického problému je však skutočne súhrnné a napĺňa sa inde, už v projekte, v jeho príprave, podkladoch a najmä uvedomením si, že ani ten najlepšie vybavený objekt nemôže bez úplnej funkčnosti TVOS plniť požiadavky používateľov.
Ďalej si teda budeme všímať len TVOS a jeho časti.

Výroba teplej vody

Musí zabezpečiť pre každého z používateľov zodpovedajúci objem teplej vody v priebehu dňa, ale aj pokryť špičkovú potrebu a súčasne aj zodpovedajúcu teplotu v priebehu celého dňa i pri špičkových odberoch. Napríklad ak v nemocničnom objekte s rehabilitáciou možno meraním zistiť skutočnosť, že štvrťhodinové maximum spotreby je 10 % dennej spotreby, potom stojí projektant pred ťažkou úlohou. Aj v tejto štvrťhodine by mala byť dodávaná teplá voda s istou minimálnou teplotou. Problém je riešiteľný zabezpečením „tepelne stabilizovanej teplej vody“, ako uvádzame na grafoch 1 a 2. Nemocničný objekt, ktorý má šesťstopäťdesiat výtokových distribučných bodov, má bez ohľadu na rannú špičku spotreby trvalo zabezpečenú rovnakú teplotu teplej vody vo všetkých distribučných bodoch. Najprv bola požiadavka na teplotu nad 55 °C v distribučných bodoch (dosahovala sa teplota nad 57 °C po jednej minúte prietoku), a teda ohrev na 60 °C. Neskôr sa prešlo na 50 °C pri ohreve – a všade v sieti je nad 47 °C.

Jednou zo základných požiadaviek je na tomto mieste aj zabezpečenie chemickej úpravy vody pred jej ohrevom (zníženie tvrdosti). Toto je dosť často zanedbávaný pohľad a tvrdosť vody si potom „poradí“ so zariadením výroby teplej vody, ale aj distribučnou sieťou, ba nezriedka je neriešený stav i zdrojom organoleptických problémov používateľov.

Distribúcia teplej vody

Distribučný systém teplej vody (zvyčajne spojený s distribučným systémom studenej vody) musí zabezpečiť uvedenú „dopravu“ z miesta výroby teplej vody do distribučných výtokových bodov. Aby sa v tomto smere všetko skutočne vhodne napĺňalo i dlhodobo, bude distribučná sieť musieť mať trvalo vhodné hydraulické vlastnosti, na čo sa viaže i energetická strata: teplá voda odchádza z miesta výroby s teplotou o niečo vyššou tak, aby sa splnila požiadavka používateľa v danom (i najvzdialenejšom) distribučnom bode. Na to je určená najmä cirkulácia, aby mala teplá voda trvalo v ktoromkoľvek bode po odpustení určitého objemu vody (či po odpustení za určitý čas) potrebnú teplotu. Cirkulačné čerpadlo v objekte je vlastne z tohto logisticky chápaného pohľadu jeho srdcom: teplá voda musí stále prúdiť a iba tak môže byť kedykoľvek a kdekoľvek v distribučnej sieti k dispozícii. Potrubia teplej vody potom možno prirovnať k tepnám, cirkulačné potrubia k žilám. A samotné pripojenia už necirkulovaných potrubí k jednotlivým zariaďovacím predmetom potom musia byť s čo najmenším objemom vody bez pohybu – tá sa dáva do pohybu až na požiadavku používateľa, odtečie (je to strata, táto voda bola ohriata!), aby priviedla vodu s požadovanou teplotou, ktorú si používateľ namieša so studenou vodou na jemu vyhovujúcu požadovanú teplotu. Tu treba uviesť, že bežne sa (napr. podľa DIN) vyžaduje, aby objem tejto necirkulovanej vody v pripájacom potrubí bol do troch litrov, čo sú síce celé metre potrubia, ale na druhej strane tu vzniká požiadavka (zase DIN, príprava a diskusia) na komfort z hľadiska teplej vody pre používateľa, rozdelený do troch kategórií. Podľa tej najlepšej by mala byť teplá voda pre používateľa s teplotou nad 45 °C na mieste spotreby za menej než 9 s!

Je teda logické, že v distribučnom systéme sa budú uplatňovať materiály s čo najlepšími hydraulickými, energetickými a spracovateľsko-montážnymi predpokladmi a najmä s ohľadom na daný objekt i z hľadiska dlhodobosti používania. Preto výber materiálu potrubí a armatúr nemôže zahrňovať len hľadisko ľahkej montáže, ako sa občas stáva. Treba zvážiť, že výmena distribučnej siete v objekte – teda z tohto pohľadu generálna oprava až rekonštrukcia – sa z hľadiska času pripravuje práve tu. Ak sa použije potrubie medené alebo nerezové, bude životnosť distribučnej siete vlastne zhodná so životnosťou objektu ako celku. Ak nie, je nevyhnutné počítať s ďalšími nákladmi v budúcnosti – náklady na stavebné práce pri výmene potrubí sú zvyčajne až trikrát vyššie než samotné náklady na nové distribučné rozvody – nehovoriac o ekonómii chodu samotného objektu, ktorý bude vyradený z prevádzky.

Na trhu je dnes v každom smere dostatok materiálov na výrobu potrubí a armatúr, pri výbere sa teda stačí opierať o znalosti a skúsenosti projektanta a aj realizátora, ktorý by mal mať v uvedenom smere záujem – je to však ťažko uchopiteľné a nie je na to žiadny parameter. Iba ak by danú distribučnú sieť mal dlhodobo prevádzkovať a bol pri stavbe skutočne od projektu ešte celý prvý rok. Aby bolo všetko zrealizované podľa jeho predpokladov, ale aby zároveň mal zodpovednosť a udržal svoje riešenia proti skratkám a zmenám realizačnej firmy, a najmä aby bol od začiatku pri prevádzke.

Zariaďovacie predmety – vodovodné batérie – opis stavu

Vodovodné batérie sú koncovým, dôležitým bodom. Ak vezmeme do úvahy jednoduchý výpočet, že v bežnom nemocničnom, hotelovom či rodinnom objekte pretečie každou vodovodnou batériou za rok voda v hodnote medzi dvoma až piatimi tisícmi korún, je nepochopiteľné, prečo nie je na vodovodné batérie kladená v prvom rade úplne funkčná požiadavka. Ide o dlhodobú funkciu, o prevádzkové náklady, používateľskú „príjemnosť“.

Ak vezmeme do úvahy maximálny možný prietok vodovodnou batériou a porovnáme ho s požiadavkou používateľa, mal by tu byť súlad. Skutočnosť je však taká, že na bežnú obsluhu používateľovi úplne postačuje prietok 8 litrov za minútu pri umývadlovej a 11 litrov za minútu pri sprchovej batérii. To sú však batérie nastavené. Pri nenastavených možno bežne nájsť prietoky aj okolo 25 litrov za minútu.

Naším meraním a sledovaním máme doložené, že pri pôvodnom stave s kvalitnými vodovodnými batériami bola denná spotreba nemocničného objektu so šesťstopäťdesiatimi distribučnými výtokovými bodmi mezi 18 až 20 m3, po nastavení vodovodných batérií na uvedené hodnoty je denná spotreba len výnimočne tesne nad 10 m3 – rozdiel v ekonomike prevádzky možno ľahko doložiť. Áno, boli použité drahšie batérie, umožňujúce nastavenie, ale bola to investícia s rýchlou návratnosťou.

Čas, počas ktorého je zvyčajne vodovodná batéria „aktívna“, možno odhadnúť pri priemernom prevádzkovom zaťažení na desať rokov. Napríklad v nemocniciach a domovoch dôchodcov – kde možno celkom určite počítať s priemerným zaťažením – sa ukazuje, že životnosť, používanie vodovodných batérií, je daná vlastne priamou úmerou: ak nie je potrebná výmena celého telesa, batéria slúži aj dlhšie než 15 rokov. Ak si za základ vezmeme stav pred pätnástimi rokmi, tak cena bežnej vodovodnej batérie bola asi štyristonásobok ceny kubíka studenej vody. Dnes cena bežnej vodovodnej batérie klesla o jeden rád – je to len tridsaťnásobok ceny kubíka studenej vody. Vodovodná batéria by sa pred desiatimi rokmi podieľala na takejto cenovej prognóze takmer štvrtinou, dnes je to však len okolo dvoch percent.

Pokúsili sme sa porovnať prevádzku bežnej vodovodnej batérie s batériou termostatickou a bezkontaktovou. Pri pohľade na tabuľku čísla hovoria samy za seba. Skúšalo sa na jednotke intenzívnej starostlivosti a na oddelení, kde sú pacienti umývaní. Vyplýva z toho – a je podložený i finančne – návrh, že je vhodné uplatniť bezkontaktové batérie tam, kde odpadne sto a viac miešaní na používateľskú teplotu denne (na ARO ich bolo denne nad 300!). Aj termostatická batéria má vhodné „šetriace“, ale najmä komfortné uplatnenie všade tam, kde treba prerušovať prúd vody s už vhodnou používateľskou teplotou, nielen v kaderníctve.

Zariaďovacie predmety – vodovodné batérie – požiadavky

Nastavenie maximálneho prietoku: nie je jedno, či je maximálny možný výtok vodovodnej batérie 15 alebo 20 litrov za minútu – vyberáme teda taký výrobok, ktorý má možnosť nastavenia maximálneho prietoku.
Eliminácia prepúštania jednej vody do druhej: vzhľadom na kolísanie tlaku teplej i studenej vody v distribučnej sieti musí byť daná požiadavka ochrany proti prepúšťaniu studenej vody do teplej a naopak technicky riešená v samotnej vodovodnej batérii. Tento stav možno po realizácii vyskúšať.
Kompenzátor na elimináciu dynamických rázov: pri zavretí pákovej batérie k týmto rázom dochádza a treba pred nimi ochrániť rozvodnú distribučnú sieť i ďalšie distribučné prvky a súčasnosť v obslužnosti, aby nedochádzalo ani k teplotným výkyvom v čase odberu na iných miestach.
Ochrana pred obarením: niektorí výrobcovia ju pri bežných umývadlových batériách riešia ako doraz na strane teplej vody, až pri vedomom odblokovaní tohto dorazu môže tiecť teplá voda s maximálnou teplotou, s akou sa dodáva v distribučnej sieti.
Dlhodobá záruka dodávateľa: možno ju špecifikovať napr. pri inštalácii viac než sto kusov požiadaviek, ako záruku na 10 rokov.
Technologická životnosť vodovodnej batérie: napr. pri deväťdesiatich otvoreniach denne (každú štvrťhodinu) to bude za desať rokov tristodvadsaťpäťtisíc otvorení, takže všeobecná požiadavka na životnosť štyristopäťdesiattisíc otvorení pri kartuši pákovej batérie určite nie je prehnaná.
Trvanlivosť povrchu a ľahkosť udržovania povrchu telesa vodovodnej batérie a sprchového kompletu.
Špecifikácie na uplatnenie termostatickej batérie: tam, kde sú v nemocničnej prevádzke umývaní pacienti, je termostatická batéria nákladovo oveľa výhodnejšia (návratnosť nákladov na termostatickú batériu je asi 270 dní).
Možnosť nastavenia rozsahu zapínania a vypínania: pri bezkontaktových vodovodných batériách, a súčasne aj jednoduchej zmeny teploty, aby táto batéria mohla byť aj prepláchnutá teplou vodou s dodávanou teplotou.
Automatické prepláchnutie pri bezkontaktových vodovodných batériách, napríklad pri dvadsaťštyrihodinovom neodoberaní vody.
Antivandalské vyhotovenie: pri všetkých vodovodných batériách, ktoré sú na verejných miestach (napr. nemožnosť vymontovania perlátora, pri bezkontaktových vodovodných batériách možnosť regulácie teploty vody na tele batérie, možnosť aretácie nastavení na požadovanú teplotu vody, obmedzovač prietoku, obmedzenie vstupu horúcej vody (ochrana pred obarením).
Možnosť čistenia a dezinfekcie perlátorov, sprchových hadíc a ružíc: tá môže byť daná napríklad už tým, že dodávateľ k vodovodným batériám dodá navyše jeden kus či sadu. Potom možno jednoduchou výmenou každý mesiac či dva dostatočne zabezpečiť mikrobiologickú kvalitu vody na každom distribučnom mieste.

Záver

Nezmienili sme sa však o mikrobiologickom probléme, o kolonizácii TVOS napríklad baktériou legionela. Je skutočnosťou, že výskyt tejto baktérie je ukazovateľom technických chýb v TVOS – od projektu, cez realizáciu až po prevádzkovanie, údržbu a úpravu vody. Nemožno tvrdiť, že ak urobíme všetko, čo je možné a žiaduce, že sa nám tu bakteriálna kolonizácia nevyskytne. Výborná kondícia celého systému po teplotnej, hydraulickej i organoleptickej stránke, všetka voda v pohybe a vhodný materiál potrubnej siete potom dávajú predpoklad, že sme túto kolonizáciu podstatne sťažili a takmer vylúčili. Nastupuje potom ľahšia forma zabezpečenia, dezinfekcia tejto teplej vody napríklad pre nemocničný objekt. Je to isto jednoduchšie a bez takých nepriaznivých dosahov na zdravie a životy používateľov, ako keby sme pri odstraňovaní havarijného stavu TVOS mali v objekte zistiť jednotlivé prípady alebo dokonca epidémie legionelózy.

Dr. Ing. Zdeněk Pospíchal

Autor pracoval ako vedúci odboru Ekologického inžinierstva VUT Brno (Fakulta strojní, Ústav procesního a ekologického inženýrství), teraz pracuje v spoločnosti qzp, s. r. o., Brno

Výroba teplej vody

Distribúcia teplej vody

Zariaďovacie predmety – vodovodné batérie – opis stavu

Zariaďovacie predmety – vodovodné batérie – požiadavky

Záver

Súvisiace