3 prednaska hydraulika vnejsi vodovod TZ1 webtzb.fsv.cvut.cz/files/vyuka/125tba1/prednasky09/125tz1-03.pdf · 2 TECHNICKÁZAŘÍZENÍBUDOV 1 3 Hydraulika potrubí - pojmy Základní

1

TECHNICKÁ ZAŘÍZENÍ BUDOV 1 1

ZDRAVOTNÍ TECHNIKAHYDRAULIKA POTRUBÍ, ZÁSOBOVÁNÍ OBJEKTŮ VODOU

Ing. Stanislav Frolík, Ph.D.

- katedra technických zařízení budov -


Používané jednotkyPa, kPa a Mpa Pascal

Atm Atmosféra (Atmosphere)

m VS, mm VS Výška vodního sloupce

Bar Bar

(PSI) Pounds per square inch (libry na čtvereční palec)

• 1 Atm = 10 m VS

• 1Mpa = 1000 kPa = 106 Pa

• 1 bar = 0,1 Mpa = 100 kPa

• (1 PSI = 6,894757 kPa)

• 1 m vodního sloupce – přepočet na [Pa]

• 1 Atm = 0,986 bar = 10 m VS

• 1 bar = 10,14 m VS (=10/0,986)

• Pro účely výpočtů v TZB si většinou vystačíme se zaokrouhleným g = 10 m.s-2, čímž se nám vztahy zjednoduší:

1 Bar = 1 Atm = 0,1 Mpa = 100 kPa = 10 mVS

Paghp 986086,910001 =⋅⋅=⋅⋅= ρ

2


Hydraulika potrubí - pojmyZákladní veličiny, které charakterizují pohyb kapaliny, jsou :

- průřezová rychlost v [m/s]

- tlak p [Pa]

IDEÁLNÍ KAPALINA

KAPALINA - objemově stálá, nestlačitelná, nevazká

SKUTEČNÁ KAPALINA

- změna objemu – f (t,p), „stlačitelná“, vizkozita (vnitřní tření)

USTÁLENÉ PROUDĚNÍ (STACIONÁRNÍ)

PROUDĚNÍ - veličiny proudu se nemění v čase

NEUSTÁLENÉ PROUDĚNÍ (NESTACIONÁRNÍ)

- veličiny proudu se mění v čase


Hydraulika potrubí - pojmy

LAMINÁRNÍ - ztrátovou energii ovlivňuje pouze viskozita

PROUDĚNÍ kapaliny- f (t)

PŘECHODOVÉ - ztrátovou energii ovlivňuje viskozita kapaliny a nerovnosti vnitřního povrchu

TURBULENTNÍ - plně rozvinuté turbulentní proudění má zztráty závislé na průřezové rychlosti a tvaru potrubí

LAMINÁRNÍ TURBULENTNÍ

υdv

Re

.=Reynoldsovo číslo

3


Proudění kapalinyideální skutečné

zbbb

aaa Yhg

pvhg

pv+++=++ .

2.

2

22

ρρ

c1

S2

S1

c2

1 2

h2

h1

l

2

2c +

ρp

+ g.h = konst.


o

SR =

Základní pojmy pro výpočty :- průtočný průřez S [m2] je plocha průřezu kolmá k proudnici

- hydraulický poloměr [m]

S je skutečný průtočný

průřez proudící kapaliny [m2]

o odpovídající smáčený obvod [m]

- objemový průtok (průtočné množství) Q [[[[m3/s, l/s]]]]při ustáleném (stacionárním) pohybu kapaliny je objem kapaliny, protékající za časový interval jakýmkoliv průřezem stálý

rovnice kontinuity

konstvSvSvSQ ==== ... 2211

.

S1 S2

v1 v2

∫=s

S

dSuv

.

4


Hydraulika potrubíZákladní veličiny, které charakterizují pohyb kapaliny, jsou :

- průřezová rychlost v [m/s]

- tlak p [Pa]

- průřezová rychlost v [m/s] střední rychlost průtočného průřezu

Chezyho rovnice

Rychlostní součinitel Chezyho rovnice Cvyjadřuje ztráty třením,

určuje se na základě empirických zjištění.

White-Colebrookovarovnice

λ – součinitel ztrát třením (Reynoldsovočíslo, hustota kapaliny, drsnost vnitřního povrchu)

vRlCg

Rlgdlv ====λλ8

.2.1

+−=

d

k

Re71,3

51,2log2

1

λλλg

C8=


Proudění skutečné kapaliny

Ztrátová měrná energie při proudění potrubím (plný přůřez)

Yz1 - ztrátová měrná energie třením, způsobená třením kapaliny o stěny a vnitřními ztrátami způsobenými viskózním a turbulentním třením [J/kg]

Yz2 - ztrátová měrná energie místní, způsobená prouděním kapaliny tvarovkami, armaturami, p řístroji apod. [J/kg]

Ztrátová měrná energie třením Ztrátová měrná energie místní

21 zzz YYY +=

2..

21

1

v

d

lpY z

z λρ

==2

.2

22

vpY z

z ξρ

==

5


Měrné tlakové ztráty třením


Tlakové ztráty místními odpory

6


Voda a její vlastnosti v TZB

fyzikální vlastnosti vody– nepatrná stlačitelnost (zvýšení tlaku při uzavření, rázy potrubí)– objemové změny vlivem zvyšování teploty (pojistné zařízení)– objemové změny vlivem snižování teploty (pod 4°C se objem vody opět

zvyšuje, při zamrznutí až o 9%)– měrná tepelná kapacita

max hustota min objem


Voda a její vlastnosti v TZB

Kvalita vody : Způsoby úpravy vody :- voda obsahuje nadbytek CO2 - odkyselení- zvýšený obsah Fe a Mn - magnetická, elektronická- vysoký obsah solí Ca a Mg - magnetická, elektronická- malý obsah minerálů - stabilizace minerálů- kontaminace odpadní vodou - odkalovací filtry, desinfekce

POŽADAVKY NA KVALITU VODY : VYHLÁŠKA MZdč. 376/2000 Sb. – požadavky na kvalitu vody a rozsah četnosti její kontroly

Základní pojmy :» pitná voda» užitková voda» teplá voda x TUV» provozní voda

pitná voda – pro lidskou spot řebu (va ření, mytí, pití … )

nepitná voda (ostatní – zalévání, mytí aut…)

ČSN EN 806-1 73 6660

7


ZÁSOBOVÁNÍ OBJEKT Ů VODOU

Nerovnoměrnost odběru vody v průběhu dne, týdne i roku vyvolávánutnost vodu akumulovat. Mezi zdrojem a místem spotřeby je tedy umístěna akumulační nádrž – vodojem.Funkce vodojemu :

– vyrovnání rozdílu mezi spotřebou a potřebou vody

– zajištění rovnoměrných tlakových poměrů v síti

PODZEMNÍZDROJ VODY

VODOJEM AKUMULACE

VEŘEJNÁ SÍŤ

SPOTŘEBIŠTĚ-OKRUHOVÁ SÍŤ

POVRCHOVÝZDROJ VODY

ÚPRAVA VODY

SPOTŘEBIŠTĚ-VĚTEVNÁ SÍŤ


Zásobování objektů vodou

- místní ( lokální ) – studny- veřejný řad + soustava vodojemů- kombinaceStudny :dle účelu - veřejné ( zásobování pitnou vodou velkých celků )

- domovní ( zásobování pitnou vodou jedné, výjimečněněkolika nemovitostí

- požární ( akumulace a vydatnost vody pro rychlý požárnízásah )

dle konstrukce - šachtové :- kopané (vyhloubí se ručně do hloubky cca 8m a

poté se ode dna zdí nebo prefabrikuje, - spouštěné (plášť se spouští shora vlastní tíhou)

- vrtané (hloubí se vrtnými soupravami, pro většíhloubky spodní vody, 20m a více)

- ražené ( nortonky, habešské ) – pro rychlé, dočasnézásobování vodou,

- kombinované ( např. horníčást šachtová, spodníčást vrtaná)

8


ZÁSOBOVÁNÍ OBJEKT Ů VODOU

vnější vodovodní sí ť

hydrostatický tlak

hydrodynamický tlak

zdroj vody

vodojem

vnější vodovodní síť


Schéma vnitřního vodovodu :

H

H

H

terén

POŽÁRNÍ VODOVOD ZAVODNĚNÝ

PŘIPOJOVACÍ POTRUBÍHYDRANT

uzávěr vody zemní souprava

LEŽATÉ POTRUBÍ

ST

OU

PA

CÍP

OT

RU

BÍ

ST

OU

PA

CÍP

OT

RU

BÍ

vodom ěrnásestava

vodom ěruzávěr

TERÉN

POŽÁRNÍ VODOVOD NEZAVODNĚNÝ

PRO ZÁSAH MOBILNÍ

TECHNIKY

VODOVODNÍPŘÍPOJKA PŘÍVODNÍ POTRUBÍ (VNITŘNÍ VODOVOD)

9


Způsoby připojení na vnější siť :

terén

PŘÍMÉNAPOJENÍ

• přes přerušovací nádrž– hydraulické oddělení vnějšího a vnitřního vodovodu

• přímé napojení– dostatek tlaku

– není zařízení, které by tlak snížilo, popř. je blokováno

terén

S PŘERUŠOVACÍNÁDRŽÍ - SPODNÍROZVOD

terén

S PŘERUŠOVACÍNÁDRŽÍ - HORNÍROZVOD


Způsoby připojení na vnější siť :

• s akumulační nádrží– nedostatek vody a tlaku ve

vnějším vodovodu

– dělení na tlaková pásma

• ze dvou nezávislých zdrojů– pokud to vyžaduje provoz

– studna a veřejný vodovod

– zdroje nesmí být propojeny

– napojení přes přerušovacínádrž

STUDNAvodom ěrná

sestava

PŘERUŠOVACÍNÁDRŽ

TLAKOVÁNÁDRŽ

Č

Č

VEŘEJNÝ VODOVOD

TERÉN TERÉN

STUDNAvodom ěrná

sestava

PŘERUŠOVACÍNÁDRŽ

TLAKOVÁNÁDRŽ

Č

Č

VEŘEJNÝ VODOVOD

TERÉN TERÉN

S AKUMULAČNÍNÁDRŽÍ – DVĚTLAKOVÁ PÁSMA

terén

10


Napojení přípojky na vodovodní síť :

• pomocí odbočky– při realizaci vodovodního řadu– známá budoucí poloha přípojky– pro větší DN80 a více

• pomocí navrtávacího pasu– tam, kde není známa budoucí poloha přípojky– bez uzávěru – vyloučení provozu DN 20-50 – s uzávěrem – připojení za provozu


VODOVODNÍ PŘÍPOJKA

• od napojení na veřejný vodovod po HUV (hlavní uzávěr vody)• hlavní uzávěr vody je umístěn na pozemku nemovitosti nebo uvnitř objektu• zpravidla každá nemovitost je připojena jednou samostatnou přípojkou,

výjimku uděluje správce sítě• každá vodovodní přípojka má být opatřena v místě připojení na veřejný

vodovod uzávěrem se zemní soupravou.• dimenze musí být navržena na špičkový průtok• jednotný materiál – litina, ocel, PE, PVC• pokud možno přímá, co nejkratší• sklon min 0,3% k veřejné síti• krytí 1,5-2,2 m• prostup kcí – chránička• přípojka musí být kdykoliv přístupná

pro opravu a revizi, tzn. nezastavět !!!

11


Měření spotřeby vody – vodoměrná sestava

� VODOMĚRNÁ SESTAVA (hlavní vodoměr)– slouží pro měření spotřeby vody– součástí vodoměrné sestavy je HUV

v objektu :• vodoměr max. 2 m za obvodovou zdí• přístup k odečtení vodoměru• umístění na stěně, výklenek, šachta v podlaze• 400-1200 mm nad podlahou

mimo objekt• ve vodoměrné šachtě 900x1200x1500 (dle rozměru VS)• přístup 600x600• šachta pouze pro sestavu• osazení uzávěru vody do objektu HUO

� PODRUŽNÉ MĚŘENÍ (podružné vodoměry)• pro rozdělení spotřeby vody na jednotlivé subjekty• neplatí pro ně obecná pravidla• musí být přístupné pro odečet a výměnu


Měření spotřeby vody

Měření vody :

- hlavní (fakturační) vodoměr na přípojce- podružné měření jednotlivých subjektů- sdružené měření soustředěné v jednom místě- zajištění přístupu ke kontrole, odečtu, výměně vodoměru (černý odběr)- vlastnictví vodoměru – náklady na výměnu, kontrolu- ruční x dálkový odečet – záměrnézkreslení informací (zdražení vody apod.)

12


Vodoměrná sestava – armatury

Přípojkový uzávěr-filtr-redukce-prostor pro vodoměr-redukce-uzávěr HUV-zpětný ventil-vypouštění


Charakteristika potrubícharakteristické údaje : * průřez potrubí

* jmenovitý tlak* teplota

Průřez potrubí ( Diametre Nominal ) DN – smluvní hodnota DN 10,15,20,25,32…Vnitřní průměr …………… d ( mm ) ⇒ přesná hodnota pro hydraulické výpočtyVnější průměr …………… . D x t (mm ) ⇒ vnější průměr x tloušťka stěny

Jmenovitý tlak (Presure Nominal ) – maximální provozní tlak za určité teplotyPN 2,5 PN6, PN10, PN16, PN25 ….hodnota vnitřního přetlaku v potrubí. PN je

desetinásobek hodnoty přetlaku v MPa.Teplota – materiály, spoje a zařízení ve vnitřním vodovodu musí odolávat při

poruchách teplotě do 95°C

DN 10 15 20 25 32 40

Měď

12 x 1

18 x 1

22 x 1

28 x 1,5

35 x 1,5

42 x 1,5 PP – 3

16 x 2,3

20 x 2,8

25 x 3,5

32 x 4,5

40 x 5,6

50 x 6,9 VPE

16 x 2,2

20 x 2,8

25 x 3,5

32 x 4,4

40 x 5

50 x 5

13


Charakteristika potrubí - tlakČSN EN 806

• Zásobovací přetlak (SP-service pressure) – vnitřní přetlak v místě napojení VV při nulovém průtoku v přípojce

• Nejnižší hydrodynamický přetlak ( SPLN –lovest normal service pressure) nejnižšíprovozní přetlak v místě napojení při vysokém průtoku

• Provozní přetlak ( OP –operating pressure) – vnitřní přetlak v daném okamžiku• Nejvyšší návrhový přetlak ( MDP – maximum design pressure) – nejvyšší

hydrostatický přetlak, pro který je VV navržen• Jmenovitý tlak ( PN –nominal pressure) – maximální hydrostatický přetlak při

kterém může být provozován vodovod při dané teplotě• Hydrodynamický přetlak ( FP –flow pressure) – přetlak v daném místě• Zkušební přetlak ( STP –systém test pressure) – hydrostatický přetlak, kterým se

zkouší VV – nejméně 1,5 násobek přípustného provozního tlaku

Instalace typu A –uzavřený systém rozvodu vody pod tlakem ze sítě nebo čerpacístanice

Instalace typu B –nízkotlaký systém rozvodu vody ( není pod tlakem ze sítě nebo čerpací stanice = potrubí od přerušovací nádrže nebo beztlakového ohřívače )


Ochrana proti znečištění pitné vodyČSN EN 1717

zpětný průtok – pohyb vody proti určenému směru průtoku uzavřením• přívodu vody do VV a otevřením níže položené armatury• při úniku vody z poškozeného potrubí• při velkém odběru vody z poddimenzovaného vodovodu

zásady ochrany:• VV z veřejného vodovodu nesmí být propojen s jiným zdrojem• zpětný ventil jako součást VS• zpětný a výtokový ventil pod požárním potrubím• armatury se zpětným a prřivzdušňovacím ventilem• zpětný ventil u napojení pisoárů přes tlakové nebo automatické zařízení• výtoková armatura u ZP min. 250 mm nad horním okrajem ZP• ochranná jednotka společná pro více výtoků a u výtoku zpětný ventil

14


Ochrana proti znečištění pitné vodyČSN EN 1717

zpětný průtok – pohyb vody proti určenému směru průtoku uzavřením• přívodu vody do VV a otevřením níže položené armatury• při úniku vody z poškozeného potrubí• při velkém odběru vody z poddimenzovaného vodovodu

zásady ochrany:• VV z veřejného vodovodu nesmí být propojen s jiným zdrojem• zpětný ventil jako součást VS• zpětný a výtokový ventil pod požárním potrubím• armatury se zpětným a prřivzdušňovacím ventilem• zpětný ventil u napojení pisoárů přes tlakové nebo automatické zařízení• výtoková armatura u ZP min. 250 mm nad horním okrajem ZP• ochranná jednotka společná pro více výtoků a u výtoku zpětný ventil


Vnit řní vodovody – tlaková zkouška

Zkoušení VV:Po montáži – před napojením na zdroj vody: - prohlídka- tlaková zkouška- konečná tlaková zkouškaTlaková zkouška:- před montáží příslušenství, ZP, armatur- vodou x suchým vzduchem x inertním plynem ( dusík )- zkušební přetlak = 1,5 násobek provozního přetlaku- stabilizace systému po dobu 12 hodin, pak tlaková zkouška- pokles tlaku za 1 hodinu max. o 20 kPaKonečná tlaková zkouška:- proplach vodou po montáži ZP, armatur a příslušenství- pod provozním přetlakem, dosaženým na začátku zkoušky po dobu 24 hodin- pokles tlaku za 1 hodinu max. o 20 kPa

15


POTŘEBA VODY - BILANCE- průměrná denní potřeba

Qp = q . n [l/d]q … specifická potřeba vody [l/jedn.,d]n … počet jednotek

- maximální denní potřebaQm = Qp . kd

kd … součinitel denní nerovnoměrnosti- maximální hodinová potřeba

Qh = Qm . kh / zkh … součinitel hodinové nerovnoměrnosti

soustředěná zástavba kh = 2,1roztroušená zástavba kh = 1,8

z – doba čerpání vodybytové objekty z = 24 hodadministrativní budovy z =10 až 12 hod

Potřeba vody - plánovaná hodnota, v objektu neslouží k dimenzováníSpotřeba vody - skutečně odebrané ( naměřené ) množství


POTŘEBA VODY - BILANCESpecifická potřeba vodyvyhláška MZemč. 428/2001 Sb.ze směrných čísel roční spotřeby vodybytové domy s centrální přípravou teplé vody - 150 l/os,d• měřením zjištěno - cca 120 l/os,d

SMĚRNÁ ČÍSLA ROČNÍ POTŘEBY VODY

Druh potřeby vody [m3/os,rok] Byty - s WC a lokálním ohřevem teplé vody 46 - s WC a centrálním ohřevem teplé vody 56 Ostatní - kanceláře 16 - školy 6 - mateřské školy 16 - internáty, domovy, koleje (bez kuchyně) 30 - internáty, domovy, koleje (s kuchyní) 40 - hotel s restaurací (pokoje s WC a koupelnou) 200 - hotel bez restaurace (pokoje s WC a koupelnou) 160 - zdravotnické středisko (na zaměstnance) 18 - zdravotnické středisko (na pacienta) 2

Documents

3 prednaska hydraulika vnejsi vodovod TZ1 webtzb.fsv.cvut.cz/files/vyuka/125tba1/prednasky09/125tz1-03.pdf · 2 TECHNICKÁZAŘÍZENÍBUDOV 1 3 Hydraulika potrubí - pojmy Základní