A vezeték-elrendezés hatása az ivóvíz minőségére és annak változására
2015. szeptember 3. | Eördöghné Dr. Miklós Mária PhD adjunktus, PTE Műszaki és Informatikai Kar | | 0 |
A cikk a Magyar Épületgépészet 2015/7-8. számában jelent meg, melynek tartalomjegyzéke itt letölthető. 1. BevezetésA víz és ezen belül a vezetékes ivóvíz legfontosabb, alapvető élelmiszerünk. Ezzel a jellemzőjével az ivóvíz az épületgépészeti rendsze...
1. Bevezetés
A víz és ezen belül a vezetékes ivóvíz legfontosabb, alapvető élelmiszerünk. Ezzel a jellemzőjével az ivóvíz az épületgépészeti rendszerekben szállított közegek között egyedülálló, és az ebből adódó követelmények teljesülésére különös gondot kell fordítani a vízellátó rendszerek kialakításánál. Ezt a törekvést több rendelet is ösztönzi, például az 58/2013. (II. 27.) Korm. rendelet és a 430/2013. (XI. 15.) Korm. rendelet az ivóvíz minőségi követelményeiről és az ellenőrzés rendjéről (utóbbi a 201/2001. (X. 25.) Korm. rendelet módosítása). Mindkét fenti kormányrendelet a 2011. évi CCIX., víziközmű-szolgáltatásra vonatkozó törvény egyes rendelkezéseinek végrehajtásáról szól. Az új víziközmű törvény a vízszolgáltatók körében a rendelet megjelenését követően rövid időn belül gyökeres változásokat hozott. Mára az épületen belüli vízellátó hálózatok tervezésében, kivitelezésében és üzemeltetésében is napirendre került az előírt változások átültetése.
Az ivóvíz komfortos felhasználását biztosító közműrendszerek és az épületen belüli ivóvízvezeték-hálózatok kialakítása egyaránt befolyásolhatja a felhasználási helyen, a csaptelepeken elérhető víz minőségi jellemzőit. Az ivóvíz szolgáltatójának az előírt vízminőséget azon a ponton kell biztosítania, ahol „emberi fogyasztás céljára rendeltetésszerűen vételeznek vizet” (201/2001. (X. 25.) Korm. rendelet 4. § (1) a)) [1]. Vezetékes ivóvízellátás esetében ez a pont a csaptelep, tartályos vízellátásnál a tartály kifolyószerelvénye, kereskedelmi célra előrecsomagolt ivóvíz (tartály, ballon, palack stb.) esetén a betöltési pont. A vezetékes vízellátásnál a szolgáltatónak az ellátó hálózat olyan pontjáig kell biztosítania az előírt vízminőséget, amelyik pontig már nincs ráhatása a vízminőséget befolyásoló hálózati – rendszerkialakításból és -üzemeltetésből eredő – jellemzőkre. Ez a tény azt vetíti előre, hogy a vízszolgáltatóknak saját védelmükben azt kell szorgalmazniuk, hogy az épületen belüli ivóvízhálózatok szakszerű tervek alapján, az ivóvízminőségi követelmények teljesülését elősegítő módon kerüljenek kivitelezésre.
2. A vezetékes ivóvízellátás alapkövetelményei
A vezetékes vízellátással szemben támasztott igények alapvetően három szemponttal foglalhatók össze: az ivóvíz biztosítása a fogyasztási igényeket kielégítő mennyiségben, az elvárt minőségben és a felhasználáshoz szükséges nyomáson.
A mennyiségi, illetve a nyomásra vonatkozó követelmények objektíven jól mérhetők, értékelhetők, a mindenkori fogyasztás által meghatározottak, hatékony teljesítésük a fenntarthatóság szempontjait követve valósítható meg. A minőségi követelmények teljesülésének nyomon követésére a meglevő rendszerek műszerezettsége kevesebb lehetőséget nyújt az előzőeknél. Emellett újabban egyre nagyobb súllyal jelennek meg a vezetékes ivóvízzel szemben a fokozott higiéniai elvárások, mivel gyakorlati tapasztalatok azt mutatják, hogy a víz minősége az ellátó rendszerbe történt betáplálás után kedvezőtlenül változhat.
A vízminőség tekintetében meg kell különböztetni a hidegvízzel és a melegvízzel kapcsolatos elvárásokat és változásokat. A hidegvizet maximálisan 15-18 °C, a melegvizet minimálisan 40 °C hőmérsékleten tartjuk elfogadhatónak. Egymáshoz közel vezetett, nem elégséges mértékben szigetelt vezetékek egymásra hatása miatt a vízhőmérséklet megváltozhat egészen a kedvezőtlen tartományba, pl. a csaptelepen kifolyó víz ivásra túl meleg. A vízhőmérséklet szubjektív megítélése mellett meghatározható az a tartomány (~25 – 50 °C), amely a baktériumok (pl. Legionella Pneumophila) intenzívebb szaporodása miatt kerülendő [2]. Emiatt a hidegvíz vezetékeket a felmelegedés, a melegvíz vezetékeket a lehűlés ellen kell szigetelni. (Az új EnEV 2014 energiatakarékossági rendelet szerint a hideg- és melegvíz vezetékeket DN 100 méretig a cső átmérőjével megegyező vastagságú, 0,035 W/m,K hővezetési tényezőjű hőszigeteléssel kell ellátni.)
A vezetékes ivóvíz minőségének változását az ellátó hálózaton belül sok tényező befolyásolja: a vezeték anyaga, kora, a víz áramlásának jellege, a víz hőmérséklete, a vízfogyasztás időbeli sajátosságai. Ezeket a tényezőket a vízellátó rendszer tervezése, kivitelezése során hozott döntések, az alkalmazott megoldások jelentős mértékben befolyásolják, pl. a vízáramlás jellegére döntő hatást gyakorol a vezeték nyomvonal helyének a megválasztása és kialakítása, a méretezés, a választott csőanyag és a kötésmódja, a kötőidomok hidraulikai jellemzői stb.
3. Vízhigiéniai szempontok a vízhálózat tervezésében
Ha a számos befolyásoló tényező hatását figyeljük, amelyek a víz minőségváltozását közvetve vagy közvetlenül előidézik, akkor ezeket egy fogalomként a vízcsere, átöblítés gyakoriságaként nevezhetjük meg. A jó vízminőség megtartása érdekében a cél a víz pangásának elkerülése.
A kellő átöblítés feltétele egy adott, rendelkezésre álló hálózati nyomásszint mellett egyebek között az, hogy a vezetékrendszer nyomásvesztesége alacsony legyen.
Ehhez a súrlódási és az alaki ellenállások nagyságát egyaránt optimalizálni kell, vagyis mind a vezetékek mentén kialakuló, mind az idomok, szerelvények okozta nyomásveszteséget alacsony határérték alatt kell tartani. Az első nyomásveszteség-hányad, a súrlódási ellenállások csökkentésének eszközei adott vízigény mellett:
• optimális vezetékátmérő;
• optimális vezetékhosszúság;
• hidraulikailag kis ellenállású vezetéktípus.
3.1. Optimális vezetékátmérő
Már az optimális vezetékátmérő meghatározása kompromisszum eredményeképpen alakulhat ki: a nyomásveszteség minimalizálása az átmérő növelését, a kellő intenzitású átöblítés viszont az átmérő csökkentését igényli, e kettő között kell optimumot keresni a tervezés során. A gyakorlati tapasztalatokat elemző szakirodalmi ajánlások újabban a korábban megszokottnál kisebb vezetékméretek alkalmazását javasolják [3], [4]. A kisebb vezetékátmérők alkalmazásakor fokozott figyelmet kell fordítani az idomok, szerelvények alaki ellenállására. Ennek jelentőségét az is mutatja, hogy a német szabvány szerint a méretezéskor a betervezésre kerülő vezetékrendszer idomainak alaki ellenállását a gyártó által megadott értékekkel kell figyelembe venni.
3.2. Optimális vezetékhosszúság
A vezetékhosszúság az építészeti alaprajztól is függ, nevezetesen a vizes helyiségek – fürdőszoba, konyha, háztartási és gépészeti terek – helyének megválasztásától, a berendezési tárgyak helyiségen belüli elrendezésétől. Az építészeti kialakítás mellett a csőhálózat nyomvonalvezetése az, ami döntően meghatározza az egyes csapolókig tartó vezeték hosszúságát és ezzel együtt a víztartalmát is.
A különböző hosszúságú vezetékszakaszok a HMV azonos hőmérsékleten tartását, a termikus kiegyenlítést is megnehezítik. Ezt a problémát kezeli a cirkulációs rendszerek tervezésére vonatkozó DVGW (Német Gáz- és Vízügyi Egyesület) W551-553 ajánlás ún. „3-literes szabálya”, amely a vízmelegítő kilépő csonkja és a vízvétel helye között legfeljebb 3 liter víztartalmú vezetékmennyiséget engedélyez.
3.3. Célszerű vezetékanyag-választás
A célszerűen alkalmazható fém vezetékanyagokat az MSZ EN 12502 szabvány útmutatásai írják le, műanyag vezetékek esetében a hidraulikailag sima felület anyagadottság. Ha a jó vízminőség fennmaradása szempontjából meghatározó lerakódások kialakulásának feltételeit vizsgáljuk, akkor elmondható, hogy a műanyag vezetékek a nagyobb hőtágulásuk/ összehúzódásuk következtében a lerakódó rétegek képződését gátolják.
A fentiek alapján az ivóvíz minőség fennmaradásában felértékelődik a szerepe annak, hogy milyen a vezetékek választott elrendezési módja.
3.4. Vezeték elrendezési mód
A leggyakrabban használt ivóvízvezeték-elrendezési módok (1. ábra):
• T-idomos bekötési mód – 1. ábra a);
• osztó-gyűjtős bekötési mód – 1. ábra b);
• soros bekötési mód – 1. ábra c);
• körvezetékes bekötési mód – 1. ábra d).
1. ábra. Ivóvízvezeték elrendezési módok
a) T-idomos bekötési mód, b) osztó-gyűjtős bekötési mód,
c) soros bekötési mód, d) körvezetékes bekötési mód
Az egyes vezetékelrendezési módok jellemzői az ivóvíz-higiénia szempontjából meghatározó átöblítés, illetve rendszerűrtartalom vonatkozásában:
• a T-idomos rendszerek víztartalma a legalacsonyabb, a ritkán használt csapolók ágvezetékeiben viszont a vízmozgás nem elég intenzív; a rendszer átöblítését javítja, ha a vezeték végére gyakran használt csapoló kerül;
• az osztó-gyűjtős rendszereknél az egyes csapolókig tartó vezetékek űrtartalma kicsi a kisebb vezetékátmérő és az „oldalágak” hiánya következtében, de a teljes rendszerűrtartalom magas; emellett hosszú, áramlásmentes időszakok alakulnak ki a ritkán használt csapolók vezetékében;
• soros rendszereknél a sor végén található csapolóig tartó vezeték űrtartalma nagy, viszont az utolsó csapoló használatakor a teljes vezetéken megindul az áramlás;
• körvezetékes rendszereknél a kétirányú megtáplálás miatt kisebb vezetékátmérő elegendő, (ennek méretezése a Cross-módszer alapján történhet [5]), és bármely csapoló használatával megindul a vízáramlás a teljes körben.
4. Esetelemzés, tapasztalatok
Megvizsgáltam a négyféle vezetékelrendezés (lásd a következő oldalon bemutatott 2. ábrát) hatását a 3 literes szabály szempontjából egy fürdőszoba vízvezeték hálózatában [6].
2. ábra. Csőméretek, áramlási sebesség, hidraulikai nyomásveszteség
a) T-idomos vezetékelrendezés esetén; b) osztó-gyűjtős vezetékelrendezés esetén; c) soros vezetékelrendezés esetén; d) körvezetékes vezetékelrendezés esetén
A körvezetékes rendszer kivételével a legtávolabbi csapoló mindenütt a bidé. Ennek bekötővezeték-űrtartalma az alapesetnek vett T-idomos szereléshez viszonyítva az osztó-gyűjtős rendszerben 21%-kal nagyobb (1,3 ÷ 1,5 liter), a sorvezetékes, illetve a körvezetékes rendszerben pedig több mint a duplája, a 3-literes szabály a sorvezetékes elrendezésben be sem tartható.
A kifolyási nyomás a mértékadó csapolónál a soros és a körvezetékes rendszernél mintegy 0,35 bar-ral nagyobb, mint a T-idomos, illetve az osztó-gyűjtős rendszernél. Esetünkben a mértékadó csapoló típusa alapján elmondható, hogy víztakarékosság szempontjából a kisebb kifolyási nyomás a kedvező.
A kialakuló áramlási sebességek a használat időbeli gyakoriságától függetlenül az osztó-gyűjtős rendszerben a legalacsonyabbak. Ez zajhatás tekintetében kedvezőnek értékelhető (de ennek elérésére célszerűbb megoldás a megfelelő anyagválasztás, kivitelezés), vízminőség-megtartás szempontjából azonban előnytelen. Amennyiben az osztó-gyűjtős kialakítású vízhálózatot halmazati kockázatként az időszakos használat – akár az egész rendszer, akár csak egyes ágakra vonatkozóan – is jellemzi, úgy ez fokozott ivóvíz-biztonsági veszélyt jelent pl. a legionella baktériumok lehetséges elszaporodása miatt.
A 2. ábrán megfigyelhető az egyes vezetékelrendezésnél használatos csőméretek különbözősége is. DN 12-nél (ø16,2x2,6) nagyobb csőméret ekkora rendszerben csak a fürdőkád bekötéséhez szükséges, ez alól kivételt képez a körvezetékes kialakítás. Ez egyben azt is jelenti, hogy körvezetékes rendszerben megnő az adott csőméretre köthető csapolók száma a sorvezetékhez viszonyítva, pl. a körvezetéket ellátó DN 20 vezeték esetén a körvezeték méretének 10 mosdó csaptelep esetén elegendő a DN 12 méret [6].
A vizsgált példa említett ritkán használt csapolóinak analógiájára nagyobb rendszereknél is külön megoldást igényel a használaton kívüli fogyasztók, akár teljes ingatlanok, vagy például a használati vízhálózattal közös tüzivíz ellátás kérdése. Ezek szakszerű lehatárolása a működő hálózatrészről a vízminőség-romlás átterjedés megakadályozása miatt szükséges [3], [4], [7].
Az eredmény arra is rámutat, hogy a vízminőség-romlás elkerülésében az építészeti tervezésnek is van feladata, amihez az épületgépészek jó adatszolgáltatással, az építészeti elrendezés ivóvízhigiéniai következményeinek tudatosításával járulhatnak hozzá.
A fenti konkrét példa tanulsága nem elsősorban a soros vagy körvezetékes hálózatkialakítás közötti döntés, sokkal inkább az, hogy az egyes rendszereket egyedileg kell megvizsgálni: milyen lesz a vízfogyasztás várható időbeli változása az egyes csapolóknál, várható-e (7-10 napnál) hosszabb fogyasztási szünet, ami vízpangást okoz, milyen a vezetékes víz összetétele, milyen hosszúságú vezetékekkel érhetők el az egyes csapolók, hol haladnak a vezetékek stb.
Emeleten belüli rendszerek célszerű részletmegoldásokkal soros vagy körvezetékes elrendezéssel is kialakíthatók. Ilyenkor a nyomvonal kitűzésénél lényeges szempontok:
• a leggyakrabban használt fogyasztó a soros vezeték végére csatlakozzon;
• a ritkán használt csapolók bekötése ívelt átmenő falikoronggal történjen;
• a rendszer űrtartalmát minden lehetséges gazdaságos eszközzel minimalizálni kell;
• kiterjedt rendszereknél megfontolandó intelligens öblítőállomás beépítése.
Mivel az ivóvízről, mint élelmiszerről kell gondolkodnunk, így elsődleges a higiéniai követelmények teljesülése, még a víztakarékossági szempontokat is megelőzve.
Itt érdemes megemlíteni a törekvéseket (az energiacímke mintájára) a csaptelepek, vizes szerelvények vízhatékonysági tanúsítványának – WELL – Water Efficiency Label – bevezetésére, elterjesztésére, amely a csaptelepek víz- és energiahatékonyságát minősíti, értékeli, szavatolja.
5. Összefoglalás
Minden hálózat tervezésekor fontos a rendszerszemlélet, nincs ez másképpen az ivóvízellátásban sem. A peremfeltételek lehető legpontosabb feltérképezése után azok összhangját kell keresni, az egymásra hatások figyelembevételével. Ez az elemzés a terjedelmi korlátok miatt nem vállalkozhatott a vezetékben áramló víz minőségének változására ható minden tényező együttes vizsgálatára, a figyelmet szeretné ráirányítani a vízellátó rendszerek körültekintő tervezésének, a szakemberek együttműködésének szükségességére.
Irodalomjegyzék
[1] 201/2001 (X. 25.) Korm. rendelet
[2] Peter Arens Dr., „TrinkwV 2001: Wichtige Aspekte für Trinkwasser-Installationen” 2013.
[3] Stefan Schulte, „Schutz vor Stagnationsrisiken,” 2013.
[4] Jens Röcher, „Trinkwasserinstallationen normgerecht auslegen,” 2012. [Online]. Available: http://www.sbz-online.de/SBZ-2012-22/Trinkwasserinstallationen-normgerecht-auslegen, QUlEPTM4MzM4MSZNSUQ9MzAwMDQ.html
[5] Szlivka Ferenc, Vízgazdálkodás gépei, Gödöllő, SZIE, 2002.
[6] Lászlófi András, A Rehau újdonságai, 2014.
[7] Werner Schulte, „Hygienebewusste Planung nach DIN 1988-200,” IKZ Haustechnik, Sonderheft Trinkwasser-hygiene, 2013
Hozzászólás
A hozzászóláshoz be kell jelentkeznie.
