Основы проектирования водопроводов. Германский опыт.
Основы
Безупречная питьевая вода – обязательное условие для нашего здоровья. Она содержит важные минералы и микроэлементы и нужна для приготовления пищи, уборки и ухода за телом. Общая цель проектировщиков, монтажников и эксплуатирующих организаций заключается в обеспечении воды достаточного качества и количества в любой точке отбора.
В Германии ежегодно насчитывается около 30000 случаев легионеллеза. При летальности от 10 до 15 % это соответствует примерно 3000 смертельным случаям в год. В других странах заболеваемость значительно ниже: 34,1 (Испания), 19,2 (Дания), 17,9 (Нидерланды) и 16,9 (Франция) на миллион жителей.
Во избежание проблем во всех странах действуют правила по обеспечению качества водоснабжения. Евросоюз постоянно вводит новые механизмы, дополняющие или заменяющие национальные нормы. Примером этому является технический отчет "Рекомендации по предотвращению роста легионелл в системах трубопроводов внутри зданий, снабжающих водой население". Стандарт EN 806 также является важным шагом к созданию единых общеевропейских норм для систем трубопроводов питьевой воды. Поэтому необходимо регулярно знакомиться с техническими правилами и быстро внедрять их на практике. Так, например, из соображений гигиены, в Германии опрессовка трубопроводов в больших системах, например в больницах или в гостиницах, производится «сухим» способом. Даже промывка систем производится непосредственно перед вводом их в эксплуатацию.
Если обобщить все меры по защите питьевой воды, то они будут звучать так:
"В процессе проектирования и монтажа должен быть обеспечен оптимальный диаметр труб."
"Любой участок системы должен использоваться минимум раз в неделю после первичного заполнения."
"Также избегать постоянной температуры между 25 и 55 °C во время работы"
Как уже говорилось, создание систем питьевого водоснабжения требует комплексных профессиональных знаний. EN 806 и EN 1717 – это результаты усилий по созданию единых общеевропейских стандартов монтажных систем и защите питьевой воды. Этот раздел посвящен важным мероприятиям, направленным на сохранение качества воды. Он знакомит с главными аспектами технически грамотного проектирования, монтажа, пуско-наладки и эксплуатации систем питьевой воды. При этом, действующие национальные требования всегда имеют преимущественную силу.
Возможности экономии
Чистая вода – это великое благо. Далеко не везде она существует в достаточном количестве. Тем не менее, стоит подумать, как меры по экономии питьевой воды сказываются на ее качестве. Уже сегодня согласно гигиеническим нормативам Германии, в зданиях медицинского назначения требуется полное обновление всей находящейся питьевой воды в системе три раза в неделю.
Наряду с водой, в центре внимания находятся и меры по снижению расхода электроэнергии. Однако низкая температура повышает опасность роста числа колоний легионелл, поэтому необходимо найти оптимальное соотношение между охраной здоровья и возможностями экономии.
Проектирование
Закон об использовании воды человеком
В Германии скоро ожидается принятие обновленного Закона о питьевой воде и питьевом водоснабжении, устанавливающего минимальные требования к воде для нужд человека. «Для нужд человека» – означает всю воду, которая используется для питья, приготовления пищи и других бытовых нужд. Необходимо строго соблюдать предельные значения во всех точках отбора воды для этой цели, независимо от того, холодная это вода или горячая. В рамках проектирования системы питьевого водоснабжения с местными органами водоснабжения необходимо согласовать следующие вопросы:
Домовое присоединение
- Кто выполняет монтаж?
- Кто собственник?
- Материал? Диаметр?
- Где будет производиться домовой ввод?
Счетчик / Задвижка на вводе
- Кто выполняет монтаж?
- Какой диаметр счетчика?
- Какая установлена на вводе запорная арматура?
Давление
- Какова величина свободного минимального давления?
- Каково максимальное статическое давление?
Свойства питьевой воды
- возможные ограничения по применяемым материалам
Материалы труб
Используемые материалы и продукты должны соответствовать национальным требованиям. Работы по наружной и внутренней прокладке трубопроводов могут выполняться только квалифицированным техническим персоналом. Согласно DIN EN 12502, уже на этапе проектирования необходимо учесть ограничения по применению используемых материалов и обратить внимание на качество исходной / получаемой воды.
Трубы с содержанием свинца
С момента публикации в 1998 году Директивы ЕС по качеству питьевой воды начался 15-летний переходный период для замены устаревших систем из труб содержащих свинец. Не позднее 2013 года на всей территории Европы вступит в силу новое требование по предельному содержанию свинца, которое составляет 10 мкг / л и не может быть обеспечено ни покрытыми накипью свинцовыми трубопроводами, ни путем добавления ингибиторов коррозии. Это, как правило, означает замену всей сети свинцовых трубопроводов.
Материалы без ограничений
Без ограничений в системе водоснабжения разрешается использовать
следующие материалы для трубопроводов
- нержавеющая сталь
- медь
- полимерные трубы
Медные трубы и пресс-фитинги, как правило, разрешается применять во всех трубопроводах питьевой воды:
- если значение pH ≥ 7,4 или
- если значение pH составляет от 7,0 до 7,4 и общее содержание органического углерода не превышает 1,5 мг/л.
ВАЖНО! При значении pH < 7,0 применение медных труб запрещено. |
Сталь с цинковым покрытием
Согласно EN 12502 разрешается использовать только для холодной питьевой воды, так как при температурах выше 35 °C повышается опасность коррозии.
Кроме того, для данного материала действуют следующие ограничения:
- если щелочной эквивалент KB составляет 8,2 – 0,5 моль/м3 и одновременно
- кислотный эквивалент KS равен 4,3 – 1,0 моль/м3.
- Должны быть удовлетворены повышенные требования к цинкованию.
Комбинация различных материалов
Использование различных материалов в трубопроводах питьевой воды соответствует техническим правилам. Так, например, возможна комбинация труб из меди, нержавеющей стали и PE-X. При комбинациях труб с цинковым покрытием с другими материалами труб соблюдать требования EN 806-4 и EN 12502.
Крупные узлы и устройства из меди, медных сплавов, луженой меди и медных припоев запрещается устанавливать в направлении потока перед узлами и устройствами из оцинкованных труб. Для переходов между нержавеющей и оцинкованной сталью рекомендуется использовать переходники из медных сплавов и, в особенности, из бронзы, длина которых, как минимум, равна диаметру труб. За счет этого – в зависимости от качества воды – снижается склонность к контактной
Предотвращение / уменьшение образования накипи
Жесткая и сверхжесткая питьевая вода за счёт отложения извести на стенках трубопроводов сокращает срок службы оборудования и деталей в системе питьевого водоснабжения. Кроме того, она значительно повышает расход электроэнергии, т.к. отложения извести на нагревательных элементах препятствуют теплопередаче. Поэтому частичное умягчение систем питьевого водоснабжения целесообразно и с экономической, и с экологической точек зрения. Существуют различные методы умягчения воды. Рекомендуется повысить показатель pH примерно до 7,7, что одновременно позволяет добиться защиты от коррозии.
Рекомендации по материалам
Сервисное подключение и трубопроводы из ПЭ для укладки в земле
- Трубопроводы из ПЭ для подключения домов к водопроводной сети и для укладки в земле
- Пресс-фитинги из бронзы – стойкого к коррозии материала
Напорные магистрали, стояки и ответвления трубопроводов
- Хорошая устойчивость формы трубы после изгиба определяет минимальные затраты на последующие крепления
- Медные трубы обладают незначительным линейным расширением при нагреве, сопоставимым со сталью
- Малое удлинение при изменении температуры
- Монтаж и обжатие фитингов диаметром до DN 100 производятся при помощи автономного пресс-инструмента
- Компактность
Распределительный коллектор для труб PE-Xc
- В качестве опции с плакированным сварным алюминиевым слоем
- Возможно исполнение РЕХ-с в кожухе* из PE для дополнительной защиты согласно DIN 1988
- Для бесканальной укладки рулона трубы на черновую стяжку пола, в каналах, идущих во внутренних в наружных стенах
- Для настенного и сухого монтажа, с предварительной сборкой, с звукоизолирующими фитингами, в автономных, последовательных или кольцевых системах
Прокладка трубопроводов и водообмен
Практический опыт показывает, что на отдельных ответвлениях от магистралей (тупиковых участках) в часто используемых точках водозабора жилых домов опасное для трубопроводной системы бактериальное заражение не наблюдается. Для нежилых домов данный вопрос требует особого анализа в каждом отдельном случае.
На приведенном рисунке показана типичная схема монтажа трубопровода питьевой воды в квартире. В точках водозабора предусмотрены тупиковые участки, например, на умывальнике и в душе. В отличие от этого, ванна (в том числе вместе с душем) используется реже и поэтому должна быть подключена к сливу последовательно соединенной трубой.
То же самое относится к подключению биде и стиральной машины. Стиральная машина зачастую устанавливается, но впоследствии не используется в квартире.
Гидравлический расчёт потерь давления.
Правильный гидравлический расчет потерь давления в системе также создает предпосылки для выбора оптимальных диаметров трубопроводов и запорной арматуры. Например, использование запорной арматуры с малым сопротивлением, такой как шаровые краны, позволяет в ряде случаев уменьшить требуемое давление воды на вводе, создавая тем самым более благоприятные условия для работы системы в целом. Согласно EN 806-5 эксплуатация системы трубопроводов питьевой воды считается соответствующей назначению только при условии, что водообмен происходит не реже, чем раз в 7 дней (≥ 1 x / 7 d). Это касается также полного водообмена на всех участках трубопроводов и в водонагревателе.
Для обеспечения надлежащего качества питьевой воды, помимо прочего, важна оптимальная прокладка магистралей водопровода от стояка до конечных, мало используемых точек водоразбора. Их врезку в систему выполняют таким образом, чтобы обеспечить регулярную циркуляцию воды на участке, даже если они используются очень редко. Это достигается за счет замыкания в петлю точек водоразбора в кольцевых водопроводных системах.
К редко используемым точкам водоразбора относятся.
- системы трубопроводов в садах/гаражах
- гостевые туалеты
- кухни
- общественные умывальники, например, в спортивных сооружениях
- биде
- водоразборные точки для подключения стиральных машин
- водоразборные точки для присоединения шлангов в туалетных комнатах
- умывальники
- линии заполнения и слива воды отопительных систем
Качество питьевой воды в совмещённых системах пожаротушения и холодного водоснабжения
Системы пожаротушения и противопожарной защиты представляют собой важное с точки зрения безопасности оборудование. Если эксплуатация этих систем осуществляется одновременно с системами питьевого водоснабжения, возникают проблемы, связанные с возможным развитием патогенных микробов в трубопроводах пожаротушения, поскольку по ним протекает недостаточное количество воды. А это бывает почти всегда. Поэтому системы пожаротушения и противопожарной защиты должны быть отделены от систем питьевого водоснабжения и защищены с помощью соответствующей запорно-регулирующей арматуры.
Расчет системы трубопроводов
Цель расчета системы трубопроводов (например, по EN 806-3) состоит в повышении эффективности их функционирования при использовании более экономичных диаметров труб. Минимальный размер трубы и небольшие протяженности отводов уменьшают время застоя в системе питьевого водоснабжения. С их помощью можно добиться необходимой циркуляции воды, используя ее меньшее количество.
Водообмен
Требуемый водообмен легко обеспечить в случае, если основная водоразборная точка находится в конце прямолинейного участка трубопровода при условии частого использования. Если основной потребитель находится не в конце прямолинейного участка трубопровода, та же защитная функция достигается посредством кольцевого трубопровода. При данной конструкции системы в случае перерывов в использовании достаточно выполнить промывку вручную или с помощью промывного устройства.
Точки отбора проб
Контроль качества воды в больницах, гостиницах и т.п. делает необходимым наличие точек отбора проб. В сильно разветвленных системах трубопроводов целесообразно предусмотреть несколько точек отбора проб, например, в подвальных расположениях, в стояках и поэтажных коллекторах. На рис. представлены примеры точек отбора проб.
Рекомендации по проектированию и монтажу с учетом требований гигиены
Согласно нормам Германии, при проектировании и монтаже систем питьевого водоснабжения, помимо прочего, необходимо учитывать следующие особенности
- Подбор материалов необходимо проводить согласно EN 12502
- Использовать проверенные изделия
- Использовать оптимальные диаметры трубопроводов исходя из располагаемого давления в сети
- При проектировании обеспечить максимальное расстояние между трубами холодной питьевой воды и источниками тепла
- Обеспечить надлежащую изоляцию труб горячей / холодной питьевой воды в
шахтах и подвесных потолках
- Оборудование для последующей обработки питьевой воды (холодной)
нельзя устанавливать в помещениях с t > 25 °C
- Обеспечить номинальную температуру в нагревателях и коллекторах питьевой воды
- Обеспечить гидравлическую балансировку в системе циркуляции ГВС
- Предусмотреть точки отбора проб в общественных зданиях
- Предусмотреть индивидуальную блокировку, чтобы предотвратить загрязнение питьевой воды противотоком
- По возможности отказаться от мембранных расширительных баков в системах водоснабжения
- Предпринять меры против застойных зон – например, не использовать обводные и дренажные трубы, не предусматривать резервные системы.
- Отделить неиспользуемые участки от действующих систем
- Отделить пожарные водопроводы и систем питьевого водоснабжения
- Рекомендуется испытание новых трубопроводных систем сухим способом, или необходимо обеспечить водообмен через каждые 7 дней в период между опрессовкой с использованием воды и регулярной эксплуатацией
Не допускать длительного застоя (> 7 дней) при постоянных температурах от 25 до 55 °C!
Водопроводные пресс-системы для транспортировки питьевой воды состоят из большого количества разнообразных отдельных элементов.
Наряду с трубопроводами, особое значение имеет защита арматуры и
прочих деталей согласно стандарту EN 1717.
Монтаж
Хранение и транспортировка
Все узлы системы трубопроводов питьевой воды должны поставляться на строительную площадку в безупречном с точки зрения гигиены состоянии. В производственных процессах в настоящее время используются предпочтительно сухие испытания на герметичность, чтобы исключить опасность попадания микробов внутрь изделий. Остаточная влага в арматуре после испытания на герметичность способствует размножению микроорганизмов, особенно при длительном хранении в летние месяцы. Так, например, систему трубопроводов питьевой воды одной из больниц, пришлось подвергнуть длительной химической дезинфекции, так как вновь установленная насосная станция после проведенного на производстве гидравлического испытания на герметичность была смонтирована и введена в эксплуатацию с заражением Pseudomonas aeroginosa (синегнойной палочкой).
Хранение труб, фасонных деталей и арматуры должно всегда выполняться таким образом, чтобы надежно исключить попадание в них грязи и грязной воды. Иначе в результате зачастую длительных этапов строительства велика опасность микробиологического загрязнения системы еще до ввода ее в эксплуатацию.
Трубы некоторых производителей закрыты при поставке заглушками, что обеспечивает их безопасную с точки зрения гигиены транспортировку. При монтаже стояки должны быть закрыты защитными крышками, так как при этом всегда возможно попадание внутрь сухой цементной пыли и других подобных загрязнений, особенно в шахтах. Несмотря на то, что подобные вещества с микробиологической точки зрения неопасны, могут потребоваться весьма значительные затраты на промывку, чтобы очистить от них разветвленные трубопроводные системы для последующей эксплуатации.
В противоположность этому, ремонтные работы или расширения системы могут представлять значительно большую опасность для гигиены. Квалифицированный специалист по монтажу обязан знать, что после работ в загрязненных участках – например, на имеющейся канализационной системе – он обязан тщательно вымыть руки, и только после этого перейти к работам в системе трубопроводов питьевой воды. Поэтому риски применительно к качеству питьевой воды и охране здоровья при работах на старых системах трубопроводов или при перерывах в эксплуатации выше, чем при монтажных работах в новом строительстве. В этом контексте должны рассматриваться также требования по дезинфекции узлов, устанавливаемых в существующие трубопроводы при локальных ремонтных работах.
Так, например, пресс-фитинги следует вынимать из оригинальной упаковки лишь непосредственно перед их использованием, в результате чего их дезинфекция не требуется.
Гидравлические испытания
Порядок действий
Давление испытания
- условный проход ≤ DN 50 pмакс. = 0,3 МПа (3 бар)
- условный проход DN 50 – DN 100 pмакс. = 0,1 МПа (1 бар)
Должны использоваться манометры с точностью отсчета 100 гПа (0,1 бар) в диапазоне индикации
После того, как будет достигнуто давление испытания, время испытания составляет 10 минут.
Во время испытания выполняется визуальный контроль всех сварных, паяных, прессовых, зажимных, вставных, клеевых и резьбовых соединений.
Если во время испытания будет обнаружена утечка, после ремонта необходимо повторить испытание под давлением. После проверки герметичности система трубопроводов готова к вводу в эксплуатацию.
Пневматические испытания
Этот метод испытаний, к сожалению, еще не включен в стандарт EN 806-4. Поэтому мы рекомендуем следующий метод испытаний согласно государственным нормам. По окончании монтажа, но перед вводом в эксплуатацию система трубопроводов вначале проходит проверку на герметичность, а на втором этапе подвергается испытанию под давлением. Для испытания на герметичность / под давлением должны использоваться следующие среды
- не содержащий масла сжатый воздух
- инертные газы – например, азот, углекислый газ
- сварочный защитный газ с 5% водорода в азоте – для обнаружения мест утечки
Устройства безопасности, например, редукционные вентили на компрессорах предотвращают превышение предусмотренного давления испытания.
Порядок действий
- Давление испытания p = 150 гПа (150 мбар) – использовать манометры с точностью отсчета 1 гПа (1 мбар) в диапазоне индикации – допускается использование манометров с U-трубой и стояков
- После того, как будет достигнуто давление испытания, время испытания для систем с объемом трубопроводов ≤ 100 л составляет 120 минут, причем для каждых последующих 100 л объема трубопроводов время испытания должно быть увеличено на 20 минут.
- Все узлы системы должны быть рассчитаны на давление испытания или должны быть демонтированы перед испытанием.
Испытание на герметичность начинается после достижения испытательного давления, причем должно быть учтено соответствующее время ожидания для выравнивания температуры среды с окружающей температурой.
Если в ходе испытания на герметичность будет обнаружено падение давления, нужно устранить утечку и повторить испытание на герметичность. После подтверждения герметичности системы трубопроводов выполняется испытание под давлением.
Ввод в эксплуатацию
Общие правила
- Перед первым наполнением системы трубопроводов выполнить испытание на герметичность под давлением.
- Систему трубопроводов или отдельные участки следует заполнять только перед вводом эксплуатации.
- Если ввод в эксплуатацию задерживается или происходит не в полном объеме, необходимо исключить гигиенические риски, позаботившись о достаточном расходе воды в ручную или посредством автоматических промывных устройств с составлением документации об этой процедуре.
- Проектная документация (прокладка трубопроводов и т. п.), а также акты – например, гидравлических испытаний промывки и инструктажа должны быть переданы эксплуатирующей организации вместе с инструкциями по пользованию.
- Следует обратить внимание эксплуатирующей организации на необходимость регулярно доводить расход воды до полного объема, например, три раза в неделю в зданиях медицинского назначения.
- Эксплуатирующая организация должна быть поставлена в известность об опасности развития микробов / микробиологического загрязнения горячей воды при чрезмерно низких и холодной воды при чрезмерно высоких температурах.
- Эксплуатирующей организации должен быть передан график техобслуживания и договор на техническое обслуживание.
Дезинфекция
Срок службы узлов в системах трубопроводов питьевой воды, например, труб и фитингов при нормальной эксплуатации превышает 50 лет. В течение этого времени в результате неминуемых процессов под воздействии питьевой воды происходит «старение» металлов, эластомеров и полимеров без возникновения повреждений. Под действием концентрированных дезинфицирующих средств под действием процесса «старения» может ускорится вплоть до выхода изделия из строя.
К счастью, дезинфицирующие средства столь высокой концентрации используются только в аварийных случаях, т. е. достаточно редко. Чтобы обеспечить постоянное снабжение водой безупречного качества, следует, обязательно определить и устранить причину проблем. Не приносящая результатов дезинфекция в течение длительного времени всегда является безошибочным свидетельством того, что настоящий источник загрязнения не найден и не устранен. Поэтому должны обязательно выполняться следующие основные требования.
- Все используемые в настоящее время в системах трубопроводов питьевой воды материалы для труб и фитингов можно дезинфицировать разрешенными дезинфицирующими средствами в указанных концентрациях при положенной температуре и с установленной длительностью.
- Узлы с эластомерными уплотнителями также можно дезинфицировать описанным ниже методом. При большой площади контакта с эластомером соблюдать указания и требования изготовителей.
- Для защиты от чрезмерно длительного воздействия систему трубопроводов необходимо промывать после каждой дезинфекции до тех пор, пока качество воды не станет снова соответствовать не подвергнутой дезинфекции питьевой воде.
- Все мероприятия должны быть документированы, и документация должна храниться в архиве эксплуатирующей организации.
- Если вышеуказанные рамочные условия будут соблюдаться, достаточная стойкость узлов системы трубопроводов питьевой воды обеспечивается также и при дезинфекции.
Преимущества металлических пресс-систем
Выбор правильного материала труб для трубопроводов питьевого водоснабжения учитывает технические и экономические аспекты. Наряду с длительной безопасностью и высокими гигиеническими требованиями питьевого водоснабжения, большое значение имеют удобство монтажа и экономичность систем.
Технология пресс-соединений предлагает наибольшие экономические преимущества в плане удобства в работе, минимального влияния человеческого фактора, кратчайших сроков монтажа, а также обладает значительной доступностью и широким ассортиментом трубопроводов и раз- личных фитингов. Для распределительных напорных магистралей и центральных стояков металлические трубы предпочтительнее полимерных благодаря меньшей толщине стенки и большему проходному сечению.
Преимущества
- Требуется меньшее пространство на линейное расширение
- Небольшое линейное расширение обуславливает минимальные затраты на компенсаторы
- Сокращается количество крепежного материала
- Невысокие требования к противопожарной защите
- Снижение затрат на теплоизоляцию благодаря меньшей толщине стенок труб (особенно при больших проходных диаметрах)
Этот рисунок иллюстрирует разницу в затратах в связи с мерами по компенсации линейного расширения у разных материалов. Здесь металлические трубопроводы имеют явные преимущества. То же самое касается расходов на крепления, составляющих в зоне подвальных, распределительных и напорных трубопроводов как минимум на 50 % ниже по сравнению с полимерными трубами.
При прокладке трубопроводов на этажах, а также в несущих конструкциях, как правило, требуются трубопроводы малых проходных диаметров и короткие по длине. Это обеспечивает лишь небольшое линейное расширение и минимальные затраты на крепеж трубопровода, монтируемого в полу и в стенах. Таким образом, комбинация двух систем – распределительных напорных магистралей, центральных стояков и paзводки из полимерных трубопроводов по этажам – обеспечивает максимальную экономичность и преимущества при монтаже.
