Dobór wodomierza w praktyce

Spójrzmy prawdzie w oczy, dobór wodomierza wydaje się z pozoru banalnie prostą sprawą. Myślę, że się nie pomylę, jeżeli powiem, że większości projektantów, cały ten proces zajmuje dosłownie kilka minut. W końcu ile może trwać porównanie przepływu obliczeniowego w instalacji z nominalnym strumieniem danego urządzenia? No właśnie, ale czy taki dobór wodomierza będzie poprawny?

Niestety, jeżeli zagłębimy się w temat nieco bardziej, to odkryjemy kilka bardzo ważnych czynników, które zazwyczaj są pomijane. A wszystko to komplikuje jeszcze jeden, bardzo istotny fakt. W obecnym momencie, brak jest jakiegokolwiek, obowiązującego aktu prawnego, który jednoznacznie stwierdza w jaki sposób należy dobierać wodomierze… Zatem czy nadal uważasz, że prawidłowy dobór wodomierza, jest sprawą banalnie prostą?

W tym artykule, przeanalizujemy sobie bardzo dokładnie cały proces związany z doborem wodomierza. Następnie porównamy otrzymane wyniki z pewnymi badaniami oraz spojrzymy na całą sytuację w nieco inny sposób. Ale o tym przekonasz się za chwilę. 🙂

Dobór wodomierza w przeszłości

Na początek chciałbym, abyśmy cofnęli się do przeszłości, a konkretnie do roku 1991. Dlaczego akurat do tego okresu? Ponieważ w tym właśnie roku, została opublikowana norma PN-M-54910:1991 Wodociągi – Zabudowa zestawów wodomierzowych w połączeniach wodociągowych, która określała kryteria związane z doborem wodomierza.

Zgodnie z powyższą normą, podczas wyboru konkretnego typu jak też i wielkości danego urządzenia, należało uwzględnić spodziewany największy i najmniejszy strumień objętości przepływającej wody, dostosowanie urządzenia do warunków instalacji, a zwłaszcza do jej średnicy nominalnej, ciśnienie i temperaturę wody oraz stratę ciśnienia w obrębie wodomierza.

I z jednej strony fajnie, ponieważ w końcu mogliśmy się już na czymś oprzeć. Z drugiej jednak strony, wszystkie te informacje nie zawierały tak naprawdę żadnych konkretów. Zatem chciałbym, abyś w tym właśnie momencie odpowiedział sobie na pytanie, czy norma ta faktycznie rozwiązywała problem? No właśnie, mi też się tak wydaje…

Dobór wodomierza wg normy PN-B-01706

Prawdziwa rewolucja, jakby się mogło wydawać, pojawiła się rok później. Została wtedy opublikowana norma PN-B-01706:1992 Instalacje wodociągowe – Wymagania w projektowaniu, która dokładnie określała cały proces związany z prawidłowym doborem wodomierza.

Co więcej, norma ta wprowadziła pojęcie tzw. przepływu obliczeniowego, który miał być główną wartością związaną z doborem wodomierza. Oczywiście, aby zapewnić jak największy stopień dokładności, parametr ten był wyznaczany w różny sposób i przede wszystkim zależał od rodzaju konkretnego budynku.

Co to jest normatywny wypływ z punktów czerpalnych?

Oczywiście przepływ obliczeniowy nie był jedynym, nowym określeniem, wprowadzonym w powyższej normie. Jednak co ważniejsze, przepływ obliczeniowy wody związany był nie tylko z rodzajem konkretnego budynku, ale również z wartością, określoną mianem normatywnego wypływu z punktów czerpalnych…

A normatywny wypływ z punktów czerpalnych zależał od konkretnych przyborów sanitarnych, które się znajdowały w danej instalacji. Oczywiście w przedmiotowej normie znalazła się również tabela, która dokładnie określała poszczególne wartości dla tego parametru.

Rodzaj punktu czerpalnego		Wymagane ciśnienie	Normatywny wypływ wody
			zimnej	ciepłej
[ - ]	[ - ]	[ MPa ]	[ dm3/s ]	[ dm3/s ]
Zawór czerpalny bez perlatora	DN 15	0,05	0,30
	DN 20	0,05	0,50
	DN 25	0,05	1,00
Zawór czerpalny z perlatorem	DN 10	0,10	0,15
	DN 15	0,10	0,15
Głowica natrysku	DN 15	0,10	0,10	0,10
Płuczka ciśnieniowa	DN 15	0,12	0,70
	DN 20	0,12	1,00
	DN 25	0,04	1,00
Zawór spłukujący do pisuarów	DN 15	0,10	0,30
Zmywarka do naczyń (domowa)	DN 15	0,10	0,15
Pralka automatyczna (domowa)	DN 15	0,10	0,25
Bateria czerpalna do natrysku	DN 15	0,10	0,15	0,15
Bateria czerpalna do wanny	DN 15	0,10	0,15	0,15
Bateria czerpalna do zlewozmywaka	DN 15	0,10	0,07	0,07
Bateria czerpalna do umywalki	DN 15	0,10	0,07	0,07
Bateria czerpalna do wanny do siedzenia	DN 15	0,10	0,07	0,07
Bateria czerpalna z mieszalnikiem	DN 20	0,10	0,30	0,30
Płuczka zbiornikowa	DN 15	0,05	0,13
Warnik elektryczny	DN 15	0,10	0,10

Jak wyznaczyć przepływ obliczeniowy wody?

Zgodnie z normą PN-B-01706:1992, przepływ obliczeniowy oznaczał umowną wartość strumienia objętości lub strumienia masy wody wyznaczaną dla warunków uznanych za obliczeniowe w danym fragmencie instalacji. No i wszystko jasne, prawda? 🙂

I chociaż osobiście uważam, że dobrze jest znać tą definicję, to nie jest ona najważniejsza. Dlaczego? Ponieważ aby można było przeprowadzić prawidłowy dobór wodomierza, na podstawie powyższej normy, to dużo ważniejszą rzeczą były wzory, z których należało skorzystać. A tak jak Ci powiedziałem przed momentem, wzory te zależały przede wszystkim od rodzaju konkretnego budynku.

Dla przykładu, przepływ obliczeniowy wody w budynkach mieszkalnych, należało określić wg poniższych równań.

   

   

• q – przepływ obliczeniowy, dm³/s
• q_n – normatywny wypływ z punktu czerpalnego, dm³/s

Abyśmy mogli jeszcze łatwiej wszystko zrozumieć, przeanalizujmy sobie teraz konkretny przypadek. Na jego potrzeby rozważmy budynek mieszkalny jednorodzinny, w którym znajdują się przybory sanitarne określone w poniższej tabeli.

Punkt czerpalny	Ilość	Normatywny wypływ z punktu czerpalnego		Całkowity, normatywny wypływ z wszystkich punktów czerpalnych
		wody zimnej	wody ciepłej
[ - ]	[ - ]	[ dm3/s ]	[ dm3/s ]	[ dm3/s ]
Zawór czerpalny bez perlatora DN 15	1	0,30		0,30
Zmywarka do naczyń (domowa)	1	0,15		0,15
Pralka automatyczna (domowa)	1	0,25		0,25
Bateria czerpalna do natrysku	2	0,15	0,15	0,60
Bateria czerpalna do wanny	1	0,15	0,15	0,30
Bateria czerpalna do zlewozmywaka	2	0,07	0,07	0,28
Bateria czerpalna do umywalki	3	0,07	0,07	0,42
Płuczka zbiornikowa	2	0,13		0,26
Razem				2,56

W następnym kroku, kiedy już znamy całkowity, normatywny wypływ wody z wszystkich punktów czerpalnych, możemy przejść do wyznaczenia przepływu obliczeniowego.

   

Zatem tak jak widzisz, w naszym przypadku, przepływ obliczeniowy wody wynosiłby dokładnie 0,9 dm³/s. Pamiętaj tylko, że wzór, który przed momentem użyliśmy związany jest z budynkami mieszkalnymi. Jeżeli w grę wchodziłyby hotele, domy towarowe czy budynki biurowe, to wtedy należałoby skorzystać z nieco innych wzorów, które również zostały określone w normie PN-B-01706:1992.

Jak dobrać wodomierz?

Ok, następnie postarajmy się dobrać konkretny model wodomierza, na potrzeby naszego przypadku. Tak jak wiemy, przepływ obliczeniowy w tym obiekcie wynosi 0,9 dm³/s. Jednak nie jest on jedyną wartością, która będzie nam teraz potrzebna. Musimy jeszcze ustalić tzw. umowny przepływ obliczeniowy dla wodomierza, określony już tym razem w m³/h, co możemy zrobić na podstawie poniższego wzoru.

   

• q_w – umowny przepływ obliczeniowy dla wodomierza, m³/h

   

Skoro już wiemy, że umowny przepływ obliczeniowy dla naszej instalacji wynosi 6,48 m³/h to możemy teraz śmiało przystąpić do doboru konkretnego urządzenia. A jak to należy zrobić? Należy porównać maksymalny strumień objętości podany przez producenta wodomierza z naszym umownym przepływem obliczeniowym. Myślę, że nie muszę tutaj dodawać, że wartość wskazana przed producenta powinna być większa lub równa.

Zatem zobaczmy jakby to wyglądało, w przypadku zastosowania wodomierza typu JS 6,3 Master C+ od firmy Apator. Maksymalny strumień objętości dla tego urządzenia, który definiuje producent wynosi 7,875 m³/h. Zatem bez wątpienia jest on większy od naszego umownego przepływu obliczeniowego, który tak jak na pewno pamiętasz, wynosi 6,48 m³/h. Czyli dobierając taki właśnie wodomierz, pierwszy warunek stawiany przez przedmiotową normę, mielibyśmy spełniony.

No właśnie, skoro wspomniałem, że pierwszy warunek mielibyśmy spełniony to znaczy, że jest jeszcze drugi warunek… Dotyczy on średnicy wodomierza oraz instalacji wodociągowej. Ale mówiąc nieco bardziej precyzyjnie, dobór wodomierza można uznać za poprawny, jeżeli średnica przewodu wodociągowego, na której wodomierz zostanie zamontowany, będzie większa lub równa od nominalnej średnicy samego urządzenia.

Wodomierz, który dobraliśmy, czyli wodomierz typu JS 6,3 Master C+ posiada średnicę nominalną DN 25. Oznacza, to, że średnica przewodu instalacji wodociągowej, w miejscu montażu tego urządzenia nie może być po prostu mniejsza.

Zmiany, które wprowadziła norma PN-ISO 4064-2

Rok 1997 przyniósł ogromne zmiany. Norma PN-B-01706 została wtedy wycofana, a w jej miejsce powołano normę PN-ISO 4064-2:1997 Pomiar objętości wody w przewodach – Wodomierze do wody pitnej zimnej – Wymagania instalacyjne, która miała wyznaczać nowe standardy dla prawidłowych doborów wodomierzy.

I standardy takie faktycznie wyznaczała… W normie tej znajdowała się bardzo wyraźna informacja, że typ, klasa obciążeń czy wielkość wodomierzy powinny być określane według warunków pracy instalacji. Ale spokojnie, to jeszcze nie koniec. Zostały tam podane dodatkowe czynniki, które w szczególności należało wziąć pod uwagę podczas doboru wodomierzy. Było to ciśnienie zasilania, właściwości fizyczne i chemiczne wody, dopuszczalne straty ciśnienia na wodomierzu oraz spodziewany strumień objętości.

Kluczowy był tutaj ostatni czynnik, czyli spodziewany strumień objętości wody. Tyle tylko, że zgodnie z dalszymi zapisami powyższej normy, powinien od odpowiadać przewidywanym warunkom przepływu w danej instalacji wodociągowej. A jak go należało określić? No właśnie, to niestety nie zostało już nigdzie zdefiniowane… Czyli wszystko było jasne, prawda? 🙂

W tym momencie chciałbym, abyśmy się na chwilę zatrzymali i odpowiedzieli sobie na jedno, bardzo ważne pytanie. Dlaczego w 1997 roku wycofano normę, w której dobór wodomierza był określony krok po kroku, a w jej miejsce powołano nową normę, która tak naprawdę pozostawiała więcej pytań niż odpowiedzi? Czy miało to w ogóle jakikolwiek sens?

Abyśmy mogli poznać odpowiedź na to pytanie, musimy sobie wcześniej uświadomić jedną rzecz. Na przestrzeni ostatnich kilkunastu, a nawet kilkudziesięciu lat, zużycie wody uległo drastycznemu obniżeniu. W rezultacie zdecydowana większość obliczeń, przeprowadzanych na podstawie normy PN-B-01706 zakładała montaż wodomierzy, które w rzeczywistości okazywały się mocno przewymiarowane…

Dobór wodomierza, a rzeczywiste pomiary zużycia wody

W tamtych czasach, jakkolwiek to brzmi, przeprowadzono szereg badań dotyczących rzeczywistego zużycia wody w różnego rodzaju obiektach. Wyniki przeprowadzonych badań nie pozostawiały najmniejszych wątpliwości. Wodomierze dobrane na podstawie normy PN-B-01706 były znacznie przewymiarowane! Ale po kolei…

Przeprowadzono analizę zużycia wody w budynku mieszkalnym wielorodzinnym, który posiadał 71 mieszkań. Co więcej, w każdym z tych mieszkań, normatywny wypływ z punktów czerpalnych, określony na podstawie normy PN-B-01706 wynosił dokładnie 0,89 dm³/s. W rezultacie, przepływ obliczeniowy dla całego budynku był równy:

   

Dla takiego obiektu, zgodnie z powyższą normą, konieczne byłoby zastosowanie wodomierza o średnicy DN 50, który posiadałby maksymalny strumień objętości na poziomie min. 24,2 m³/h. Warunek ten spełniałby np. wodomierz typu JS 50 Impero od firmy Apator. Ale… spójrzmy teraz, jakie było rzeczywiste zużycie wody w omawianym budynku.

Tak jak widzisz, maksymalny poziom zużycia wody w tym obiekcie nie przekroczył wartości 5,3 m³/h. A co w związku z tym? Ano to, że dobór wodomierza na podstawie normy PN-B-01706 byłby w tym przypadku mocno przesadzony! W tym przypadku wystarczyłby wodomierz o średnicy nominalnej DN 32 lub nawet DN 25! Dostrzegasz różnicę?

Oczywiście analiza, o której Ci przed momentem powiedziałem nie była jedyna. Takich badań przeprowadzono więcej i w większości przypadków wyniki były zbliżone. W większości przypadków, rzeczywisty pomiar zużycia wody stwierdzał jednoznacznie, że zamontowane w obiektach wodomierze były znacznie przewymiarowane. A dlaczego? Ponieważ zostały one dobrane, zgodnie z normą PN-B-01706…

Czym skutkuje dobór zbyt dużego wodomierza?

No dobra, zakładam, że możesz się w tym momencie zastanawiać nad jeszcze jedną rzeczą, obok której nie sposób przejść obojętnie. Jakie konsekwencje niesie za sobą dobór wodomierza, który byłby zbyt duży, lub nazywając rzeczy po imieniu, który byłby przewymiarowany?

Przede wszystkim chodzi o koszty. Większe urządzenie z całą pewnością będzie droższe. Ale to nie wszystko… Musisz jeszcze wiedzieć, że w zdecydowanej większości przypadków, wraz ze wzrostem wielkości wodomierza, wzrasta również pewna wartość, która jest określana jako próg rozruchu.

O co tutaj dokładnie chodzi? Każdy wodomierz działa w pewnym zakresie, co w praktyce oznacza, że urządzenie jest wstanie rejestrować przepływ wody powyżej pewnej wartości. Wartość ta jest zazwyczaj bardzo mała, ale w pewnych przypadkach może dojść do sytuacji, że urządzenie nie będzie wstanie rejestrować wody, która przez nie przepływa!

Co więcej, wraz ze wzrostem wielkości wodomierza, rośnie również próg rozruchu. Czyli innymi słowy, im wodomierz będzie większy, tym większy również musi być strumień wody, który przez niego przepływa, aby urządzenie mogło zarejestrować ten przepływ. Dostrzegasz problem?

Myślę, że tak, ale dla pewności powiedzmy to sobie głośno i wyraźnie. Przewymiarowany wodomierz będzie nie tylko więcej kosztował, ale również będzie przynosił straty dla przedsiębiorstwa, które dostarcza wodę. Sam pomyśl co się tylko stanie, kiedy puścisz bardzo małym strumieniem wodę z kranu? Lub zastanów się, jak szybko napełnia się woda do płuczki zbiornikowej przy misce ustępowej.

Dyrektywa 2004/22/WE i przełom w 2016 roku

Pomału zbliżamy się do końca artykułu, ale mimo wszystko, jest tutaj jeszcze parę rzeczy, o których chciałbym Ci powiedzieć. W drugiej połowie 2005 roku, norma PN-ISO 4064-2 została wycofana, a rok wcześniej opublikowano na terenie Unii Europejskiej dyrektywę 2004/22/WE. Dyrektywa ta dotyczyła przyrządów pomiarowych, w tym oczywiście samych wodomierzy.

No dobra, ale dlaczego mówię o przełomie w 2016 roku, skoro dyrektywa została opublikowana w 2004 roku? Ponieważ wprowadzała ona okres przejściowy, który się skończył właśnie pod koniec 2016 roku! Czyli innymi słowy, od tego czasu, wszystkie wodomierze stosowane w Polsce jak i w całej Unii Europejskiej, musiały spełniać jej wymagania.

A jakie były to wymagania? Od razu Ci powiem, że słowo przełom, które użyłem w nagłówku jest tutaj mocno przesadzone. Moim zdaniem żadnego przełomu nie było i go nie ma. Dyrektywa ta wprowadziła przede wszystkim cztery nowe pojęcia, takie jak minimalny, pośredni, ciągły i przeciążony strumień objętości.

W dużym uproszczeniu, ciągły strumień objętości można było porównać do wartości, która dawniej była określana przepływem nominalnym. Z kolei przeciążony strumień objętości mógł odpowiadać dawnemu przepływowi maksymalnemu.

Jak określić zakres pomiarowy wodomierza?

Jednak na tym temat się nie kończył… Dyrektywa 2004/22/WE, określana często skrótem MID, który pochodzi od jej angielskiej nazwy Measuring Instrument Directive, wprowadziła jeszcze pojęcie zakresu pomiarowego. Parametr ten został oznaczany dużą literą R i był on związany z dokładnością danego urządzenia.

Wartość zakresu pomiarowego wodomierza została zdefiniowana jako stosunek ciągłego strumienia objętości do minimalnego strumienia objętości. Co więcej, zgodnie z omawianą dyrektywą, wartość ta nie mogła być mniejsza od 10.

Powiedziałem Ci przed momentem, że wartość ta związana jest z dokładnością danego urządzenia. W praktyce oznacza to, że im parametr ten będzie większy, tym bardziej czuły będzie wodomierz. Czyli ubierając to w jeszcze inne słowa, wraz ze wzrostem tego współczynnika, zmniejsza się minimalny strumień wody, który wodomierz będzie wstanie zarejestrować.

Jak wygląda dobór wodomierza wg dyrektywy 2004/22/WE?

No właśnie, jak dobrać wodomierz na podstawie dyrektywy 2004/22/WE? Niestety, powyższy akt prawny, w dalszym ciągu, w jednoznaczny sposób nie odpowiada na to pytanie. Pytanie, które z całą pewnością jest tak istotne dla większości projektantów.

A skoro tak, to dlaczego w ogóle wspomniałem o doborze wodomierza zgodnym z tą dyrektywą? Wspomniałem o tym nie bez powodu. Pamiętasz jakie wymagania w tym zakresie stawiała norma PN-B-01706? Wprowadzała ona pojęcie umownego przepływu obliczeniowego, który miał być mniejszy od maksymalnego strumienia objętości, deklarowanego przez producenta danego wodomierza.

I bardzo podobna sytuacja ma miejsce w tym przypadku. Dyrektywa MID wymaga, aby stosunek przeciążonego do ciągłego strumienia objętości wynosił 1,25. Czyli jak w przypadku normy PN-B-01706, przepływ umowny miał być 2 razy większy od przepływu obliczeniowego, tak w tym przypadku, dawny przepływ umowny powinien być tylko 1,25 razy większy od dawnego przepływu obliczeniowego, a obecnego strumienia ciągłego.

Czyli tak jak widzisz, dyrektywa 2004/22/WE uwzględnia trend związany ze spadkiem zużycia wody w poszczególnych obiektach i nie wymaga już montażu tak dużych wodomierzy jak miało to miejsce w przypadku polskiej normy PN-B-01706. Z drugiej jednak strony, dyrektywa ta wciąż nie określa w jednoznaczny sposób, jak należy wyznaczyć ciągły strumień objętości…

Jak dobrać wodomierz w obecnych czasach?

No właśnie, zatem jak obecnie należy wyznaczyć ciągły strumień objętości oraz w jaki sposób należy dobierać wodomierze? Jak należy to zrobić, aby mieć pewność, że przeprowadzone dobory są wykonane poprawnie? Powiem Ci od razu, niestety, wciąż nie ma na ten temat jednoznacznych wytycznych. Zgodnie z obowiązującym prawem, wszystkie dobory wodomierzy powinny się opierać na spodziewanym zużyciu wody w danym obiekcie.

A jak takie zużycie wody należy wyznaczyć? Tylko na podstawie różnego rodzaju analiz i badań, które były przeprowadzane w przeszłości. Zatem pora, abyśmy ponownie wrócili do punktu wyjścia. Punktu, gdzie wszystko jest dla nas, projektantów jasne! 🙂

Jednak czy tak naprawdę nigdzie nie ma jasnych wytycznych? Czasami są! 🙂 Niektóre przedsiębiorstwa, zapewniające dostawę wody posiadają własne wytyczne, na podstawie których uzgadniają projekty. Co więcej, czasami właśnie w tych wytycznych podany jest dokładny sposób doboru wodomierzy i może być to np. metoda dr inż. Piotra Tuza.

Z kolei inne zakłady, w dalszym ciągu opierają się na obliczeniach zawartych w starej normie PN-B-01706 i je respektują. Fakt, od 1992 roku, aż do dnia dzisiejszego nie została określona jakakolwiek inna metoda, która byłaby prawomocna i która w dokładny sposób rozwiązywałaby cały problem. Z drugiej jednak strony, tak jak już doskonale wiesz, norma ta posiadała pewne wady…

Podsumowanie

I tym właśnie sposobem, po długiej lekcji historii dochodzimy do końca artykułu. Artykułu, który jest dotychczas chyba najdłuższym wpisem na tej stronie. Ale niestety nie mogło być inaczej. Nie mogłem pominąć tutaj pewnych rzeczy, aby dać Ci obraz całej sytuacji oraz całego problemu. Problemu, który od 1997 roku, czyli przez 24 lata wciąż pozostaje nierozwiązany…

Oczywiście musisz tutaj pamiętać, że cały ten artykuł dotyczy doboru wodomierzy na cele socjalno – bytowe. Temat związany z ochroną pożarową obiektu, zasileniem tryskaczy czy choćby nawet hydrantów przeciwpożarowych został tutaj pominięty. Być może kiedyś, w przyszłości taki wpis się pojawi na stronie. Być może kiedyś doczekamy się w końcu jednoznacznych wytycznych dotyczących doboru wodomierzy! 🙂

A czy mogę dać Ci jakąś radę na zakończenie? Myślę, że tak! Mogę Ci powiedzieć, że na podstawie różnych analiz i badań, wodomierze typu JS 2,5 DN 20, które posiadają ciągły strumień objętości na poziomie 2,5 m³/h, doskonale sprawdzają się w budynkach mieszkalnych jednorodzinnych. Nie mówię, że zawsze, ale w zdecydowanej większości przypadków, takie urządzenia dla takich właśnie obiektów można dobierać w ciemno!