Zawory antyskażeniowe – praktyczne aspekty doboru, montażu i eksploatacji

Instalacje i sieci wodociągowe wymagają zabezpieczenia przed przepływem zwrotnym, który może wystąpić, gdy w instalacji znacznie spada ciśnienie, np. na skutek awarii czy gwałtownego wzrostu poboru wody (np. przez urządzenia przeciwpożarowe) lub gwałtownego wzrostu ciśnienia w instalacji podłączonej do sieci wodociągowej (np. instalacji grzewczej lub urządzeń technologicznych). Obowiązek zabezpieczenia instalacji przez zastosowanie odpowiednich urządzeń, popularnie zwanych zaworami antyskażeniowymi, nakładają Warunki Techniczne [8].

Wymagane zabezpieczenia, czyli instalacyjne punkty specjalnej troski

Zagadnień zaworów antyskażeniowych dotyczą §113 ust. 7 oraz §115 ust. 2 Warunków Technicznych [8]. Zawierają one ogólny wymóg dotyczący zabezpieczeń instalacji przed wtórnym zanieczyszczeniem wody i projektowania w oparciu o normę PN-B-01706 Instalacje wodociągowe. Wymagania w projektowaniu [4] oraz zabezpieczenia zestawu wodomierza głównego od strony instalacji. Zawór antyskażeniowy chroniący wodomierz ma szczególne znaczenie – wodomierz jest punktem połączenia sieci z instalacją i jego zespół zabezpieczający chroni sieć wodociągową przed przepływami zwrotnymi pochodzącymi z instalacji wodociągowej, a tym samym przed rozprzestrzenianiem zanieczyszczeń przez sieć do kolejnych odbiorców. Zakład wodociągowy opowiada za jakość wody w sieci i m.in. dlatego wymaga pewnych i skutecznych zabezpieczeń przed wtórnym skażeniem z instalacji.

W zespoły zabezpieczające muszą być wyposażone przybory sanitarne, takie jak baterie czerpalne, pralki czy zmywarki [5]. Współczesne przybory zwykle wyposażane są w zabezpieczenia wbudowane fabrycznie. Niemniej wybierając konkretne rozwiązanie, należy się upewnić, że takie zabezpieczenie rzeczywiście istnieje – może się zdarzyć, że z przyczyn technicznych w przyborze brakować będzie zaworu zabezpieczającego i obowiązek zainstalowania takiego zabezpieczenia ma właściciel nieruchomości.

Zgodnie z przywołaną w Warunkach Technicznych normą PN-EN 806-2 [2] zabezpieczeń wymagają też odgałęzienia instalacji zasilające wyposażenie budynku o różnym przeznaczeniu (instalacje wewnętrzne), np. instalacja grzewcza, instalacja ppoż. – hydranty, tryskacze, zraszacze; podłączenia węży, np. do spłukiwania posadzki; system nawadniania ogrodów lub terenów zielonych etc.

Jeśli budynek łączy funkcje mieszkalne i usługowe lub przemysłowe – np. warsztat samochodowy przy domu jednorodzinnym albo lokale usługowe na parterze budynku mieszkalnego wielorodzinnego – każde odgałęzienie instalacji obsługujące część usługową lub przemysłową powinno mieć na połączeniu z instalacją główną własne zabezpieczenie.

Należy także zabezpieczać sieć podczas pobierania wody na budowie. Na rynku dostępne są specjalne stojaki hydrantowe wyposażone w pełny zestaw armatury zabezpieczającej i pomiarowej. Dzięki ich zastosowaniu spełnione są wymagania dotyczące zabezpieczenia sieci. Jest ona skutecznie chroniona przed zanieczyszczonym przepływem zwrotnym, a wodomierze umożliwiają dokonanie rozliczenia z poboru wody.

Bezpieczeństwo instalacji na odpowiednim poziomie

Prawidłowy dobór zaworu antyskażeniowego (a właściwie – zespołu zabezpieczającego) opiera się na wyborze rodziny urządzeń zapewniających odpowiedni poziom zabezpieczenia. Należy go dokonywać zgodnie z normą ­PN-EN 1717 [5], która reguluje problematykę zabezpieczenia przed przepływem zwrotnym w sieci i instalacji wodociągowej, a jako przywołana w Warunkach Technicznych [8] jest obowiązkowa.

Norma wymaga od projektanta określenia, jaka kategoria płynu może zostać cofnięta do instalacji lub sieci wodociągowej:

• Kategoria 1 – Woda wypływająca bezpośrednio z sieci wodociągowej przeznaczona do użytkowania przez człowieka do celów konsumpcyjnych.
• Kategoria 2 – Płyn niestanowiący zagrożenia dla zdrowia człowieka. Płyn uznawany za zdatny do konsumpcji przez człowieka, łącznie z wodą pochodzącą z instalacji wodociągowej, gdzie mogły nastąpić zmiany w smaku, zapachu, barwie lub temperaturze (na skutek podgrzania lub schłodzenia).
• Kategoria 3 – Płyn stanowiący pewne zagrożenie dla zdrowia człowieka z uwagi na obecność jednej lub wielu substancji szkodliwych.
• Kategoria 4 – Płyn stanowiący zagrożenie dla zdrowia człowieka z uwagi na obecność jednej lub wielu substancji toksycznych, lub bardzo toksycznych albo jednej, lub wielu substancji radioaktywnych, mutagennych bądź rakotwórczych.
• Kategoria 5 – Płyn stanowiący zagrożenie dla zdrowia człowieka z uwagi na obecność substancji mikrobiologicznych bądź wirusowych.

Określenie kategorii płynu pozostaje w gestii projektanta. Zwykle woda przeznaczona na cele inne niż bytowo-gospodarcze, ale bez domieszek – przede wszystkim woda na cele pożarowe – traktowana jest jako płyn kategorii 2, a woda z dodatkami (np. woda na cele grzewcze z inhibitorami korozji albo woda do domowego basenu zawierająca środki dezynfekujące) – jako płyn kategorii 4. Zgodnie z pkt 6 normy [5] przybory sanitarne, takie jak bateria umywalkowa, zlewozmywakowa, wannowa czy prysznicowa, wymagają zabezpieczeń odpowiednich dla płynu kategorii 2, a bateria wannowa z wylotem poniżej krawędzi przyboru – dla płynu kategorii 3.

Do kategorii płynu należy wybrać grupę urządzeń (zespołów zabezpieczających). Istnieje kilkadziesiąt takich grup, mających oznaczenie dwuliterowe (rodzina i typ) oraz własną nazwę. Grupy te mają także normy produktowe – urządzenia oferowane przez producentów powinny być z nimi zgodne. Wśród najczęściej spotykanych grup zabezpieczeń można wskazać następujące:

• AA – swobodna przerwa powietrzna,
• BA – izolator przepływów zwrotnych z obniżoną strefą ciśnienia z możliwością nadzoru [6],
• CA – izolator przepływów zwrotnych o różnych strefach ciśnienia bez możliwości nadzoru,
• EA – zawór zwrotny antyskażeniowy z możliwością nadzoru [7],
• HA – izolator przepływów zwrotnych na przyłącze węża.

Norma PN-EN 1717 wskazuje, dla jakich kategorii płynu dana grupa zapewnia zabezpieczenie instalacji lub sieci w określonych warunkach. Przyjmuje się przy tym, że jeśli dany zespół zabezpieczający jest odpowiedni do ochrony przed płynami kategorii wyższej, stanowi również ochronę przed płynami kategorii niższej – np. zespół odpowiedni do ochrony przed cofaniem płynów kategorii 4 będzie odpowiedni także dla płynów kategorii 1–3.

Ponieważ pewne przypadki są powtarzalne – np. dla wszystkich zastosowań bytowo-gospodarczych zabezpieczeniem sieci na przyłączu jest, zgodnie z pkt 8 normy [5], zespół zabezpieczający grupy EA – w materiałach producentów można znaleźć wskazówki, jaki rodzaj zabezpieczenia będzie odpowiedni dla konkretnych przypadków instalacji. W rozwiązaniach typowych takie „podejście aplikacyjne” dobrze się sprawdza, natomiast przy bardziej złożonych instalacjach projektant musi wyważyć proporcje między bezpieczeństwem sieci, wymaganiami inwestora (np. co do konieczności nadzoru urządzeń) i względami ekonomicznymi. Zespoły odpowiednie do płynów wyższych kategorii są droższe inwestycyjnie oraz – przede wszystkim ze względu na wysokie opory przepływu – w eksploatacji.

Jak zabezpieczyć przyłącze wodociągowe

Norma [5] wskazuje, że na przyłączu wodociągowym, niezależnie od wielkości zasilanej instalacji, stosuje się zespół zabezpieczający dla kategorii płynu 2 – najczęściej z grupy EA (zawór zwrotny antyskażeniowy z możliwością nadzoru). Jednak w praktyce projektowej i we wskazówkach producentów zdarza się, że dla budownictwa wielorodzinnego, obiektu użyteczności publicznej czy obiektu komercyjnego wskazuje się urządzenie BA (izolator przepływów zwrotnych z obniżoną strefą ciśnienia z możliwością nadzoru).

Urządzenia zabezpieczające z grupy BA cechują się dużymi oporami przepływu, a koszt ich zakupu jest wyraźnie wyższy niż dla zabezpieczenia EA. Wynika to z konstrukcji izolatora przepływu zwrotnego BA. Jest to urządzenie trzystrefowe – komory wlotowe i wylotowe wyposażone są w zwrotne zawory odcinające, a komora środkowa – w zawór odprowadzający nadmiar wody. Spadek różnicy ciśnienia między komorami (spadek o 0,14 bara różnicy ciśnienia między komorą wlotową a środkową) powoduje zamknięcie zaworów zwrotnych i otwarcie zaworu spustowego. Dzięki temu zasilanie w wodę zostaje przerwane (powstaje przerwa powietrzna) – cofający się płyn nie może wpłynąć do chronionej instalacji/sieci, a woda z komory środkowej odprowadzana jest do kanalizacji. Taki mechanizm działania gwarantuje bezpieczeństwo w sytuacji awaryjnej, ale podczas zwykłej pracy instalacji jest źródłem znacznych oporów przepływu – ok. 0,7–0,9 bara. Wartości takie zwykle deklarują producenci, przy czym strata ciśnienia na urządzeniu tego typu dopuszczalna przez normę [5] wynosi 1 bar. Są to straty nawet dziesięciokrotnie wyższe niż w przypadku urządzeń z grupy EA. Jeśli zabezpieczenie typu BA zostanie zaplanowane na etapie projektowania nowej instalacji, należy uwzględnić straty hydrauliczne. Natomiast w przypadku dodania zabezpieczenia BA podczas modernizacji instalacji wodociągowej należy się liczyć z koniecznością odpowiedniego dostosowania całej instalacji (np. modernizacji zestawu pompowego).

Zabezpieczenie do konkretnej instalacji należy dobierać w oparciu o średnicę przyłącza i współczynnik kvs dla danego zaworu wskazany przez producenta. Współczynnik ten opisuje przepływ [m³/h] przez urządzenie w pełni otwarte przy spadku ciśnienia wynoszącym 1 bar. Należy dobrać urządzenie, dla którego kvs ≥ kv – urządzenie może więc mieć większą średnicę. Dobranie urządzenia o mniejszej średnicy (kv > kvs) skutkuje niższymi kosztami inwestycyjnymi, ale wyższymi oporami przepływu.

Urządzenie zabezpieczające przyłącze wodociągowe umieszcza się za wodomierzem głównym (patrząc od strony sieci) – jest to ważne dla prawidłowego zabezpieczenia zarówno samego urządzenia pomiarowego, jak i sieci. Rozwiązaniem godnym uwagi z punktu widzenia zarówno projektanta i wykonawcy, jak i inwestora jest zestaw wodomierzowy. Dzięki zintegrowaniu odpowiednich elementów (śrubunki, płytka montażowa, kompensator długości) umożliwia on poprawny i szybki montaż wodomierza na przyłączu. Ważnymi składnikami zestawu są też odpowiednie zawory – kulowy mosiężny zawór odcinający oraz zawór zwrotny pełniący funkcję zabezpieczenia przed przepływem zwrotnym. Zawór taki może mieć konstrukcję stożkowo-membranową, która zapewnia stosunkowo niewielki opór (spadek ciśnienia) nawet przy dużym natężeniu przepływu. Daje możliwość nadzoru (która jest wymagana zarówno dla zabezpieczenia EA, jak i BA). W obrębie zestawu wodomierzowego znajduje się także zawór spustowy ze spustem skierowanym w dół.

Zastosowanie zestawu wodomierzowego nie tylko umożliwia odpowiednie zabezpieczenie wodomierza, ale też daje pewność, że uwzględniono wszystkie elementy tzw. zespołu zabezpieczającego oraz ułatwia obliczenia hydrauliczne (znany jest opór przepływu zestawu). W innym przypadku elementy zespołu zabezpieczającego trzeba do urządzenia zabezpieczającego dodać i uwzględnić ich opory przepływu przy obliczeniach hydraulicznych.Obliczając opory przepływu przez urządzenie zabezpieczające, należy wziąć pod uwagę elementy tzw. zespołu zabezpieczającego.

Zabezpiecza dopiero zespół… prawidłowo zamontowany

Samo urządzenie zabezpieczające nie jest jeszcze zabezpieczeniem instalacji. Funkcję taką spełnia dopiero zespół zabezpieczający – zgodnie z normą [5] jest to urządzenie zabezpieczające wraz z urządzeniami niezbędnymi do prawidłowego funkcjonowania i obsługi. Z praktycznego punktu widzenia szczególnie istotne jest zastosowanie filtra siatkowego do zanieczyszczeń mechanicznych, ponieważ rozwiązania techniczne stosowane w urządzeniach zabezpieczających są podatne na uszkodzenia mechaniczne. Jeśli zanieczyszczenia mechaniczne nie zostaną usunięte przed urządzeniem zabezpieczającym, długotrwałe narażenie na ich oddziaływanie może obniżyć sprawność urządzenia lub całkowicie je uszkodzić i nie zadziała ono w sytuacji kryzysowej. Dlatego niektóre urządzenia (np. z grupy BA) mają filtr już wbudowany. Ważnym elementem zespołu zabezpieczającego jest też armatura odcinająca dopływ wody (najczęściej zawory odcinające), a w przypadku niektórych grup także odprowadzenie wody nadmiarowej do kanalizacji. Najbardziej popularne zespoły zabezpieczające składają się z następujących elementów:

• grupa EA, kolejno: zawór odcinający i zawór antyskażeniowy EA, warto przewidzieć także filtr siatkowy;
• grupa BA, kolejno: zawór odcinający, niezależny filtr, izolator przepływów BA i drugi zawór odcinający.

Projektant musi zatem zadbać o uwzględnienie w projekcie odpowiednich urządzeń dodatkowych oraz przewidzieć generowane przez nie opory przepływu.

Ważnym aspektem prawidłowej pracy urządzeń jest też odpowiedni montaż całego zespołu zabezpieczającego. Stanowi on warunek zachowania gwarancji producenta. Zasady prawidłowego montażu są zwykle wskazane w dokumentacji producenta, niemniej obowiązują pewne zasady ogólne. Dla izolatora BA będą to następujące wymagania – część z nich wskazana jest w normie [5]:

• urządzenie należy zamontować w przestrzeni dostępnej (także do celów kontrolnych), wolnej od przemarzania, czystej pod względem środowiska powietrznego i prawidłowo wentylowanej;
• zakazany jest montaż w szybach lub w pomieszczeniach zagrożonych zalaniem, a zawór spustowy musi leżeć powyżej lokalnego poziomu podpiętrzenia wody. Montaż poziomy, w położeniu takim, by strzałka na obudowie wskazywała kierunek przepływu;
• należy zachować odstępy montażowe – odpowiednie odcinki proste przed i za zespołem zabezpieczającym, zgodnie z zaleceniami producenta – np. odcinka stabilizującego za urządzeniem o długości 5×DN;
• trzeba zapewnić odpływ do kanalizacji z zaworu spustowego – zawór spustowy otwierający się ku dołowi, podłączenie do kanalizacji o średnicy dobranej według zaleceń producenta i wystarczającej do odprowadzenia wody nadmiarowej powinno być wykonane bez wąskich kolanek i umożliwiać wymontowanie zaworu spustowego i odpływowego do kontroli;
• montaż powinien być przeprowadzony z odpowiednim momentem dokręcającym (przyłącza gwintowane), bez naprężeń i momentów zginających w połączeniach;
• przed montażem przewód przyłączeniowy należy dobrze przepłukać i sprawdzić przyłącza pod kątem czystości.

Zabezpieczenia do kontroli

Zespoły zabezpieczające, zgodnie z art. 62 ustawy Prawo budowlane [9], powinny być przynajmniej raz do roku sprawdzane pod kątem stanu technicznego, jako elementy instalacji narażonych na szkodliwe wpływy atmosferyczne i niszczące działania czynników występujących podczas użytkowania [9].

Badania i ewentualna konserwacja zaworów powinny przebiegać zgodnie z zapisami normy [3]. Urządzenia zabezpieczające z możliwością nadzoru (w tym grupa BA i EA) mają odpowiednie wyposażenie umożliwiające ich kontrolę. Dla izolatorów BA konieczne jest zastosowanie specjalistycznego urządzenia manometrycznego przez osobę kompetentną w zakresie budowy urządzenia. Zawory EA wyposażone są w otwór kontrolny po stronie dopływu – po zamknięciu zaworu odcinającego przed zaworem i spuszczeniu przez ten otwór wody z odcinka między zaworem odcinającym a antyskażeniowym nie powinno być dalszego wycieku. Dokonywanie przeglądów okresowych umożliwi także stwierdzenie, czy konieczna jest wymiana elementów eksploatacyjnych, które uległy zużyciu.

Literatura

1. Materiały firm produkujących zawory antyskażeniowe.
2. PN-EN 806-2 Wymagania dotyczące wewnętrznych instalacji wodociągowych do przesyłu wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Część 2: Projektowanie.
3. PN-EN 806-5 Wymagania dotyczące wewnętrznych instalacji wodociągowych do przesyłu wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Część 5: Działanie i konserwacja.
4. PN-B-01706:1992 Instalacje wodociągowe. Wymagania w projektowaniu.
5. PN-EN 1717:2003 Ochrona przed wtórnym zanieczyszczeniem wody w instalacjach wodociągowych i ogólne wymagania dotyczące urządzeń zapobiegających zanieczyszczaniu przez przepływ zwrotny.
6. PN-EN 12729 Urządzenia zapobiegające zanieczyszczeniu wody do picia w wyniku przepływu zwrotnego. Izolator przepływów zwrotnych z możliwością nadzoru, z obniżoną strefą ciśnienia – rodzina B – typ A.
7. PN-EN 13959 Zawory zapobiegające zanieczyszczeniu wody o średnicach DN 6 do DN 250 – rodzina E – typ A, B, C i D.
8. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU 2015, poz. 1422, z późn. zm.).
9. Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane (t.j. DzU 2019, poz. 1186 i in.).

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!