Przygotowanie i rozliczanie c.w.u. w węzłach grupowych

Z przygotowaniem i rozliczaniem ciepłej wody użytkowej dla budynków mieszkalnych podłączonych do węzłów grupowych z uwagi na ich opomiarowanie wiążą się zazwyczaj dwa problemy. Pierwszy jest związany z prawidłowym doborem wodomierza wodociągowego na podłączeniu do węzła grupowego, drugi zaś z rozwiązaniem układu zasilanie – powrót w poszczególnych budynkach. Jest to wynik obowiązywania w naszym kraju ustawy nakazującej rozliczenia mediów na poszczególne nieruchomości (budynki). Ideę zastosowania węzłów grupowych i węzłów indywidualnych przedstawia rys. 1.

Zapotrzebowanie na wodę do przygotowania c.w.u. 

Zapotrzebowanie na wodę dla poszczególnych budynków obliczane jest na podstawie normy PN-B-01706:1992 [7], a więc na podstawie sumy normatywnych wypływów wody z armatury czerpalnej. Metoda ta powszechnie znana i wykorzystywana. Należy jednak zauważyć, iż takie podejście zasadniczo przewymiarowuje zarówno wielkość przewodów wodociągowych, jak również urządzeń pomiarowych instalowanych na wejściu do węzła (zimna woda), jak też w poszczególnych budynkach.

Zużycie wody ciepłej podawane w litrach na mieszkańca i dobę podlega wahaniom sezonowym oraz tygodniowym. W obecnej chwili zapotrzebowanie to kształtuje się w granicach 20÷80 dm³/M·d i jest znacznie niższe od wielkości przyjmowanych do projektowania.

Badania prowadzone przez Biedugnis, Podwójci i Syrejko w 2007 r. [1, 2] dla dwóch spółdzielni mieszkaniowych w Warszawie i Płocku wykazały, iż współczynnik c/z, czyli stosunek ilości wody ciepłej zużywanej przez statystycznego mieszkańca w badanych lokalach do ogółu zużywanej wody, wynosi ok. 0,374 i można stwierdzić, że jest praktycznie niezależny od liczby osób zamieszkałych w lokalu. Jednocześnie sumaryczne zużycie wody przypadające na mieszkańca i dobę odpowiednio dla Warszawy wynosi 124 dm³/M · d, zaś dla Płocka 84 dm³/M·d i jest niższe niż podawane w rozporządzeniu z 2002 r. w sprawie określenia przeciętnych norm zużycia wody [6].

Określenie strumienia objętości wody

W polskiej normie PN–EN 4064-2 z 1997 r. [8] oraz w normie, która w 2007 r. ją zastąpiła, tj. PN-EN 14154-2:2007 [10] podano kryteria doboru wodomierzy. Zgodnie z punktem 4.1. tej normy rodzaj, charakterystyki metrologiczne, wielkość i zakres strumienia objętości wodomierza dobierane są odpowiednio do warunków użytkowania instalacji i wymagań dotyczących klasy warunków środowiskowych z uwzględnieniem następujących warunków:

• spodziewanych strumieni objętości: typowe wartości strumienia objętości dla miernika, zgodne z PN-EN 14154-1 [9] powinny być odpowiednie do przewidywanych warunków strumienia objętości w instalacji,
• dostępnego ciśnienia zasilania,
• fizycznej i chemicznej charakterystyki wody, 
•  możliwości osadzania się substancji z roztworu wewnątrz wodomierza, 
•  dopuszczalnej straty ciśnienia na wodomierzu, 
•  dostępnej przestrzeni i kształtu rurociągu,
• umożliwiających instalację wodomierza i przyłączy ciągłej dostępności zasilania elektrycznego wodomierza (jeśli wymagane jest zasilanie). 

Takie podejście wskazuje na monitoring podłączenia wodociągowego do określenia maksymalnego i minimalnego strumienia objętości do doboru wodomierzy głównych. Na podstawie monitorowania 10 podłączeń wodociągowych do węzłów grupowych zasilających budynki wielorodzinne w ciepłą wodę użytkową ustalono maksymalne i minimalne strumienie objętości wody służące do doboru wodomierzy głównych.

Na rys. 2. przedstawiono maksymalne natężenie przepływu rejestrowane na podłączeniu do węzła ze względu na średnie dobowe zużycie wody na poszczególnych węzłach. Rys. 4. przedstawia minimalne strumienie objętości w funkcji dobowego zużycia wody w węźle. Otrzymane wielkości z rys. 3. i 4. sugerują, iż w węzłach należy przyjmować następujące średnice nominalne wodomierzy i ich przepływy charakterystyczne (tab. 1.).

Zastosowanie wodomierza sprzężonego powinno być poprzedzone analizą ekonomiczną realizowaną w oparciu o strukturę rozbiorów wody ze względu na charakterystyczne natężenia przepływów na poszczególnych podłączeniach. Do obliczeń maksymalnego strumienia objętości # zużywanej wody w budynkach wielorodzinnych można wykorzystać także formułę opracowaną przez Koiv, T-A. i Toode A. [3] za pomocą rejestracji przepływu (monitorowania) na Łotwie (rys. 5.). Opracowana przez nich formuła daje podobne wyniki do opracowań krajowych przy założeniu warunków średnich, tj. średnie zużycie ciepłej wody na mieszkańca i dobę wynosi 50 dm³, a średnia liczba osób zamieszkujących jeden lokal wynosi 3.  Odpowiedni dobór urządzenia pomiarowego i jego montaż stanowi podstawę do prowadzenia poprawnych rozliczeń na poszczególne budynki podłączone do węzła grupowego. Prawidłowy montaż różnych typów wodomierzy został omówiony w [4, 5], a przykłady ich nieprawidłowego montażu przedstawiono na fot. 1. i 3.

Pomiar wody w układach zasilanie-powrót 

Pomiar zużycia ciepłej wody użytkowej za pomocą dwóch wodomierzy/przetworników przepływu zamontowanych na przewodzie zasilającym oraz na przewodzie cyrkulacyjnym pociąga za sobą dość daleko idące konsekwencje w rozliczeniach wody na styku przedsiębiorstwo wodociągowe – przedsiębiorstwo energetyki cieplnej (PEC), PEC – zarządcy budynków (ZB), PW – ZB. Powodów jest kilka: 

• niezbilansowanie się zużycia wody z wodomierza głównego na podłączeniu do węzła oraz zużycia z wodomierzy różnicowych,
• niezbilansowanie się zużycia wody z wodomierzy różnicowych i sumy zużycia wodomierzy mieszkaniowych, 
•  problem ustalenia rzeczywistej stawki podgrzania ciepłej wody użytkowej. 

Najbardziej zawodnym, generującym największe błędy jest w tych warunkach przeważnie układ pomiarowy oparty o wodomierze różnicowe. Na fot. 2. pokazano jeden z analizowanych układów wodomierzy różnicowych.

Na czym wiec polega zawodność takiego układu? Najczęściej okazuje się, iż źle dobrano wielkości wodomierzy i typy urządzeń pomiarowych, co powoduje, iż wodomierze cyrkulacyjne wskazują (przynajmniej w pierwszym okresie po zamontowaniu) większe zużycie wody niż wodomierze zamontowane na zasilaniu. Przykładem może być wykres uzyskany dla budynku obsługiwanego przez PEC w Zamościu (rys. 6.).

Na tym rysunku widać wyraźnie, iż w okresach nocnych wodomierz cyrkulacyjny rejestruje większe zużycia niż wodomierz zamontowany na zasilaniu, co powoduje zmniejszenie ilości ciepłej wody użytkowej wykazywanej jako różnica stanów zamontowanych urządzeń. Taka sytuacja może mieć miejsce w kilku przypadkach:

• wodomierz na zasilaniu jest przewymiarowany („za duży”) – nie domierza pewnej ilości wody dla małych natężeń przepływu,
• pomimo tego, iż wodomierze na zasilaniu i powrocie są takie same (tj. ten sam typ i wielkość) rozrzut błędów metrologicznych powoduje, iż dla tego samego natężenia przepływu wskazania wodomierzy się nie pokrywają – wodomierze niesparowane,
• obciążenie wodomierzy na cyrkulacji (najczęściej mniejszych średnicą i Qn) od wodomierzy na zasilaniu powoduje ich szybszą metrologiczną destrukcję w stosunku do wodomierza na zasilaniu,
• stosowanie wodomierzy do ciepłej wody zamiast przetworników przepływu (fot. 2.),
• stosowanie w tych układach urządzeń w technologii jednostrumieniowej zamiast w technologii wielostrumieniowej,
• brak regulacji podpionowej (zawory termostatyczne) powodujący obniżenie metrologii, przede wszystkim wodomierzy cyrkulacyjnych, poprzez zwiększenie ich obciążenia,
• stosowanie na cyrkulacji wodomierzy DN 15 o przepływie nominalnym 1 lub 1,5 m³/h.

Określenie „wodomierze sparowane” należy rozumieć jako wybór takich dwóch urządzeń pomiarowych, których charakterystyki metrologiczne pokrywają się w granicach +0,3%, przynajmniej dla trzech charakterystycznych punktów strumienia objętości. Eliminując powyżej wymienione czynniki wydłużamy okres bezawaryjnej pracy i zwiększamy niezawodność działania tego typu układów pomiarowych.

Jednocześnie należy stwierdzić, iż poprawnie pracujący układ wodomierzy zasilanie – powrót powinien wskazywać większe zużycie wody ciepłej niż suma wskazań wodomierzy mieszkaniowych na poziomie do 10%. Poprawę bilansu niesie także za sobą likwidacja węzłów grupowych na rzecz węzłów dwufunkcyjnych indywidualnych.  Reasumując powyższe należy stwierdzić, iż problem opomiarowania węzłów grupowych jest dość złożony i wiele błędów popełnianych przy doborze urządzeń pomiarowych powoduje niezbilansowanie się zużycia wody i kłopoty z rozliczeniem ciepła i ustaleniem rzeczywistej stawki za podgrzanie wody.

Literatura

1.  Biedugnis S., Podwójci P., Serejko G., Analiza wybranych parametrów opisujących zużycie wody w zabudowie wielorodzinnej z punktu widzenia rozbieżności między wskazaniami wodomierzy głównych a sumą wskazań wodomierzy mieszkaniowych, rocznik Ochrony Środowiska.
2. Biedugnis S., Podwójci P., Serejko G., Smolarkiewicz M., Analiza zużycia wody w zabudowie wielorodzinnej na przykładzie wybranych spółdzielni Mazowsza, zeszyty Naukowe Wydz. Inżynierii Środowiska Politechniki Koszalińskiej nr 23, seria Inżynieria Środowiska, Koszalin 2007.
3. Koiv T-A., Toode A., Trends in domestic hot water consumption in Estonian apartment buildings. Proc. Estonian Acad. Sci. Eng., 2006, 12, 1, 72–80.
4. Tuz P.K., Pomiar zawirowany, Magazyn Instalatora 2/2007.
5. Tuz P.K., Zabudowa wodomierzy, Magazyn Instalatora 3/2007. 
6. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie określenia przeciętnych norm zużycia wody (DzU z 2002 r. Nr 8, poz. 70).
7. PN-B-01706:1992 Instalacje wodociągowe – Wymagania w projektowaniu zastąpiona przez PN-EN 1717:2003 Instalacje wodociągowe – Wymagania w projektowaniu. 
8. PN-ISO 4064-2:1997 – Pomiar objętości wody w przewodach – Wodomierze do wody pitnej zimnej – Wymagania instalacyjne, norma wycofana bez zastąpienia.
9. PN-EN 14154-1:2007 Wodomierze – Część 1: Wymagania ogólne.
10. PN-EN 14154-2:2007 Wodomierze – Część 2: Instalacja i warunki użytkowania.