Efektywność ekonomiczna instalacji z miedzi

Zarówno zaniżenie, jak i zawyżenie prędkości przepływu wody wpływa na efektywność ekonomiczną pracy instalacji, jej trwałość oraz tworzenie się biofilmu. Przyczyną błędów obliczeniowych jest m.in. stosowanie różnych wzorów i wartości współczynników oraz nieuwzględnianie temperatury wody.

Często głównym kryterium wyboru materiału w instalacji wody ciepłej, zimnej i cyrkulacyjnej jest koszt inwestycyjny. Lecz o wyborze materiału powinny decydować również inne przesłanki – koszty eksploatacyjne i ekologiczne. Ważne w tym kontekście jest zapewnienie prawidłowej pracy instalacji. Czynnikami wpływającymi na właściwą pracę instalacji są: jakość wody, temperatura wody, rodzaj materiału instalacyjnego, warunki hydrauliczne pracy oraz warunki użytkowania instalacji. Pozytywne cechy miedzi sprawiają, że jest to właściwy materiał w instalacjach wodnych i przy zachowaniu odpowiednich warunków pracy ich trwałość wynieść może nawet 100 lat.

Warunki hydrauliczne określa norma PN-92/B-01706 przywołana w WT w zakresie zalecanych prędkości przepływu wody, które są decydującym kryterium przy doborze średnic przewodów i wynoszą: w połączeniach od pionu do punktów czerpalnych i w pionach w instalacji wodociągowej – do 1,5 m/s, w głównych przewodach rozprowadzających i w przyłączach domowych – do 1 m/s. Stosowanie tych prędkości wpływa bezpośrednio na: stopień korozji rury, poziom głośności pracy instalacji, uderzenia hydrauliczne, liniowe i miejscowe straty ciśnienia w instalacji oraz rozwój biofilmu, który obok temperatury i stagnacji wody ma decydujące znaczenie dla zapobiegania namnażaniu się bakterii Legionella oraz ich zwalczania.

Korozja to główna przyczyna zużywania się instalacji. Odkładanie się produktów korozji na wewnętrznych powierzchniach przewodów i urządzeń powoduje zanieczyszczenie wody, zwiększenie chropowatości rur, ograniczenie pola przepływu, tworzenie biofilmu i doprowadzenie do perforacji. W instalacjach miedzianych ze względu na korozję erozyjną należy przestrzegać zasady, by prędkość przepływu wody nie przekraczała 1 m/s w poziomach i 2 m/s w podłączeniach i pionach (wyższa niż zalecenia WT i normy). Wskazane jest stosowanie zamiast kolan łuków, mniej wrażliwych na zarysowanie i zniszczenie warstwy tlenkowej przez zanieczyszczenia niesione w wodzie wodociągowej. Ponadto na początku instalacji miedzianej (za zestawem wodomierzowym) należy instalować filtr mechaniczny o zdolności zatrzymywania cząstek większych niż 80 mm.

Zbyt duża prędkość przepływu może powodować także hałas, zwłaszcza w miejscu  przewężenia przewodów. Przewody miedziane, zwłaszcza te pokryte tworzywem sztucznym, charakteryzują się najlepszą izolacyjnością akustyczną.

Obliczeniowe straty hydrauliczne często odbiegają od rzeczywistych strat w instalacji, powodując np. niekorzystną pracę armatury i negatywnie wpływają na efektywność ekonomiczną pracy instalacji. Błędy te powstają m.in. z powodu stosowania różnych wzorów i wartości współczynników, nieuwzględniania temperatury wody i nieprawidłowego wykonania instalacji. W praktyce inżynierskiej korzysta się z tablic lub nomogramów, wskazujących na zależność między: średnicą przewodów, przepływem, prędkością i jednostkową wysokością strat ciśnienia. Współczynnik oporów liniowych zależy od wartości współczynnika chropowatości bezwzględnej k. Jest on różny dla różnych materiałów. Nie znajduje potwierdzenia w praktyce przeświadczenie, że wszystkie rury z tworzyw mają niski współczynnik k. Dla rur miedzianych wynosi on 0,0015 mm.

Wartości jednostkowych strat ciśnienia R [Pa/m] w przewodach miedzianych oraz spadków ciśnienia wywołanych oporami miejscowymi są dostępne w wytycznych Europejskiego Instytutu Miedzi i na akademiamiedzi.pl. Dobór średnic przewodów dla podawanego przez niektórych producentów kryterium prędkości 3 m/s sprawia, że dla budynku pięciokondygnacyjnego przekraczane jest ciśnienie dopuszczalne i występuje problem z doborem układu pompowego. Wyższa prędkość przepływu wody generuje większe straty ciśnienia. 

Przy wyznaczaniu strat ciśnienia istotny jest też przepływ obliczeniowy wody. Z porównania strat ciśnienia dla różnych prędkości przepływu oraz różnych materiałów rur (stal, PP, miedź) wynika, że najniższe straty ciśnienia występują dla przewodu wykonanego z miedzi. Zatem stosując tę samą średnicę przewodów z tworzyw co z miedzi narażamy instalację na ryzyko zbyt dużych prędkości przepływu i należy dobrać przewody, zwłaszcza z PP, o większej dymensji.

Czynniki związane z rodzajem zastosowanego materiału, takie jak podatność na korozję, chropowatość powierzchni oraz skład chemiczny, wpływają znacząco na rozwój biofilmu. Na podstawie wielu badań stwierdzono hamujący wpływ jonów miedzi na namnażanie się bakterii Legionella. Przewody wody ciepłej i cyrkulacyjnej  nie są narażone na jej stagnację, tak jak przewody wody zimnej. Z punktu widzenia ochrony przed legionelozą zaleca się w przewodach miedzianych wody zimnej oraz ciepłej bez cyrkulacji zapewnienie prędkości maksymalnej 1–2 m/s odpowiednio dla odcinków magistralnych lub pionowych. Przeprowadzenie dezynfekcji cieplnej zalecanej w WT odbywa się bez żadnych negatywnych skutków dla trwałości instalacji miedzianej.

 

Share >