Detail předmětu
Vodojemy a čerpací stanice
Akademický rok 2026/27
BPB007 předmět zařazen v 1 studijním plánu
BPC-SI / V zimní semestr 4. ročník
Předmět se komplexně věnuje nejdůležitejším objektům vodárenských soustav, kterými jsou vodojemy a čerpací stanice. Studenti se seznámí s principy jejich návrhu, stavebně-technologického řešení a možnostmi využití počítačových simulací pro jejich navrhování.
V bloku věnovaném vodojemům se studenti naučí navrhovat jejich výškové umístění a vypočítat potřebný objem akumulace. Pozornost je upřena na dimenzování akumulačních nádrží dle normy ČSN 75 5355, stavebně-konstrukční detaily (včetně problematiky spár a větrání) a metody jejich výstavby. Důležitou součástí je také návrh trubního vystrojení armaturních a manipulačních komor a celkové hodnocení technického stavu těchto objektů.
Následná část zaměřená na čerpadla a čerpací stanice studenty provede problematikou dopravy vody. Osvojí si práci s hydraulickými charakteristikami čerpadel (Q-H křivky, výkon, účinnost) a detailně se seznámí s riziky kavitace či sací schopností (NPSH). Výuka pokrývá návrh stavební i strojně-technologické části čerpacích stanic (dle ČSN 75 5301), řešení sacích a výtlačných uspořádání, ochranu proti vodnímu rázu, zapojování čerpadel s proměnlivými otáčkami a provoz automatických tlakových stanic.
Vysoce odbornou praktickou rovinou předmětu je matematické modelování vodovodních sítí. V softwaru EPANET 2.2 si studenti vyzkouší tvorbu topologie modelu z podkladů v AutoCADu a následně provádějí statické i kvazidynamické hydraulické analýzy modelových vodovodních sítí. Během simulací se naučí optimalizovat výkon čerpadel, udržovat tlak v síti v limitech české legislativy a analyzovat stáří distribuované vody. Své výpočty pak převedou do podoby ucelených reportů a názorných vrstevnicových map zásobovaných oblastí. Přednášky i cvičení jsou zaměřena na praktické zvládnutí tvorby a využití simulačního modelu vodovodní sítě.
Kredity
5 kreditů
Jazyk studia
čeština
semestr
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Způsob a kritéria hodnocení
Vstupní znalosti
Vodárenství, hydraulika
Učební cíle
Absolvováním tohoto studijního předmětu student získá:
Odborné znalosti
- Zná principy fungování, konstrukční typy a funkce vodojemů a čerpacích stanic v rámci vodárenských soustav.
- Rozumí hydraulickým charakteristikám čerpadel (Q-H křivky, výkon, účinnost), sací schopnosti (NPSH), rizikům kavitace a fyzikálním principům vzniku vodního rázu.
- Orientuje se v platné oborové legislativě a technických normách, především v ČSN 75 5355 (Vodojemy) a ČSN 75 5301 (Vodárenské čerpací stanice), a zná legislativní limity pro tlakové poměry ve vodovodních sítích.
- Chápe teoretické základy matematického modelování vodovodních sítí, principy kvazidynamické analýzy a faktory ovlivňující stáří distribuované vody.
Odborné dovednosti
- Umí vypočítat potřebných objemu akumulace a navrhnout optimální výškové umístění vodojemu.
- Dokáže navrhnout stavebně-technologické řešení vodojemů a čerpacích stanic, včetně návrhu trubního vystrojení armaturních komor, sacích a výtlačných uspořádání a ochrany proti vodnímu rázu.
- Ovládá softwarové prostředí EPANET 2.2 pro stavbu i běžné užívání hydraulického modelu sítě.
- Aplikuje počítačové simulace k provádění statických i kvazidynamických analýz, k optimalizaci výkonu a chodu čerpadel a k regulaci tlaku v síti.
- Zpracovává výsledky simulací a datových analýz do podoby přehledných textových reportů a vizualizací.
Odborné způsobilosti
- Je schopen komplexně řešit technické úlohy spojené s návrhem, posouzením a optimalizací vodárenských vodojemů a čerpacích stanic.
- Získá schopnost kriticky hodnotit technický stav existujících zařízení, analyzovat chybné stavy ve vodovodní síti (např. nefunkční regulace, nebezpečný pokles tlaku) a navrhovat jejich efektivní řešení.
- Je oborově vybaven pro odbornou komunikaci a týmovou spolupráci se specialisty příbuzných profesí při navrhování složitějších technologických celků čerpacích stanic.
Prerekvizity
Vodárenství, hydraulika
Nabízet zahraničním studentům
Předmět na webu VUT
Přednáška
13 týdnů, 2 hod./týden, nepovinné
Osnova
- 1. Vodojemy - místění, typy, hladiny a objem.
- 2. Vodojemy - konstrukce, výstavba, spáry, větrání.
- 3. Vodojemy - trubní vystrojení vodojemů a další vybavení.
- 4. Exkurze č. 1 na vybraný vodojem a čerpací stanici v Brně a nejbližším okolí.
- 5. Hydraulická analýza vodovodní sítě s využitím EPANET.
- 6. Ukázka tvorby a praktického využití velikého modelu skutečné vodovodní sítě.
- 7. Čerpadla - rozdělení čerpadel.
- 8. Čerpadla - charakteristiky čerpadel, funkční rovnice, čerpací soustavy.
- 9. Čerpací stanice - požadavky na funkce, nátok a sací dispozice, výtlačné potrubí.
- 10. Exkurze č. 2 na vybraný vodojem a čerpací stanici v Brně a nejbližším okolí.
- 11. Regulace a optimalizace provozu čerpadel, automatické tlakové stanice.
- 12. Speciální armatury, optimalizace provozu vodárenského systému.
- 13. Hydraulický ráz - základní vztahy pro výpočet, opatření proti vzniku rázu.
Cvičení
13 týdnů, 2 hod./týden, povinné
Osnova
- 1. Tlakové ztráty třením po délce - hydraulický výpočet potrubí.
- 2. Návrh akumulační nádrže vodojemu - rozměry, hladiny, trubní vystrojení.
- 3. Procvičení ČSN 75 5355 - Vodojemy.
- 4. Exkurze č. 1 na vybraný vodojem a čerpací stanici v Brně a nejbližším okolí.
- 5. EPANET 2.2 - stavba modelu vodovodní sítě (topologie a import kostry sítě).
- 6. EPANET 2.2 - vložení vodojemu, zadání parametrů, spuštění výpočtu.
- 7. EPANET 2.2 - statická hydraulická analýza - výsledky, reporty, export výsledků.
- 8. EPANET 2.2 - kvazidynamická hydraulická analýza.
- 9. Procvičení ČSN 75 5301 – Vodárenské čerpací stanice.
- 10. Exkurze č. 2 na vybraný vodojem a čerpací stanici v Brně a nejbližším okolí.
- 11. Regulace a optimalizace provozu čerpadel, automatické tlakové stanice - praktické cvičení s modelem sítě
- 12. Regulace a optimalizace tlakových poměrů ve vodovodní síti - využití speciálních armatur
- 13. Zápočet