Dlaczego klasa C?

Rozważania nad sensem stosowania wodomierzy klas wyższych trwają w środowisku producentów i użytkowników od wielu lat. Spotykam się z bardzo różnymi poglądami, w tym z całkowitą negacją sensu stosowania klasy C. Przedstawiony niniejszy tekst wyraża mój pogląd. Jest on oparty na informacjach sprawdzonych i sprawdzalnych. Ponieważ literatura na ten temat jest wyjątkowo uboga, moje poglądy oparte są głównie na wynikach badań wykonanych w mojej firmie na stanowiskach badawczych do tych celów wykonanych oraz na wynikach badań wykonanych w przedsiębiorstwach wodociągowych.
Rozważanie to powinno mieć charakter czysto techniczny, lecz jak to w życiu bywa, czynniki socjologiczne trudne są do oddzielenia, więc i ja ich się nie wystrzegłem.

Ponieważ poniższy tekst zawiera wiele stwierdzeń mogących wywołać kontrowersje, proszę o uwagi o tym materiale.Głównym celem działalności firmy produkującej wodę, jako przedsiębiorstwa użyteczności publicznej jest zaspokajanie potrzeb wodnych i ściekowych na terenie ich działania. Nie jest nim maksymalizacja zysku, jak jest w przypadku przedsiębiorstwa wolnorynkowego. Jest to przedsiębiorstwo non profit.

Jednak jest prowadzony rozrachunek finansowy. Wynik finansowy jest różnicą przychodów i wydatków. Uwagę swoją skupię tylko na przychodach. Na przychód firmy wodociągowej składa się przede wszystkim sprzedaż wody, czyli iloczyn ceny wody ze ściekami oraz ilości zmierzonej wody.
Ustalanie ceny wody jest w kompetencji organów samorządowych, zaś ilość pobranej wody określa wodomierz. Im jest on niższej klasy, tym wskazania jego są mniejsze (rośnie różnica między poborem rzeczywistym a poborem zmierzonym).

Wydawałoby się, że w przypadku znacznego zbliżenia ceny wodomierzy klasy C do ceny wodomierzy klasy B stosowanie tych dokładniejszych będzie oczywistością. Jest to rzeczywiście oczywiste, ale nie dla wszystkich.

Są firmy wodociągowe, które w zakresie wielkości wodomierzy od ½” do 2” stosują wodomierze tylko klasy C. W zdecydowanej większości są to wodociągi średniej i małej wielkości. Nie znam przypadku, aby jakaś firma wycofała się ze stosowania klasy C.Duże wodociągi (w miastach wojewódzkich) przeważnie ignorują klasę narzędzia pomiarowego jakim jest wodomierz oraz zabezpieczenia przed ingerencją odbiorcy wody w pracę wodomierza. Jeżeli nie ma problemu z podwyżką ceny za wodę i ścieki to rzeczywiście można to wszystko zignorować.

Jeden z dyrektorów dużego przedsiębiorstwa wodociągowego (w mieście ok. 200.000 mieszkańców) wprost stwierdził:„ Ponieważ jesteśmy na setnym miejscu w Polsce jeśli chodzi o cenę wody ze ściekami, więc nie mam problemów z podwyżką ceny. Wobec tego mogę zignorować klasę narzędzia pomiarowego”.W specyfikacji do przetargu tej firmy na wodomierze nawet nie wpisano wymagań odnośnie klasy wodomierza. Jedynym kryterium oceny złożonej oferty była cena wodomierza. W tej sytuacji przetarg wygrała firma, która zaproponowała wodomierz włoski produkowany w Chinach. Tak się składa, że znam szczegóły próby wejścia tego producenta na rynek polski przed 1.05.2004 poprzez METRIX Tczew. Do tego jest potrzebne zatwierdzenie typu. W ramach procedury zatwierdzenia, podczas badań trwałościowych przeprowadzonych w OBRC Stołecznego Przedsiębiorstwa Energetyki Cieplej w Warszawie wodomierze te uległy zniszczeniu. Jednak po 1.05.2004 mając zatwierdzenie typu wydane przez odpowiedni urząd Unii Europejskiej stał  się w Polsce legalnym narzędziem pomiarowym. Wiele wyrobów chińskich jest dobrych lub bardzo dobrych, ale nie można oczekiwać  wystarczającej trwałości od wodomierza suchobieżnego, który posiada oś główną wykonaną z tworzywa. Efekty będą po 2 -3 latach.

Poniżej przedstawiam symulację finansową zastosowania wodomierza klasy C, wykonaną przez dyrektora naczelnego przedsiębiorstwa wodociągowego.
Różnica cenowa między produkowanym przez moją fabrykę wodomierzem mokrobieżnym klasy C a wodomierzem suchobieżnym klasy B wynosi 27 zł. Różnica we wskazaniach wodomierzy klasy C i B zależy od natężenia przepływów chwilowych i wynosi od kilku do kilkunastu procent. Do obliczeń uzasadniających celowość stosowania wodomierzy klasy C bezpiecznie jest przyjąć różnicę wielkości wskazań w wysokości 10 %.

Średnio pobór wody w Trójmieście wynosi 3,5m3/osobę/miesiąc. Przyjmując statystyczne roczne zużycie dla  4 osób  wynoszące 3,5 m3/osobę x 4 osoby x 12 miesięcy = 168m3 , w ciągu 5 lat będzie to 840 m3 . Wobec tego 10% stanowi 84m3,co daje wartość 486,36 zł. 
W tej sytuacji czas zwrotu poniesionego dodatkowego wydatku na wodomierz klasy C wyniesie:
27 : 3,5 x 4 x 5,79 x 10 % = 3,33 miesiąca
Różnica w cenie między wodomierzem mokrobieżnych  klasy C a wodomierzem mokrobieżnym klasy B wynosi 12 zł, więc okres ten będzie znacznie krótszy i wyniesie niecały miesiąc. Cóż na to decydent wykonujący tę kalkulację. Nic. Żadnej reakcji. Logika jest następująca. Stosując klasę C rzeczywiście następuje wzrost sprzedaży. Wówczas bezzasadne będzie występowanie o podwyżkę ceny wody, chociażby z powodu inflancji.

Ale co się stanie gdy te wodomierze zaczną po roku lub później mierzyć jak wodomierze klasy B?
Wówczas sprzedaż spadnie, a na podwyżkę, tę odłożoną, zabraknie argumentów. Mamy poważny problem.  Jest to możliwy scenariusz, lecz nie z naszymi wodomierzami hybrydowymi. Aby o tym samemu mieć przekonanie prowadzę badania trwałościowe (zobacz).Dla tych, którzy nie ufają moim wynikom, pozostaje zamontowanie wodomierzy w swojej sieci i ich obserwacja oraz okresowe zdejmowanie charakterystyki metrologicznej. Alternatywą jest korzystanie z doświadczeń innych wodociągów, np. Jastrzębski Zakład Wodociągów i Kanalizacji w Jastrzębiu Zdroju.

W miesięczniku Rynek Instalacyjny 5/2005 ukazał się artykuł mgr inż. Krzysztofa Tuza, pracownika naukowego Politechniki Białostockiej. Opublikował on wyniki pracy W/II Ś/21/03 finansowanej przez Komitet Badań Naukowych. Ostatnie zdanie tego artykułu brzmi: „ Z praktyki wynika, iż zwrot nakładów poniesionych na zakup wodomierza klasy C  w danej średnicy, w stosunku do wodomierza klasy B, optymalnie dobranego do rozbioru wody, nie przekracza zazwyczaj 3 miesięcy”.

Nawet gdyby w skrajnie niekorzystnym przypadku przyjąć różnicę 5% różnicy wskazań wodomierza  klasy B i C to i tak przy siedmiomiesięcznym okresie zwrotu poniesionych nakładów, sens ekonomiczny stosowania wodomierzy klasy C pozbawiony jest jakiegokolwiek ryzyka.

Zdaję sobie sprawę, że brzmi to niewiarygodnie.
Dlatego też obecnie prowadzone są badania w kilkudziesięciu wodociągach mające wykazać różnice we wskazaniach poboru wody po zastąpieniu wodomierzy klasy B wodomierzami klasy C. Aby wyniki były wiarygodne potrwają one do końca 2006 roku.

Powyższe wyjaśnia zamieszczony poniżej wykres chwilowego poboru wody dla budynku wielorodzinnego o 20 mieszkaniach, opomiarowany zgodnie z normą  PN – 92/B – 01706 /Piotr Tuz, Jacek Dawidowicz/.Przepływ do 33 l/h nie jest rejestrowany przez  żaden wodomierz.

Przepływ pomiędzy 33 l/h a 100 l/h zliczany jest przez wodomierz klasy C, wprawdzie z nieznanym błędem ale mieszczącym się pomiędzy -5% a -100 %.Wodomierz klasy B w zakresie przepływów 33 l/h a 66 l/h nie wykazuje żadnych poborów. W zakresie 100 l/h a 150 l/h wodomierz klasy C mierzy z dokładnością  ± 5%, zaś wodomierz klasy B mierzy z nieznanym błędem pomiędzy -5% a -100%. Powyżej 150 l/h wodomierz klasy C mierzy z dokładnością ± 2%, lecz wodomierz klasy B w zakresie od 150 l/h do 200 l/h dalej mierzy z nieznaną dokładnością.

W zakresie 200 l/h do 800 l/h wodomierz klasy B mierzy z dokładnością ± 5 %.
Dokładność ± 2% wodomierz klasy B osiąga powyżej 800 l/h, podczas gdy wodomierz klasy C osiągnął już powyżej 150 l/h

Każdy wodociągowiec może w bardzo prosty powyższe sprawdzić. Wystarczy wstawić w szereg wodomierz klasy C (polecam mój wodomierz mokrobieżny hybrydowy) z wodomierzem klasy B i obserwować ich wskazania. Po trzech miesiącach będzie widoczna tendencja.

Odrębnym problemem jest oddziaływanie odbiorcy wody na pracę wodomierza, które obniża wskazania poboru wody (np. magnesem), niwecząc cały wysiłek włożony w precyzję pomiaru, ale jest to rozwinięte szczególnie w części dotyczącej wodomierzy hybrydowych.

Efektywność stosowania wodomierzy klasy C związana jest z ceną wody ze ściekami Ta wielkość określa pozycję danego przedsiębiorstwa na krajowej liście sporządzonej wg tego kryterium (publikuję ją na końcu). Nie ulega żadnej wątpliwości, że stosowanie klasy C prowadzi do spadku danego przedsiębiorstwa na tej liście, zaś ignorowanie problemu pomiaru poboru towaru jakim jest woda prowadzi do „awansu” na tej liście. W przypadku powyżej przytoczonego przedsiębiorstwa miejsce w rankingu cenowym przedsiębiorstw wodociąg- gowych po roku lub dwóch może ulec zmianie. Może się okazać, że znajduje się ono   nie na 100 miejscu ale na  50, czy może nawet na 20. Czy jest to obojętne dla zarządu tej firmy ? Różnica ceny pomiędzy 100 miejscem a 50 wynosi 8,8%.

Z wodomierzami klasy C jest dość paradoksalny, ale rzeczywisty problem. Zastosowanie na szerszą skalę wodomierzy klasy C spowoduje wzrost przychodów, a tym samym wzrost wyniku finansowego. Jeżeli jest na co wydać tę nadwyżkę, to nie ma problemu. W przeciwnym razie może powstać nieprzyjemna sytuacja tłumaczenia się przed samorządem z nieuzasadnionej zbyt dużej nadwyżki finansowej.

Przedstawiciele producentów, szczególnie tych, którzy nie produkują wodomierzy klasy C, poddają w wątpliwość trwałość ich własności metrologicznych w czasie eksploatacji. Dla sprawdzenia tych twierdzeń prowadzę obecnie badania trwałościowe na stanowiskach uwierzytelnionych przez Główny Urząd Miar wodomierzy mokrobieżnych hybrydowych TRP klasy B i C.

Program badań do zatwierdzenia typu wodomierza do wody zimnej polega na:

• 100 000 cykli (jeden cykl to 15 sekund przepływu o natężeniu nominalnym i 15 sekund zatrzymanego przepływu)
• 100 godzin przepływu maksymalnego

Badanie jednej tury prowadzone z przerwą na zdjęcie charakterystyki wodomierzy trwa pełne 6 tygodni.  
Wodomierze klasy B po trzech pełnych turach badań trwałościowych zachowały swoją charakterystykę wodomierza nowego, czyli legalizacji pierwotnej. Wobec tego mogę z pełną odpowiedzialnością podpisać się pod oświadczeniem, że wodomierze klasy B przez cały okres legalizacji zachowają charakterystykę wodomierza nowego. W styczniu tego roku Pani mgr inż. Bogusława Postrach z Pegimek w Świdniku domagała się ode mnie takiego oświadczenia – dotyczyło to wodomierzy suchobieżnych. W świetle prowadzonych pięć lat temu badań trwałościowych uznałem to za niedorzeczność. Jednak w stosunku do wodomierzy mokrobieżnych, w świetle wyników badań, ta niedorzeczność nie występuje.

Wodomierze klasy C po pierwszej i drugiej turze badań zachowały metrologię w granicach dopuszczalnych dla wodomierzy nowych. Jest to wynik rewelacyjny. Wobec tego, co do powiedzenia mają ci, którzy twierdzili, że wodomierze klasy C tracą swą dokładność najwyżej w pół roku. Dwie tury badań trwałościowych to odpowiednik 10 lat eksploatacji.

Badania tych wodomierzy trwają nadal. Planuję je zakończyć po czterech turach, czyli zużycie wodomierzy odpowiadać będzie zużyciu wodomierzy po 20 latach eksploatacji. Zainteresowanych tymi badaniami zapraszam do mojej  firmy w celu zapoznania się ze stanowiskami badawczymi i prowadzonymi badaniami. Dotychczasowe wyniki badań trwałościowych publikuję poniżej.

Wielu użytkowników wodomierzy używa określenia próg rozruchu (q rozr.). Wprawdzie nie jest to parametr normatywny, ale ważny z punktu widzenia praktyki. Próg rozruchu jest to przepływ przy którym wodomierz zaczyna wskazywać pobór. Spotykam się często z poglądem,  głoszonym głównie przez handlarzy wodomierzy, że parametr ten jest nic nie znaczącą wielkością. Szczególnie dotyczy to przedstawicieli producentów, którzy nie wytwarzają wodomierzy wyższych klas metrologicznych. Ich zainteresowanie zaczyna się od q min. Zwykle q rozr. w wodomierzach kształtuje się na poziomie 1/3 q min. Wprawdzie nie wiemy jakie są błędy wskazań wodomierza w obszarze pracy pomiędzy jego q rozr a q min, ale wiemy, że jest on mniejszy od -100 %. Krzywa błędu pomiędzy q rozr a q min. w dużym przybliżeniu ma postać linii prostej. Wobec tego można obliczyć (oznaczyć) błąd wodomierza dla danego przepływu pomiędzy q rozr a q min. Dla praktyków oczywistym jest fakt, że przy małych przepływach wodomierz o mniejszym q rozr zawsze będzie lepiej rejestrował przepływ niż wodomierz o wyższym q rozr.

Odrębnym problemem jest zgodność pozycji wodomierza podczas badania progu rozruchu z pozycją pracy – pozioma czy pionowa. W spółdzielniach mieszkaniowych niemal wyłącznie wodomierze pracują w pozycji pionowej. Wodomierz zamontowany na rurze poziomej, ale „położony” aby odczytywać go z boku, jest pozycją pionową. Różnica progu rozruchu w pozycji poziomej pomiędzy wodomierzem mokrobieżnym (4-5 l/h) a suchobieżnym (6-8 l/h)  jest niewielka. W przypadku pozycji pionowej ta różnica jest znaczna (wyniki poniżej).

Wyjaśnieniem tego zjawiska jest to, że w przypadku wodomierza mokrobieżnego, na elementy przekładni zębatej, zalanej wodą, działa siły wyporu skierowanej przeciwnie do siły ciężkości. Ponieważ ciężar właściwy hostaformu, z którego są wykonane elementy przekładni wynosi 1,41 g/cm3, wobec tego różnica tych sił stanowi 30 % ciężaru.  W efekcie naciski elementów przekładni na piasty w wodomierzu mokrobieżnym są kilkakrotnie mniejsze niż w wodomierzu suchobieżnym. Stąd też uwzględniając jeszcze smarowanie wodne należy stwierdzić, że opory ruchu liczydła mokrego są znacznie mniejsze niż liczydła suchego. Wprawdzie podnoszony jest problem zanieczyszczeń wody i jest to widoczne na tarczy czołowej liczydła, lecz wyniki badań trwałościowych po kolejnych turach (szczegóły tutaj) wskazują, że praktycznie nie ma to wpływu na metrologię.

Jeszcze bardziej dokładnym przyrządem pomiarowym jest wodomierz sprzężony. Dość powszechna jest negatywna opinia o tym rozwiązaniu. Przyczyną tego stanu rzeczy jest bardzo awaryjny (zacina się) główny zawór zwrotny (firmy Hydrometer) w wodomierzach powszechnie stosowanych przez polskiego producenta. Wówczas przez główny wodomierz płynące pobory poniżej progu rozruchu całkowicie są niewidoczne dla wodomierza. Wiele wodociągów zrezygnowało ze stosowania wodomierzy sprzężonych, stosując w ich miejsce wodomierze klasy C. Jeśli wadliwe działanie wodomierzy sprzężonych jest permanentną ich cechą, to pójście w kierunku klasy C jest właściwą drogą.Lecz to nie jest prawda. Wodomierze sprzężone nie muszą wykazywać większej awaryjności niż zwykłe wodomierze. Konstrukcja naszego zaworu zwrotnego (opartego o stożkowe gniazdo) wyklucz jego niesprawność w trakcie eksploatacji. Na kilkaset wodomierzy pracujących w sieci nie mamy ani jednej reklamacji. W naszym wodomierzu sprzężonym zarówno wodomierz główny jak i boczny są wodomierzami klasy C. Poniższy wykres przedstawia pole pracy wodomierza sprzężonego WS50/JS15.

Próg rozruch naszego wodomierza sprzężonego wynosi 4-5 l/h, przepływ minimalny 15 l/h. Przepływ pośredni wynosi 22,5 l/h, powyżej którego wodomierz sprzężony mierzy z dokładnością ± 2%. Wodomierz klasy C osiąga tę dokładność przy przepływie 10-krotnie większym, tj. 225 l/h, zaś wodomierz klasy B przy przepływie 133-krotnie większym tj.3 000 l/h. Szokujące są te różnice. Prawda?

Wobec powyższego nie powinno nikogo dziwić fakt, że znam przypadki zwrotu poniesionych wydatków na wodomierz sprzężony już po trzech miesiącach, mimo, że jest to drogie urządzenie.

Zachęcony tymi wynikami pracuję nad wodomierzem sprzężonym, który będzie miał długość wodomierza pojedynczego. Dlatego, aby bez przeróbki instalacji przejść na wodomierz sprzężony w miejsce wodomierza pojedynczego. Dotyczy to średnic: 80, 100 i 150 mm. Efektów spodziewam się w II kw. 2006 r.
Na zakończenie chcę podzielić się następującą uwagą. Nagminnie stosowane jest opomiarowanie domów jednorodzinnych wodomierzami o nominale 2,5 m3/h. Błąd. Wystarczającym jest wodomierz 1,5 m3/h i to z dużym zapasem. Również tam gdzie jest piecyk gazowy lub tajfun, a nawet gdy są jednocześnie. Dlaczego? Przepływ minimalny i próg rozruchu dla „półtorówki” są prawie dwukrotnie mniejsze! Przykłady: wodociąg w Jastrzębiu Zdroju stosuje wyłącznie wodomierze 1,5 m3/h do opomiarowania domów jednorodzinnych, wodociąg w Kwidzynie stosuje te wodomierze również do opomiarowania domów wielorodzinnych do 10 mieszkań. Wyniki badań Pana mgr inż. Piotra Tuza potwierdzają zasadność powyższego. Materiały zastosowane w moich wodomierzach pozwalają aby pracowały one permanentnie na poziomie przepływu maksymalnego.

Głosząc powyższe, w pewnym sensie działam, przeciwko swojej firmie. Nie dość, ze namawiam  do większego obciążania wodomierza, nawet do wartości ekstremalnych,  to jeszcze uzyskuję mniejszy przychód za wodomierz 1,5 m3/h. A najzwyklejsza uczciwość gdzie? Uważam, że moim obowiązkiem, mimo wielu niezawinionych przykrości jakie temu czasem towarzyszą, jest promocja takich rozwiązań, popartych teorią i praktyką, które zmniejszają różnicę pomiędzy przepływem rzeczywistym a zmierzonym, co jest oczywistym celem każdego wodociągu, nawet gdy jest on przez wielu nieuświadomiony. To uświadamianie następuje bardzo powoli.

Ponieważ prawda zawsze zwycięża, nawet jeśli wymaga to czasu i cierpliwości, jestem dobrej myśli.
Nie mogę nie wspomnieć o miłym fakcie otrzymania nagrody Grand Prix od Izby Gospodarczej Wodociągów Polskich za wodomierze klasy C na Targach Wodkan w Bydgoszczy w maju 2004 roku. 
Progi rozruchu dla wodomierzy w pozycji pionowej:  Typ i numer wodomierza