Temperatuurmeting

Laatst geactualiseerd 1 januari 2020 Kennisniveau Zelfstandig (uitvoerend) Onderzoeksmethoden en -technieken

Hier leest u wat een temperatuurmeting inhoudt en wanneer u deze onderzoekstechniek kunt inzetten.

Werkwijze

De temperatuur van het water in het riool hangt af van de bron. Afvalwater is meestal warmer dan hemelwater. Een afwijkende temperatuur in het hemelwaterriool of in een vuilwaterstelsel is daarom een indicatie voor een foutaansluiting.

Om foutaansluitingen aan te tonen, zijn continue temperatuurmetingen nodig. Er zijn twee methoden om de temperatuur in het riool te meten: via ‘divers’ in of vanuit de put en via een glasvezelkabel: Distributed Temperature Sensing (DTS).

Meten met een diver

Een eenvoudige en robuuste temperatuurlogger (zie figuur A) registreert in circa tien putten in een hemelwaterstelsel enige tijd de temperatuur. Het verloop van de temperatuur geeft vaak zeer duidelijk aan of in de bovenstroomse leiding(en) warm water wordt geloosd. Huishoudelijk afvalwater is meestal als piek in de temperatuur zichtbaar. Deze metingen geven daarmee inzicht in welke gebieden of strengen mogelijk foutaansluitingen hebben.

De divers meten behalve de temperatuur vaak ook de drukhoogten (waterstanden). Drukhoogten geven extra inzicht en kunnen helpen om vreemde temperatuurveranderingen te verklaren of de resultaten te ondersteunen.

Als meer leidingen naar dezelfde put afstromen, is het belangrijk in de leiding (en niet in de put) te meten. Dan is duidelijk in welk water (uit welke streng) de metingen plaatsvinden. Ook als de putbodem lager ligt dan de binnen-onderkant-buis (bob) van de inkomende streng, moet de diver in de inkomende streng hangen. Zo meet die de temperatuur vóórdat het water zich kan mengen met ander water in de put.

DTS-methode

Bij Distributed Temperature Sensing (DTS) stuurt een laser hoogfrequente pulsen een glasvezelkabel in en wordt het in de kabel weerkaatste lasersignaal gemeten. Hiermee is regelmatig de temperatuur te meten op elke locatie van de glasvezelkabel. De metingen werken zowel in gevulde als in lege riolen.

De onderzoeker kiest het tijdsinterval tussen de pulsen. Hoe dichter de pulsen op elkaar zitten, hoe meer informatie over het temperatuurverloop u krijgt, maar hoe onnauwkeuriger de metingen zijn. Een tijdsinterval van 30 seconden is optimaal om foutaansluitingen te meten.

Om de kabel in het riool te krijgen, trekt een doorspuitwagen eerst een touw van put naar put. Vervolgens wordt met het touw de glasvezelkabel binnengehaald. Het trekken van de kabel is arbeidsintensief. Meet daarom altijd meerdere dagen achter elkaar, bijvoorbeeld op twee werkdagen en in een weekend. Bij geconstateerde foutaansluitingen kunt u de kabel het best laten liggen. Dan kunt u na aanpassing van de aansluitingen een controlemeting laten doen.

Meer informatie over temperatuurmetingen om foutaansluitingen op te sporen, vindt u in het rapport Vaststellen en opsporen van foutaansluitingen (2011, RIONEDreeks 15).

Toepassing

Indicatief onderzoek (divers).
Met een temperatuurmeting met divers in of vanuit een rioolput kunt u foutaansluitingen aantonen in een deel van het stelsel. Het is een eenvoudige methode die relatief weinig inspanning vergt. Nadeel is dat de afwezigheid van foutaansluitingen niet makkelijk aantoonbaar is. Dit komt doordat het temperatuurverschil al kan zijn afgenomen voordat het water de put bereikt.
Nader onderzoek (DTS).
Met een glasvezelkabel zijn zeer nauwkeurige temperatuurmetingen mogelijk. Zelfs kleine temperatuurafwijkingen zijn op te sporen. De metingen kunt u gedurende een langere periode laten uitvoeren, waardoor u verschillende buien kunt registreren (en analyseren). Hierdoor is de kans groot dat de foutaansluiting tijdens het onderzoek wordt gebruikt en is de scoringskans dus groot.
Een temperatuurmeting met een glasvezelkabel geeft ook informatie over de locatie van de foutaansluiting en het tijdstip dat warm water wordt geloosd. Hierdoor kunt u achterhalen in welke aansluiting het probleem zit en eventueel ook wát er foutief is aangesloten.

Figuur B Voorbeeld van temperatuur- en neerslagdata in een Excel-grafiek Vergroot afbeelding

Registratie

Meten met een diver

De onderzoeker verwerkt meetgegevens in Excel tot grafieken (zie figuur B), die de eventueel aanwezige temperatuurpieken zichtbaar maken. In deze grafieken staan ook de lokale neerslaggegevens, zodat u temperatuurveranderingen in het hemelwaterriool door neerslag niet voor foutaansluitingen aanziet.

In figuur B zijn de dagelijkse temperatuurpieken (rode lijn) duidelijk zichtbaar. Deze duiden op foutaansluitingen. Ook de temperatuurdalingen tijdens neerslag zijn duidelijk. Deze metingen vonden plaats in december. In warme perioden kan neerslag ook voor een temperatuurstijging zorgen.

Meten met DTS-methode

Metingen met de DTS-methode leveren miljoenen afzonderlijke temperatuurwaarnemingen op. Het aantal is afhankelijk van de duur van de meting, het tijdsinterval en de lengte van de kabel. De onderzoeker krijgt een database van de metingen, die hij het best grafisch kan weergeven. Grafische weergave (zie figuur C) van de meetdata laat duidelijk zien wanneer en waar lozingen van water met een afwijkende temperatuur hebben plaatsgevonden.

Vier 3D-grafieken met rode warmtepiek — Figuur C Temperatuurgegevens (in graden Celsius) in Excel (linksboven) en Matlab. In de Matlab-figuren loopt de afstand tot het begin van de kabel van links naar rechts en de tijd van boven naar beneden. De warmwaterlozing is duidelijk als piek (linksboven) of rode vlek (Matlab-figuren) te zien. Merk op dat de legenda in alle vier figuren verschilt Vergroot afbeelding

Beperkingen

Meten met een diver

Een temperatuurmeting met een diver kan wel foutaansluitingen aantonen, maar niet dat er géén foutaansluitingen zijn (false negative).
De methode geeft geen inzicht in de exacte locatie van een foutaansluiting. U komt hooguit te weten tussen welke putten een foutaansluiting zit.
Om de meting uit te voeren, moet het hemelwaterstelsel leeg of praktisch leeg zijn. In gevulde stelsels is deze methode niet bruikbaar. Het water staat dan bij droog weer grotendeels stil, zodat de warmte niet langs de sensor komt of de warmte te veel wordt verdund. Als u het hemelwaterstelsel voor een meetperiode van twee weken kunt leegzetten, zijn temperatuurmetingen met een diver wel geschikt.
De hemelwaterriolen moeten onder afschot liggen naar de putten. In een volledig horizontaal liggend hemelwaterstelsel is het niet zeker of een warmwaterlozing langs de sensor komt. Heeft uw gemeente een stelsel met alle huisaansluitingen op de putten (spinnekop)? Dan kunt u wel in de putten meten.
De methode is het meest effectief in hemelwaterstelsels waarbij de putten geen water bergen of infiltreren. Dat is omdat een enkele meting dan voor een groter bovenstrooms gelegen gebied informatie geeft. Als de bodem van de putten lager is dan die van de leidingen, zijn foutaansluitingen al snel niet meer voorbij de put te zien en moet u per streng meten.

DTS-methode

Glasvezelkabels zijn kwetsbaar. Voorkom dat er te veel spanning op de glasvezel komt en de kabel zelf wordt stukgetrokken.
De kabel kan beter niet in heel scherpe bochten, knikken of lussen in het riool liggen. Op die punten weerkaatst het lasersignaal niet goed. Hoewel de kabelfabrikanten een minimale straal van 2,5 cm opgeven, is het beter als vuistregel een minimale straal van circa 10 cm aan te houden.
In essentie is de methode onder alle omstandigheden (winter/zomer/regen) bruikbaar, zolang er temperatuurverschillen zijn. Toch kunt u de metingen het best in een (nagenoeg) leeg stelsel laten uitvoeren. Dan zijn de temperatuurverschillen groter, waardoor de kans kleiner is dat u een foutaansluiting over het hoofd ziet.