Obok dość powszechnie znanych sposobów oszczędzania wody jest również kilka rozwiązań wyjątkowych. Prawdopodobnie dopiero w przyszłości wejdą one do standardów nowoczesnego budownictwa.
O zasobach wody w Polsce
Polska, pomimo pozornej obfitości wód powierzchniowych, jest w Europie jednym z krajów, w których jest najmniej zasobów wodnych do wykorzystania i bieżącej eksploatacji.
Jak dotąd, rozwijamy różne alternatywne sposoby pozyskiwania energii, dzięki której możemy zarówno ogrzewać, jak i klimatyzować nasze miejsca przeznaczone do życia, natomiast woda jako taka nie ma żadnego zamiennika. W krajach, które są w gorszym położeniu niż Polska, jedyną możliwością pozyskiwania wody pitnej jest odsalanie wody morskiej.
Zgodnie z danymi statystycznymi ONZ [1] w 2012 r. całkowita ilość wody ze źródeł możliwych do eksploatacji w Polsce wynosiła 33 x 109 m3/rok. Pod tym względem lepszą sytuację miał np. Egipt, gdzie ilość ta wynosiła 49 x 109 m3/rok, który w przeciwieństwie do Polski powszechnie kojarzony jest jako kraj częściowo pustynny. Postępujące stale ocieplanie się klimatu powoduje stepowienie szerokich połaci naszego kraju, a obniżające się poziomy wód powierzchniowych zaczęły osiągać nienotowane dotąd wartości. Braki wody w rzekach były już latem przyczyną wyłączeń z pracy niektórych elektrowni. Sytuacje te dotąd niespotykane zapewne w przyszłości zaczną się pojawiać z większą częstotliwością. Kto wie czy teraz, po serii wojen o dostęp do zasobów ropy naftowej, następna wojna nie będzie o zapewnienie dostępu do wody?
W tym kontekście sytuacji globalnego problemu braku dostępu do bezpiecznej wody pitnej musimy zacząć kształtować nowy sposób myślenia i nowe podejście do tego życiodajnego czynnika.
Fot. stock.adobe (Chinnapong)
Wszelkie rozwiązania techniczne czy technologiczne, wpływające na zmniejszenie zużycia wody pitnej, powinny podlegać systemowym zachętom i mechanizmom, pozwalającym na tańsze i szybsze ich upowszechnienie, tak aby efekty oszczędności zużycia wody jak najszybciej zostały zaimplementowane w realnej gospodarce. W mojej ocenie oszczędność wody powinna być priorytetem i tematem promowanym na równi z takimi zagadnieniami, jak obecnie elektromobilność czy innowacyjność technologiczna naszej gospodarki.
W efekcie powinno nastąpić skoordynowanie działań zarówno w kwestiach regulacji prawnych, jak i w programach finansowego wsparcia oraz szeroko rozumianej promocji dla nowych wodooszczędnych rozwiązań technicznych.
Dość szerokie zainteresowanie problematyką oszczędzania zużycia wody odnotowałem podczas Konwentu Stowarzyszenia Nowoczesnych Budynków w styczniu 2019 r w Warszawie. Jako autor jednej z prelekcji i uczestnik całego cyklu panelu poświęconego wodooszczędności, w trakcie rozmów kuluarowych, odniosłem wrażenie, że mimo zainteresowania specjalistów zagadnienie oszczędnej gospodarki wodą nie jest obecnie odbierane jako szczególnie palący problem. Warto zatem podjąć wszelkie wysiłki i działania, aby z jednej strony waga problemu zyskała należną pozycję w świadomości możliwie najszerszych kręgów społeczeństwa, z drugiej zaś strony wskazać sposoby pozwalające na bardziej ekonomiczne posługiwanie się wodą.
Z racji wykonywanego już od ok. 30 lat zawodu projektanta instalacji sanitarnych skoncentruję się w niniejszym artykule tylko na zagadnieniach związanych z gospodarką wodą w wewnętrznych instalacjach w budynkach o różnym charakterze i sposobie eksploatacji. Proszę potraktować przedstawione tu pomysły jako inspirację do własnych poszukiwań lub innych bardziej rozwiniętych rozwiązań tudzież twórczych rozwinięć pokazanych idei.
Zobacz też: Straty wody i sposoby skutecznego ich ograniczania w systemach dystrybucji wody
W celu zyskania skutecznych metod efektywnego sposobu oszczędności w zużyciu wody pitnej w budynku zaobserwowałem używanie kilku strategii dostępnych w postaci komercyjnych produktów lub konkretnych rozwiązań technicznych.
1. Zmiana świadomości jako pierwszy krok do oszczędzania wody
Pierwsza strategia, jaką chciałbym się zająć, to oddziaływanie na pogłębianie naszej świadomości postrzegania problemu, jakim jest kurczenie się zasobów wody pitnej. Jest to w zasadzie strategia będąca podstawą wszelkich następnych strategii. W zakresie bardziej dosłownym przejawem działania tej strategii jest powszechna już dziś świadomość w społeczeństwie o konieczności zamykania baterii, w sytuacji gdy płynąca woda nie jest nam potrzebna.
Pewnym wzmocnieniem działania opartego na tej zasadzie jest dość ciekawe rozwiązanie z Hiszpanii pokazane na rysunku.
Rys. Zasada działania systemu wyświetlającego na tafli lustra bieżące zużycie wody – wizualizacja (źródło: Defcon8)
To rozwiązanie firmy Defcon opiera się na dość prostym mechanizmie psychologicznym, który każdy zapewne zna z własnego doświadczenia. Dzisiejsze samochody prawie zawsze wyposażone są we wskaźniki informujące o chwilowym zużyciu paliwa. Jeżeli tylko ta informacja jest stale widoczna, instynktownie kierowca zmienia swój styl jazdy, tak aby uzyskać możliwie najmniejsze zużycie paliwa. Podobny mechanizm zastosowany został i w tym przypadku.
Informacja o chwilowym zużyciu wody wyświetlana jest na tafli lustra w łazience. Każde otwarcie baterii lub zwiększony stopień jej otwarcia powoduje szybko zmieniające się cyferki pokazujące ilość zużywanej wody w czasie rzeczywistym. System ma najróżniejsze możliwości wyświetlania dodatkowych informacji czy symboli. Mogą to być np. więdnące kwiatki czy obumierające drzewa. Samo pobudzenie naszej świadomości poprzez informację na wyświetlaczu wskaźników (lustrze) powoduje oczekiwane działanie, czyli zamknięcie niepotrzebnie lejącej się wody.
Rozwiązanie to jest skutecznie wprowadzane w hiszpańskich hotelach. Według informacji, jakie uzyskałem od właściciela firmy, która wdrożyła to rozwiązanie i obecnie je oferuje komercyjnie, w budynkach, w których zdecydowano się na zastosowanie tego rozwiązania, osiągane oszczędności zużycia wody przez gości hotelowych sięgają ok. 20% w porównaniu z wartościami, jakie były notowane wcześniej.
Prostota tego rozwiązania i zarazem jego zadziwiająca skuteczność, w moim prywatnym rankingu rozwiązań wodooszczędnych, daje mu zdecydowanie miejsce numer jeden na podium. Rzeczywiście gdyby w naszych domach wyświetlanie zużycia wody było dostępne w czasie rzeczywistym przed naszymi oczami, a nie gdzieś w ukrytych w szafkach na klatce schodowej wodomierzach, najprawdopodobniej efekt byłby podobny jak we wspomnianych hiszpańskich hotelach.
2. Nowoczesne baterie a oszczędzanie wody
Inne stosowane powszechnie rozwiązania techniczne, jeżeli użytkownik często z braku uświadomienia sobie wagi problemu wody nie zamyka jej niepotrzebnego wypływu, polega na tym, że producenci urządzeń postanowili wyręczyć go we właściwym działaniu. Jest to zatem rozwiązanie działające niejako w odwróceniu poprzedniej strategii. Powstały całe serie baterii przyciskowych, gdzie następuje automatyczne zamknięcie wypływu wody po pewnym czasie od jej otwarcia. Podobna idea jest również podstawą dla wszelkich baterii umywalkowych z czujnikami zbliżeniowymi, gdzie wypływ wody następuje jedynie w sytuacji, gdy ręce się znajdują pod wylewką. Urządzenia są stale doskonalone i zastosowanie znajdują głównie w obiektach użyteczności publicznej lub zakładach pracy, tj. w obiektach, w których ciężko liczyć na wysoką świadomość użytkownika.
3. Oszczędzanie wody dzięki automatyce analizującej bieżące zużycie
Do tej samej kategorii można zaliczyć systemy monitorowania niewłaściwego użytkowania urządzeń wodnych i ochrony przed skutkami takiego działania. Coraz powszechniej występujące systemy automatyki analizują zużycie wody w budynku na bieżąco. Tam gdzie wprowadzana jest certyfikacja obiektu (systemy BREEAM, LEED itp.), wodomierze grup odbiorników, a także wodomierz centralny podlegają stałemu monitoringowi. Na podstawie odczytów sporządzane są charakterystyki pracy systemów zaopatrzenia wody, powiązane z kalendarzem i zegarem. Odpowiednie algorytmy mają za zadanie wychwytywanie anomalii czy niezgodności z typowymi charakterystykami i na tej podstawie przekazywane są sygnały do serwisu budynku, tak aby podejrzane zachowanie systemu zaopatrzenia w wodę zostało zweryfikowane, a jeżeli byłaby to awaria, żeby podjęta została akcja naprawcza.
4. Technologiczne sposoby na oszczędzanie wody
Kolejną strategią, jaką zaobserwowałem, jest wyszukiwanie technicznych sposobów realizacji wykorzystywania wody przy zmniejszonym jej zużyciu. Pojawiło się wiele urządzeń sanitarnych, które z racji swojej nowej konstrukcji działają efektywnie przy zmniejszonym zużyciu wody, np. nowe konstrukcje perlatorów na wylewkach (rzecz mała, ale skuteczna). Podobnym trybem poszedł rozwój misek ustępowych – sprawne spłukiwanie toalety jest możliwe przy ilości wody o połowę niższej niż jeszcze pod koniec XX w. Tę strategię obserwujemy również przy urządzeniach, takich jak pralki automatyczne i zmywarki. Postęp technologiczny zapewne przynosić nam będzie następne coraz ciekawsze urządzenia. Pewnym ekstremalnym przykładem, dokąd możemy dojść z redukcją ilości niezbędnej wody, jest pojawienie się pisuarów, które nie wymagają spłukiwania wodą. Oczywiście bateria umywalkowa lub prysznic zapewne zawsze będą potrzebowały wody, ale co do pralki czy zmywarki nie byłbym już taki pewien, czy kiedyś nie będzie możliwości pozbawienia ich zasilania w wodę.
5. Oszczędzanie wody przez rozwiązania systemowe w instalacji wewnętrznej
Wariantem przedstawionego podejścia są rozwiązania systemowe instalacji wewnętrznej, kiedyś znane i stosowane, a teraz trochę zapomniane. Wiadomo, że ilość wypływającej wody jest zależna od charakterystyki hydraulicznej urządzenia, np. baterii oraz ciśnienia wypływu. Im wyższe ciśnienie wypływu i im wyższy współczynnik wypływu baterii, tym więcej wody wypłynie w tym samym czasie. Wymieniłem wyeksploatowaną baterię przy zlewie kuchennym, zmieniłem wersję tej baterii z wylewką o DN10 na wersję z wylewką o DN8. Zmniejszyłem zatem jej współczynnik wypływu, w efekcie przy tym samym ciśnieniu pracy, przy pełnym jej otwarciu wypływ ilościowy wody w jednostce czasu się zmniejszył. Oczywiście nie ma to znaczenia przy napełnianiu czajnika, ale już przy płukaniu produktów spożywczych pod bieżącą wodą zużycie wody spadło (sprawdziłem wskazania wodomierza). Podobny mechanizm wykorzystują baterie umywalkowe, wyposażone w blokadę pełnego otwarcia – tzw. przycisk eko. Jest jeszcze jeden sposób wykorzystania fizyki tego zjawiska.
W rozległych instalacjach w budynkach wysokich, często w ramach jednej strefy zasilania w wodę, znajdują się jednocześnie urządzenia na najwyższych poziomach, pracujące przy ciśnieniu wypływu 1 bara, oraz na najniższych poziomach, pracujące pod ciśnieniem 5 barów. Ten sam zawór przy pełnym otwarciu przy ciśnieniu 5 barów ma ok. 2,23 razy większy wypływ jednostkowy w czasie niż zawór położony najwyżej, czyli pracujący przy ciśnieniu 1 bara.
Innymi słowy lokator na parterze będzie przy myciu produktów pod bieżącą wodą zużywał ponaddwukrotnie więcej wody niż lokator na najwyższym piętrze. Podobnie wzięcie 6-minutowego prysznica na parterze pochłonie ponaddwukrotnie więcej wody niż na najwyższej kondygnacji! Na początku mojej kariery zawodowej, aby zapobiec tego typu niesprawiedliwości, projektowane były kryzowania odbiorników wody na niższych kondygnacjach. Później praktyka ta została zaniechana, ale może nie byłoby to takim złym pomysłem, żeby do niej powrócić?
6. Oszczędzanie wody przez recykling wody zużytej
Kolejną strategią działań mających na celu oszczędzanie wody jest wykorzystanie ponowne wody już raz wykorzystanej w innym procesie. Oczywiście brzmi to trochę jak w technologicznych procesach przemysłowych i rzeczywiście myjnie samochodowe czy pralnie hotelowe wykorzystują częściowo swoje ścieki, po pewnym podczyszczeniu, do wstępnego procesu mycia czy prania.
Obecnie w naszym codziennym życiu możemy zaobserwować rozwój tzw. recyklingu wody zużytej (fot.).
Fot. Zintegrowana umywalka ze zbiornikiem spłuczki ustępowej
Tu odpływ z umywalki wykorzystywany jest do spłukiwania toalety. Co prawda, istnieją pewne wątpliwości prawne, czy faktycznie przepisy zezwalają na wykorzystanie czegoś, co jest tak naprawdę ściekami, do zasilenia urządzeń sanitarnych, ale urządzenia zintegrowane i skonstruowane na bazie tej idei są dostępne na rynku bez jakichkolwiek przeszkód.
7. Wykorzystanie retencjonowanych wód opadowych i roztopowych
Najpopularniejszym sposobem zmniejszenia zużycia wody stosowanym obecnie w prawie każdym nowo powstającym budynku w dużym mieście jest wykorzystanie retencjonowanych wód opadowych i roztopowych do różnych celów gospodarczych. Na przykładzie tego właśnie sposobu najłatwiej można zobaczyć, że skoordynowane działania w wielu płaszczyznach stwarzają korzystne warunki dla rozwoju pożądanych technologii. Mamy tu do czynienia z wymuszaniem przez miasta warunków do odprowadzenia wód deszczowych do kanalizacji komunalnej ze zmniejszonym współczynnikiem spływu, np. obecnie stosowany jest w Warszawie dopuszczalny współczynnik spływu 0,3 w odniesieniu do opadu miarodajnego i powierzchni danej działki. Stawianie takiego warunku na odprowadzenie wód deszczowych do sieci komunalnej, przy gęstej zabudowie miejskiej, oznacza konieczność stworzenia zbiorników retencyjnych dla przejęcia opadów nawalnych, tak aby deszczówkę odprowadzić do kanalizacji w okresie bezdeszczowym z wydajnością zgodną z wydanymi warunkami. Czyli działania formalnoprawne wymusiły powstawanie retencji wód opadowych w budynkach. Niemniej jednak skoro już takie zbiorniki powstają, to nasuwa się niejako samoistnie pytanie, czy można z tej gromadzonej wody skorzystać. Równoległe działania formalnoprawne zarówno na szczeblu lokalnym, jak i centralnym spowodowały niesamowity rozwój różnorodnych rozwiązań wykorzystania retencjonowanych wód deszczowych. Ponieważ deszczówka na pewno, nawet bardzo czysta, nie będzie nigdy wodą pitną, obszary jej wykorzystania są zwykle ograniczone do celów gospodarczych: czyszczenia powierzchni zewnętrznych, spłukiwania toalet lub podlewania zieleni. Stosowanie deszczówki zamiast wody wodociągowej w zakresie wymienionych wyżej potrzeb zdecydowanie zwiększa dostępność wody w wodociągach miejskich dla wszystkich innych potrzeb. Obiekty, które mają już takie systemy zagospodarowania wód opadowych, czerpią oczywiście korzyści z faktu zmniejszonego poboru wody z wodociągu.
Należy jednak zwrócić uwagę, że mimo iż w sensie prawnym deszczówka jest czysta, to w rzeczywistości wymaga zastosowania odpowiednich środków technicznych dla doprowadzenia jej do stanu, który bezpiecznie pozwoli ją wykorzystać.
Na pewno zawsze wymagać będzie mechanicznego oczyszczenia oraz co najmniej zastosowania środków chemicznych eliminujących nadmierny rozwój flory bakteryjnej. Każdy przypadek jest oczywiście indywidualny i wymaga odrębnej analizy oraz zaprojektowania, niemniej jednak można wykorzystać gotowe rozwiązania firm specjalizujących się w tym zagadnieniu.
Uwaga. Nasz system prawny arbitralnie przesądza, że wody opadowe pochodzące z dachów i tarasów są wodami czystymi, co otwiera możliwość prawną ich wykorzystania do celów gospodarczych. Oczywiście rzeczywisty stan czystości tych wód może być zdecydowanie różny w rozmaitych przypadkach i doradzam wszystkim, aby przed wdrożeniem jakiegokolwiek sposobu wykorzystania deszczówki sprawdzić, czy nie istnieje ryzyko jej zanieczyszczenia. Zdarzyć się może np. sytuacja, w której, gdy agregat prądotwórczy (awaryjny) jest zlokalizowany na dachu, obsługa podająca paliwo do zasilenia tego agregatu, z powodu nieostrożności, spuści część paliwa na połać dachową, innym przypadkiem może być niekontrolowany spust glikolu z systemów chłodniczych zlokalizowanych na dachu. Przedostanie się paliwa lub glikolu do zbiornika retencyjnego deszczówki eliminuje możliwość jej wykorzystania w celach gospodarczych.
[1] http://www.fao.org/nr/water/aquastat/data/query/mdex.htm
mgr inż. Piotr Drabecki – projektant instalacji sanitarnych członek założyciel i ekspert Stowarzyszenia Nowoczesnych Budynków
Czytaj też: Urządzenia mikroretencyjne w systemach odwodnienia miast
