Wykorzystanie wody deszczowej

Woda jest czynnikiem decydującym o klimacie planety oraz życiu całej biosfery. Rosnąca populacja ludności i wiążący się z tym wzrost zużycia wody w wielu regionach prowadzą do jej deficytu. Zanieczyszczenie źródeł wody powoduje wzrost kosztów jej uzdatniania i generuje dodatkowe zanieczyszczenia odprowadzane do środowiska.

Rola wody w życiu człowieka jest bardzo duża. Wykorzystuje się ją we wszystkich gałęziach przemysłu jako surowiec oraz czynnik pomocniczy do mycia, dezynfekcji, hydrotransportu oraz jako nośnik energii w obiegach grzewczych i chłodzących. Woda wykorzystywana jest również w gospodarstwach domowych jako produkt spożywczy, służy do przygotowywania potraw, utrzymywania czystości oraz do celów sanitarnych.

Fot. stock.adobe / pickup

Aby uzyskać bezpieczną dla człowieka jakość fizykochemiczną i mikrobiologiczną ujmowane wody powierzchniowe i podziemne wymagają zastosowania skomplikowanych procesów technologicznych. Alternatywnym źródłem surowca mogą być wody opadowe zawierające niewielkie ilości zanieczyszczeń obecnych w powietrzu takich jak pył, kurz oraz rozpuszczone gazy, stosunkowo proste do oczyszczenia. Za wykorzystaniem wody deszczowej przemawia również aspekt ekonomiczny: koszt jej pozyskania jest zerowy, a koszt uzdatnienia – minimalny. Zmniejszają się też koszty zakupu wody pitnej. Pozyskana woda deszczowa może być wykorzystana do prania, zasilania sanitariatów i podlewania terenów zielonych.

Jak wynika z powyższego bilansu, blisko 50% zużywanej w gospodarstwie domowym wody może być zastąpiona wodą deszczową. Dodatkowo uwzględniając wykorzystanie wód opadowych do nawadniania terenów zielonych udział deszczówki w całkowitym zużyciu wody wzrasta. Średnie dobowe zużycie wody w przeliczeniu na mieszkańca wynosi w Polsce 150 l/d.

Zobacz też:

• 7 sposobów na oszczędzanie wody w instalacjach wewnętrznych
• Zastosowanie urządzeń mikroretencyjnych w systemach odwodnienia miast
• Gospodarka wodno-ściekowa i zarządzanie wodami opadowymi w dużym zakładzie przemysłowym

Wymagania dla instalacji odzysku wody deszczowej

Wykorzystanie wody deszczowej wymaga zastosowania odpowiedniego systemu umożliwiającego jej zbieranie, magazynowanie, uzdatnianie i przesyłanie do punktów poboru. Jeśli woda ma być wykorzystywana wewnątrz budynku, konieczne jest wykonanie równoległej instalacji wodociągowej, co oczywiście najlepiej przewidzieć już na etapie projektowania obiektu. Instalacja umożliwiająca wykorzystanie wody deszczowej powinna zatem składać się z odpowiednich elementów.

System zagospodarowania wody od Watersystem

Woda opadowa zbierana z dachu budynku transportowana jest do zbiornika magazynowego wody deszczowej. W miejscu, gdzie jest ona doprowadzana do zbiornika zainstalowany zostaje filtr wody deszczowej, który umożliwia usunięcie większych zanieczyszczeń, tak aby uniknąć zagniwania wody podczas jej przechowywania. Następnie przefiltrowana woda pobierana jest przez pompy zatapialne i kierowana do centrali deszczowej znajdującej się wewnątrz budynku. Centrale deszczowe są kompaktowymi jednostkami, w pełni automatycznymi, przeznaczonymi do zarządzania poborem wody w budynkach. W przypadku występowania niedoboru wody deszczowej centrala kieruje do instalacji wodę miejską.

Wykorzystanie wody deszczowej. Elementy systemu

• Filtr wstępny do podczyszczania wody odbieranej z dachu (poziom filtracji 0,28 mikronów).

Woda deszczowa musi być drobno przefiltrowana przed wpłynięciem do zbiornika magazynującego.
Zalecane średnice sitek: średnica oczek w filtrach powinna mieścić się w zakresie od 0,3 mm do 1,8 mm. Tym samym zaleca się stosowanie filtrów dokładnych. Maksymalny opad 300 l/(s × ha) musi umożliwiać przepływ przez filtr.

• Zbiornik o odpowiedniej pojemności do gromadzenia wody deszczowej.

Celem magazynowania wody jest osiągnięcie maksymalnych oszczędności zużycia świeżej wody wodociągowej poprzez zastosowanie odpowiedniej wielkości zbiornika. Z naszego doświadczenia wynika, że optymalne jest zapewnienie zapasu wody na 2-3 tygodnie (14-21 dni). W przypadku zbiorników o zbyt dużej objętości jakość magazynowanej wody spada. W przypadku doboru zbiornika o zbyt małej pojemności nie zaspokaja on zapotrzebowania na wodę użytkową.

• System odprowadzania nadmiaru wody ze zbiornika (do urządzeń rozsączających wodę w gruncie lub do kanalizacji z zabezpieczeniem przed możliwością cofania się ścieków).

Nadmiar wody ze zbiornika deszczówki za pomocą przelewu powinien zostać odprowadzony do kanalizacji miejskiej lub do systemu rozsączania. Dzięki temu odprowadzamy nadmiar wody, jak i prowadzimy proces jej samooczyszczenia, gdyż flotujące zanieczyszczenia odprowadzane są ze zbiornika. Zasyfonowanie i zabezpieczenie przed przedostawaniem się zwierząt oraz gadów pozwala na zabezpieczenie zbiornika magazynującego wodę deszczową przed przepływem zwrotnym z kanalizacji zbiorczej. Jeżeli przelew nie jest podłączony do kanalizacji lub kanału deszczowego, wystarczy zastosować ogranicznik przepływu wstecznego.

• Pompa pośrednia pobierająca wodę ze zbiornika i kierująca ją do centrali deszczowej.

W przypadku znacznych odległości pomiędzy zbiornikiem wody deszczowej a pomieszczeniem technicznym, w którym ma zostać umieszczona centrala deszczowa, konieczne jest stosowanie pompy lub dwóch pomp pośrednich pracujących naprzemiennie.

• Pływający punkt poboru wody, zabezpieczający dalsze urządzenia takie jak pompy w centrali deszczowej przed zanieczyszczeniami mechanicznymi.

Woda ze zbiornika powinna być pobierana przy użyciu przewodu ssawnego z koszem filtracyjnym umieszczonym powyżej dna zbiornika; pozwala to uniknąć zabierania osadu z dna zbiornika. Instalacja zapobiega ucieczce wody z rurociągu ssawnego i konieczności każdorazowego zalewania pompy.

• Centrala deszczowa przeznaczona do kontrolowania poboru i dystrybucji wody (pompy, które się w niej znajdują tłoczą wodę do instalacji, zaś układ sterujący na bieżąco monitoruje wykorzystanie wody miejskiej czy deszczowej).

Wodę zgromadzoną w zbiornikach należy doprowadzić do punktów jej odbioru w budynku. W tym celu wykorzystuje się centrale deszczowe. Woda deszczowa pobierana jest za pomocą pomp pośrednich ze zbiornika wody deszczowej do zbiornika systemowego (pośredniego), będącego na wyposażeniu centrali AquaMaster. Dwupompowy układ podnoszenia ciśnienia, pobierając wodę ze zbiornika pośredniego, tłoczy ją do punktów jej poboru. Woda miejska nie ma kontaktu z wodą deszczową, zgodnie z normą PN-EN 1717.

Cechy urządzeń Watersystem:

• urządzenia typu PLUG-IN – dla szybkiego i łatwego montażu,
• zaawansowana jednostka sterująca (inteligentne zarządzenie poborem i dystrybucją wody),
• monitoring poziomu wody w zbiornikach deszczowym i pośrednim,
• graficzny, kolorowy wyświetlacz dla wszystkich mierzonych wartości i parametrów,
• zbiornik pośredni o różnych wielkościach (zależny od układu i redukujący częstotliwość załączania pomp pośrednich),
• menu w języku polskim,
• dostępne w wersjach z zasilaniem 230 V i 400 V,
• DIN i DVGW – zgodne z wodociągami zasilającymi,
• w pełni automatyczne działanie,
• urządzenie kompaktowe, wstępnie złożone i przetestowane w Polsce.

Zalety centrali AquaMaster wyposażonych w przetwornice częstotliwości:

• oszczędność energii,
• dopasowanie prędkości pracy pomp do aktualnego zapotrzebowania,
• obniżenie poziomu hałasu,
• wydłużona żywotność.

Funkcje opcjonalne:

• pełna integracja systemu zarządzania budynkiem (Modbus, BACNet),
• zdalne sterowanie,
• kontrola nad układami peryferyjnymi takimi jak systemy pomp nawadniających i przepompowujących,
• pomiar i rejestracja danych,
• nadzór nad zużyciem wody.

Układy filtracyjne

Zbieranie wody z innych powierzchni, takich jak: podwórza, parkingi, ulice o małej intensywności ruchu, z których odpływające wody zawierają stosunkowo mało zanieczyszczeń, wiąże się często z koniecznością zastosowania dodatkowych elementów filtracyjnych oraz dezynfekcji wody.

Zalety układów filtracji:

• poprawiają barwę wody i mętność,
• dostarczają wysokiej jakości wodę,
• umożliwiają pracę w układach pojedynczych i podwójnych,
• oferują szeroką gamę wydajności.

Kalkulacja zapotrzebowania na wodę i dobór pojemności zbiornika

Aby określić pojemność zbiornika magazynującego wodę deszczową, należy w pierwszej kolejności ustalić ilość opadów oraz powierzchnię zlewni.

Ilość opadów zależy od lokalizacji obiektu. Dane o opadach pozyskuje się z opracowań meteorologicznych, natomiast powierzchnia zlewni jest określana jako rzut poziomy dachu. Mnożąc te wartości przez siebie oraz uwzględniając współczynnik spływu, zależny od rodzaju pokrycia dachowego, a także straty generowane przez filtr wody deszczowej, otrzymujemy średnioroczny uzysk wody.

gdzie:

Vu – średnioroczny uzysk wody deszczowej [l/rok]

l – opad normalny [mm]

A – powierzchnia dachu [m²]

Ψ – współczynnik spływu [-]

Λ – strata na filtrze wody deszczowej [-]

Przykładowa kalkulacja dla 4-osobowego gospodarstwa domowego w Krakowie ze skośnym pokryciem dachowym wykonanym z blachy:

Kolejnym etapem kalkulacji jest określenie zapotrzebowania na wodę. Obliczenia wykonuje się na podstawie szacunkowego zużycia wody na określone cele, wyznaczonego dla jednej osoby w skali całego roku.

Zestawienie szacowanego zapotrzebowania na wodę użytkową:

Aby wyznaczyć pojemność zbiornika, należy obliczyć dzienne zapotrzebowanie na wodę użytkową oraz założyć okres przetrzymania wody deszczowej w zbiorniku magazynującym. Optymalny okres przetrzymania wynosi od 2 do 3 tygodni.

Gdzie:

V_zb – objętość zbiornika [m³],

V_wu – ilość wody użytkowej [m³],

T_p – czas przetrzymania [dni].

Dobór centrali deszczowej

Aby odpowiednio dobrać system centrali deszczowej, należy wykonać kolejne obliczenia. Konieczne jest wyznaczenie przepływu obliczeniowego ustalanego na podstawie wzorów normowych zależnych od rodzaju obiektu oraz ilości przyborów sanitarnych.

Dla budynków mieszkalnych przepływ obliczeniowy wyznacza się na podstawie wzoru:

gdzie:

Q – przepływ obliczeniowy [l/s],

∑q_n – suma jednostkowego zapotrzebowania na wodę dla wszystkich przyborów sanitarnych [l/s].

Dla 2 spłuczek zbiornikowych, jednej pralki oraz dwóch zewnętrznych zaworów czerpalnych przepływ obliczeniowy wynosi:

Ostatnim krokiem jest wyznaczenie wymaganej wysokości podnoszenia. Każdy obiekt należy rozpatrywać indywidualnie, uwzględniając wysokość geometryczną najdalej położonego punktu czerpalnego oraz opory w instalacji. System najczęściej wymaga zastosowania pomp zatapialnych w zbiorniku wody deszczowej, który zwykle zlokalizowany jest w pewnej odległości od centrali. Pompy pośrednie muszą zapewniać dostateczne ciśnienie oraz wydajność pokrywającą zapotrzebowanie instalacji na wodę deszczową.

Mając wszystkie potrzebne parametry, możemy przystąpić do doboru urządzeń systemu odzysku wody deszczowej.