W poprzednich artykułach pisałem o tym, dlaczego warto wykorzystywać deszczówkę, a także o tym, jak to robić. W trzecim z kolei artykule o tej tematyce postaram się przybliżyć metody doboru dwóch najważniejszych elementów systemu wykorzystania wody deszczowej – zbiornika na deszczówkę oraz urządzenia tłocznego, czyli centrali deszczowej.

Jak dobrać dwa najważniejsze elementy systemu wykorzystania wody deszczowej – zbiornik na deszczówkę i urządzenie tłoczne? Zacznijmy od teorii, w dalszej części artykułu przejdę do konkretnego przykładu.

Teoria

W pierwszym etapie należy określić średni roczny opad dla obszaru planowanej inwestycji. Następnie określić, z jakiej wielkości i jakiego rodzaju zlewni przewidywane jest gromadzenie deszczówki. Ważna jest powierzchnia zlewni w rzucie oraz jej współczynnik spływu. Posiadając takie informacje, można określić, jaką ilość deszczówki można potencjalnie zgromadzić w skali roku.

Kolejny etap polega na określeniu zapotrzebowania na wodę, którą można zastąpić wodą deszczową. Należy zdecydować, do czego deszczówka będzie wykorzystywana. Czy będzie to spłukiwanie WC i pisuarów, pranie, podlewanie lub nawadnianie terenów zielonych, prace porządkowe, a może zupełnie co innego? Należy określić, ile wody w skali roku trzeba przeznaczyć na zaspokojenie wszystkich potrzeb. Ustalić zatem rodzaje przyborów zasilanych deszczówką, ilość osób korzystających z poszczególnych przyborów, powierzchnie objęte zasięgiem systemów nawadniających oraz ich rodzaj (w celu określenia jednostkowego zapotrzebowania na wodę do nawodnień), powierzchnie przeznaczone do mycia oraz zapotrzebowanie na wodę deszczową wykorzystywaną na wszelkie inne cele.

Znając potencjalną ilość wody uzyskiwanej w ciągu roku oraz zapotrzebowanie na wodę deszczową, również w ujęciu rocznym, można określić, która z tych dwóch wartości będzie czynnikiem wymiarowym. Według normy DIN 1989-1:2001-10 jest to mniejsza z tych dwóch wartości. Znając czynnik wymiarowy, określa się pojemność użyteczną zbiornika, mnożąc czynnik wymiarowy przez stałą o wartości 0,06. Ma to na celu zapewnienie dostatecznej ilości wody w zbiorniku podczas okresu suszy (do 3 tygodni) lub optymalne wykorzystanie możliwej do zgromadzenia wody.

Ustalenie pojemności użytecznej zbiornika to jedno, a wybór zbiornika odpowiedniego do warunków panujących na terenie inwestycji to drugie. Przy wyborze zbiornika podziemnego należy ustalić warunki gruntowo-wodne oraz obciążenie terenu nad zbiornikiem, np. poprzez ruch pojazdów. Wysoki poziom wody gruntowej lub nieprzepuszczalny, ciężki grunt może stanowić barierę dla wielu rozwiązań. Dla wytrzymałości konstrukcji zbiornika, niezwykle ważny jest również odpowiedni naziom.

Po określeniu optymalnej pojemności zbiornika do gromadzenia deszczówki i wyborze jego rodzaju można przejść do kolejnego etapu, czyli wyboru urządzeń wtłaczających deszczówkę do instalacji.

W tym celu należy określić ilość przyborów zasilanych wodą deszczową i określić maksymalne chwilowe zapotrzebowanie na wodę, które generują. Należy przy tym pamiętać o uwzględnieniu współczynników nierównomierności poboru wody związanych z charakterem budynku (szkoła, biuro, hotel itp.).

Wyznaczając wymagany maksymalny chwilowy przepływ, który należy zapewnić, można określić wymagane ciśnienie, które musi wytworzyć urządzenie tłoczne. W tym celu trzeba ustalić, do którego z przyborów doprowadzenie wody będzie najbardziej problematyczne (największa suma strat hydraulicznych i ciśnienia wypływu). Najczęściej jest to przybór najbardziej oddalony od centrali deszczowej lub przybór o najwyższym wymaganym ciśnieniu wypływu.

Centrala deszczowa

Mając te dwa parametry – maksymalny chwilowy przepływ oraz ciśnienie, jakie należy wytworzyć, nazywane punktem pracy pompy – można dokonać wyboru urządzenia tłocznego.

Praktyka

Przeprowadźmy przykładowe obliczenia dla hipotetycznego obiektu. Inwestycja dotyczy hali magazynowej z przyległym biurem w Poznaniu. Powierzchnia dachu tworzącego zlewnię to 1000 m2, średni roczny opad wynosi 520 mm. Dach skośny jest pokryty blachą falistą. Przyjmuje się współczynnik spływu 0,8.

Potencjalna ilość wody do pozyskania w okresie rocznym wyniesie:

0,52 m/rok x 1000 m2 x 0,8 = 416 m3/rok.

Woda będzie wykorzystywana do spłukiwania toalet i pisuarów. W budynku przebywa dziennie około 50 osób. Jednostkowe, roczne zużycie wody do spłukiwania WC to 9 m3/osobę, a pisuarów 5,0 m3/osobę. Ponieważ w budynku w ciągu doby pracuje 50 osób, zapotrzebowanie na wodę deszczową wyniesie:

(9,0 + 5,0) m3/rok * 50= 700 m3/rok.

Potencjalny uzysk wody jest mniejszy niż zapotrzebowanie, dlatego to on będzie stanowił czynnik wymiarowy. Pojemność użyteczna zbiornika powinna zatem wynosić:

416 m3/rok * 0,06 lat = 24,96 m3.

Po ustaleniu pojemności i rodzaju zbiornika należy określić parametry urządzenia tłocznego. W budynku znajduje się 15 misek ustępowych oraz 8 pisuarów. Łączny całkowity przepływ dla wszystkich przyborów (przy założeniu, że pracują jednocześnie) wynosi 15,66 m3/h. Taka sytuacja w rzeczywistości występuje niezwykle rzadko. Dlatego stosuje się odpowiednie współczynniki nierównomierności pozwalające oszacować maksymalny chwilowy przepływ dla poszczególnych typów budynków. Po przyjęciu współczynników nierównomierności chwilowy przepływ maksymalny ustala się na 4,25 m3/h.

Kolejnym krokiem jest ustalenie, jakie ciśnienie należy wytworzyć. W tym celu ustala się, który z przyborów jest najmniej korzystnie położony pod względem hydraulicznym. Ustalono, że najbardziej oddalona miska ustępowa znajduje się w odległości około 50 m od pomieszczenia, w którym ma znaleźć się centrala deszczowa. Różnica wysokości pomiędzy centralą deszczową i zbiornikiem miski ustępowej wynosi zaledwie 0,5 m, a minimalne ciśnienie na dopływie to 1 bar.

Przewiduje się przewód tłoczny o średnicy wewnętrznej 25 mm. Korzystając z nomogramów, określa się liniowe straty na przewodzie tłocznym oraz zakłada pewien poziom strat miejscowych. Dodatkowo centrala deszczowa posiada pompę samozasysającą – oznacza to, że na jej poprawne działanie ma również wpływ długość linii ssącej i różnica głębokości między dnem zbiornika a centralą deszczową.

Zbiornik zaprojektowano w odległości około 25 m od pomieszczenia, w którym znajduje się centrala, a dno zbiornika znajdzie się 3 m poniżej centrali. Przy założeniu, że przewód ssawny zostanie wykonany z rury PE o średnicy wewnętrznej 32 mm i będzie miał długość około 30 m, podciśnienie wymagane do zassania wody ze zbiornika przez centralę deszczową wyniesie 0,38 bara. Sumaryczne ciśnienie konieczne do wytworzenia przez pompę na przewodzie tłocznym wyniesie 1,88 bara.

Znane są oba parametry potrzebne do określenia punktu pracy pompy, który wynosi 4,25 m3/h przy ciśnieniu 1,88 bara. Można przystąpić do doboru odpowiedniego urządzenia tłocznego. W tym celu należy sprawdzić, czy punkt pracy pompy leży w polu pod krzywą charakterystyki pompy lub układu pompowego. Rzeczywisty punkt pracy pompy będzie się nieco różnił od obliczonego, jednak należy dobrać pompę tak, aby różnica była jak najmniejsza.

Podsumowanie

Dobór podstawowych elementów systemu wykorzystania wody deszczowej nie jest rzeczą szczególnie skomplikowaną. Należy jednak pamiętać, że aby go wykonać, konieczne jest posiadanie przynajmniej minimum danych, o których mowa w powyższym artykule. Urządzenia dobrane w oparciu o domysły i niepełne informacje z dużym prawdopodobieństwem szybko ulegną awarii lub w ogóle nie zadziałają.

Przy wyborze odpowiedniego zbiornika należy kierować się nie tylko jego pojemnością użyteczną, ale także innymi czynnikami, tj. naziomem, obciążeniem ruchu, warunkami gruntowo-wodnymi. Doboru centrali deszczowej, a w zasadzie układu pompowego, należy dokonać na podstawie rzetelnych danych. Punkt pracy pompy powinien znaleźć się wewnątrz jej charakterystyki, możliwie blisko optymalnego punktu pracy pompy. Dzięki temu silnik pompy będzie pobierał optymalną ilość energii elektrycznej, a poszczególne podzespoły nie będą narażone na szybsze zużycie.

Tomasz Makowski

2 myśli na temat “Dobór elementów systemu wykorzystania wody deszczowej

  • 17 stycznia 2017 o 14:49
    Permalink

    Proszę jeszcze o analizę kosztów takiego zastosowania np dla domu jednorodzinnego – czy jest to w ogólne opłacalne?

    Odpowiedz
    • 10 lutego 2017 o 09:34
      Permalink

      Dzień dobry. W jednym z najbliższych wydań „Magazynu Instalatora” pojawi się artykuł przedstawiający analizę kosztów zastosowania systemów wykorzystania wody deszczowej dla trzech różnych przypadków.

      Odpowiedz

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij