Экономия  воды  в санитарной технике

Журнал «Сантехника» продолжает публикации выдержек из руководства по сантехнике, разработанного VDI – «Объединением немецких инженеров по техническому оборудованию зданий».

4.2 Санитарно-технические устройства в общественных и коммерческих зданиях

(см. также VDI 3818)

Использование таких устройств в общественных и коммерческих зданиях коренным образом отличается от их использования в частном секторе (в жилых зданиях). Например, люди используют питьевую воду, за которую они сами непосредственно не платят. В результате этого люди часто потребляют больше воды, чем им потребовалось бы для аналогичных операций дома. В соответствии с этим рекомендуемые или указываемые ниже стратегии сбережения воды для сантехнических устройств в общественных и коммерческих зданиях иногда отличаются от рекомендаций для приложений в частном секторе.

Кроме того, здесь должны соблюдаться руководства, касающиеся рабочих мест, гигиенические предписания и предписания общественных руководящих органов.

4.2.1 Унитазы

В больницах и подобных институциональных образованиях уделяется особое внимание гигиене унитазов и устройств смыва. Сбережение воды не является первоочередной задачей.

Поэтому по медицинским причинам здесь предпочтительными являются смывные унитазы. Кроме того, представляет проблему неправильная утилизация использованных перевязочных материалов и прочих средств ежедневного применения. Экономящие воду унитазы в больничных условиях могут увеличить опасность закупорки канализационных труб и тем самым нарушить нормальную работу больничного учреждения.

Для унитазов в других общественных и коммерческих зданиях применимы предписания, представленные в разделе 4.1.1 данного руководства.

4.2.2 Душевые установки

В качестве контрольного максимального значения для расхода в душевых установках коммерческих и общественных зданий принимается показатель 9 л/мин на единицу этого оборудования.

Для наиболее оптимального регулирования расхода воды в соответствии с конкретным приложением рекомендуется, наряду с уменьшением расхода в душевых головках, использовать автоматические стопорные клапаны или полностью автоматические (электронные) вентили; см. также табл. 7. Эти устройства позволяют эффективно предотвращать возможность оставления вентилейоткрытыми, если душ не используется. Дополнительные инвестиционные затраты на установку таких вентилей компенсируются меньшим потреблением воды и энергии (более подробная информация об этом приведена в разделе 9), см. также приложение А.

Таблица 7 Качественная оценка влияния устройства регулирования вентиля душа на инвестиционные затраты, время регулирования и потребление энергии

Вентиль Инвестиционные затраты Время, необходимое для настройки* Потребление воды и энергии Полностью автоматический (электронный) очень большие короткое низкое Автоматический стопорный высокие короткое низкое Терморегулирующий высокие короткое низкое С одной рукояткой средние средние средние С двумя рукоятками низкие долгое от среднего до высокого

*см. также табл. 10

4.2.3 Ванные

В отелях, больницах, реабилитационных клиниках и в домах для престарелых ванные используются довольно редко. В отелях ванные рассматриваются как элементы повышенного комфорта для постояльцев (см. VDI 6000, часть 4).

Из гигиенических соображений, а также для экономии затрат, воды и для уменьшения количества персонала ванные заменяются на душевые установки.

Ванные используются в больницах и реабилитационных клиниках для медицинской терапии и физиотерапии. Выбор размера ванны, ее формы и связанного с ней оборудования должен рассматриваться в зависимости от ее использования. Для нее необходимы специальные вентили. Сбережение воды не является первоочередной задачей.

При определении потенциала сбережения воды можно отметить, что ванные в домах престарелых рассматриваются как ванные в жилых зданиях, поэтому для них справедливы положения, указываемые в разделе 4.1.3.

4.2.4 Раковины для мытья рук и лица

Единственное различие раковин для мытья, применяемых в жилых зданиях и в коммерческих и общественных зданиях, заключается в конструкции. В принципе, для них применимы положения раздела 4.1.4.

Вентили с расходом до 6 л/мин классифицируются как сберегающие воду.

В коммерческих и общественных зданиях рекомендуется ставить автоматические стопорные или полностью автоматические вентили (на два положения – «открыто» и «закрыто») для регулировки расхода воды в зависимости от действительной потребности.

4.2.5 Раковины

Применяются в небольших кухнях офисных и административных зданий, для них в основном применимы положения раздела 4.1.5.

4.2.6 Писсуары

Писсуары для мужчин

Применимы рекомендации, данные в первых трех абзацах раздела 4.1.7.

Устройства смыва писсуаров могут иметь полуавтоматические и полностью автоматические устройства управления. Полуавтоматическое управление означает, что смыв инициируется или вручную, или при помощи колена или ступни. Полностью автоматическое устройство инициируется без контакта, например, при помощи инфракрасного управления или радиоуправления.

Для максимального соблюдения требований гигиены рекомендуется использовать полностью автоматические, бесконтактные устройства смыва писсуаров.

Индивидуальные электронные устройства предпочтительнее устройств управления по времени и групповых устройств управления, т.к. только индивидуальные устройства управления обеспечивают смыв, как это требуется, при каждом использовании.

Сухие писсуары

В сухих писсуарах имеется специальный сифон против запахов. Барьером против газов в таких писсуарах является или биологическая разлагающаяся жидкость, или механическое уплотнение, работающее со вспомогательным источником электропитания или без него. Такой барьер предотвращает проникновение канализационных газов и продуктов распада мочи в туалетную комнату.

Сухие писсуары обычно моются специальным средством или средством для чистки стекла и вытираются тканью. Частота технического обслуживания и смены сифонов зависит от частоты использования писсуаров.

В зависимостиот исполнения, период между очередными работами по техническому обслуживанию лежит в пределах от одного до шести месяцев.

Т.к. сухие писсуары работают без слива воды, для них не нужен подвод воды, и отсутствует нагрузка на канализационную систему. Но при этом необходимо учитывать значительные затраты, связанные со строгим режимом использования и технического обслуживания.

Биде

Аналогичные устройства для женщин были разработаны специально для общественных зон, в которых туалеты используются довольно часто (например, для аэропортов, торговых ярмарок, центров для проведения конгрессов). Так в этих устройствах нет непосредственного контакта с санитарной керамикой, биде отличаются обеспечением высокой степени гигиены.

Опросы показали, что 50% женщин из соображений гигиены производят смыв по меньшей мере дважды за одно использование. В биде смыв производится четырьмя литрами воды, поэтому по сравнению с унитазами достигается экономия воды.

При проектировании общественных туалетов рекомендуется предусматривать установку биде.

5. Системы ирригации сада

Прежде всего следует убедиться, что сады в зданиях действительно нуждаются в ирригации.

Если такая проверка показывает, что ирригация абсолютно необходима, проверьте на втором шаге, может ли для этого использоваться не питьевая (например, дождевая или колодезная) вода. И только при отрицательном ответе на этот вопрос применение питьевой воды становится неизбежным. Сама ирригационная система должна быть в этом случае оборудована автоматическими устройствами, обеспечивающими экономию воды.

6. Экономия при помощи оптимизации системы

6.1 Поддержание температуры воды

Системы поддержания температуры питьевой воды служат для предотвращения охлаждения горячей питьевой воды на пути ее передачи из резервуара в место использования. По причинам гигиены не может быть допустимым ненадлежащее охлаждение. В документах DVGW W 551 и W552 задаются необходимые для этого меры.

Температура может поддерживаться двумя способами: при помощи систем циркуляции или нагрева труб.

В документе DVGW W 553, рассматривающем определение параметров системыциркуляции в центральных системах нагрева питьевой воды, приводятся алгоритмы расчета в соответствии с гигиеническими пределами (охлаждение во время циркуляции на 5 К и менее).

Для поддержания необходимой температуры во всех секциях труб с горячей водой даже при работе должна производится гидравлическая настройка систем. Это может быть достигнуто при помощи установки в циркуляционных трубах дроссельных вентилей, управляемых вручную или при помощи термостата. Необходимые параметры вентилей могут быть определены на основании данных документа DVGW W 553.

Параметры системы нагрева труб определяются на основании специальной документации или соответствующих данных производителя.

Там, где используются электрические системы нагрева труб, сравните экономическую эффективность этой системы с экономической эффективностью системы циркуляции, принимая во внимание при этом потребление первичной энергии.

По возможности, для экономии воды и энергии система циркуляции или система нагрева труб должна распространяться вплоть до точки использования воды.

В противном случае низкая температура воды может привести к тому, что значительные объемы воды будут бесполезно сливаться (дополнительная информация по экономии воды и энергии приводится также в VDI 2067, часть 22).

Патрубки (не являющиеся частью системы циркуляции) без системы электрического нагрева труб должны быть как можно более короткими.

В зависимости от конфигурации системы, количество энергии, необходимой для циркуляции, может быть уменьшено до 5% (по сравнению с внешним циркуляционным трубопроводом с теплоизоляцией) при помощи внутренних циркуляционных труб (в трубопроводе для горячей питьевой воды система «труба в трубе»).

Размеры труб для горячей воды и циркуляционных труб должны соответствовать данным производителя. То же самое относится к проверке, подходит ли эта система для имеющихся систем.

6.2 Размеры трубопроводов для питьевой воды

Основные положения для определения размеров труб для питьевой воды содержатся в стандарте DIN 1988 «Строительные нормы и правила для систем снабжения горячей водой». Алгоритмы расчета в основном направлены на обеспечение необходимого расхода в любой точке использования и в любое время (надежное снабжение).

Любая выбранная процедура расчета (упрощенная или более подробная) предусматривает вычисление расхода (расчет максимального объемного расхода) и давления (определение гидравлического градиента) для нахождения нужного диаметра труб. В практических приложениях используются, как правило, опорные значения, предоставляемые стандартом для нескольких параметров (таких как минимальное давление потока) и, следовательно, не используются имеющиеся возможности для построения экономически оптимальных и сберегающих воду систем.

Одним из преимуществ использования в расчетных алгоритмах опорных значений, предоставляемых стандартом DIN 1988, является то, что при возможной модернизации вентили в местах использования могут обычно заменяться без повторных расчетов параметров труб.

Однако такой подход имеет значительные недостатки. Часто соответствующие системы имеют большие размеры,чем необходимо, что может приводить к следующему:

• больший расход материала на трубы, что снижает экономические показатели системы;

• повышенное потребление воды из-за излишнего давления на входе вентилей;

• увеличение зоны застоя, приводящее к замедлению образования защитного слоя на металлических трубах, ускорению размножения микробов, увеличению концентрации ионов материала труб, выделяющихся в раствор;

• увеличение поверхности, которая может служить в качестве основы для роста микроорганизмов.

Вместе с владельцем здания или пользователем проектировщик должен решить, какие цели более важны: возможность замены вентилей без последующей проверки параметров (например, при модернизации оборудования) или построение более экономически эффективной системы с оптимизированной работой. Заметим, что в оптимизированной системе также можно заменять вентили, но при замене следует определять необходимое давление (минимальное давление потока нового вентиля не должно превышать минимальное давление потока старого вентиля).

Если вместо опорных значений необходимого давления для компонент используются действительные значения потерь давления, получающаяся в этом случае система обеспечения питьевой водой будет обеспечивать минимальный расход в точках забора воды, но она будет иметь меньший номинальный размер, благодаря чему указанные выше нежелательные последствия будут уменьшены до неизбежного минимума.

Например, значения давления, необходимого на вентилях и приспособлениях, таких как фильтры и нагреватели питьевой воды, часто меньше, а иногда значительно меньше, чем опорные значения, приводимые в DIN 1988. Ниже представлена подробная процедура определения необходимых параметров.

Вентили

Рисунок 1. (подробнее) Характеристики расхода воды для вентиля раковины для мытья

Отталкиваясь от минимального расхода, необходимого на вентиле, задаваемая величина давления определяется на основе характеристик расхода вентиля (предоставляемых производителем). Это минимальное давление потока учитывается при определении гидравлического градиента, обусловленного трением в трубе.

Там, где производитель не дает никаких предписаний по минимальному расходу, пригодному для использования устройства, значения табл. 8 могут рассматриваться как данные для вентилей холодной и горячей воды в жилых зданиях.

Определение действительного необходимого давления возможно, если только производители в своей технической документации предоставляют характеристики минимального расхода. В качестве примера на рис. 1 показаны характеристики в зависимости от конфигурации (например, с устройством контроля расхода или без него) вентиля раковины для мытья.

Следует обеспечить, чтобы значение минимального давления потока, необходимого для вентиля, указывалось в тексте объявления о тендере. При выборе альтернативных видов вентилей (объявление о тендере содержит выражение «или эквивалентные») необходимое давление не должно превышать эту величину.

Таблица 8 Качественная оценка влияния устройства регулирования вентиля душа на инвестиционные затраты, время регулирования и потребление энергии

Устройство Номинальный диаметр Питьевая вода холодная горячая Vmin в л/с Vmin в л/с Смывной бачок DN 15 0,10   Клапан промывки под давлением для писсуаров DN 15 0,22   Клапан промывки под давлением для унитазов DN 20 1,00     Поддон душа Смесительный вентиль DN 15 0,11 0,11 Ванна Смесительный вентиль DN 15 0,11 0,11 Раковина для мытья Смесительный вентиль DN 15 0,05 0,05 Биде Смесительный вентиль DN 15 0,05 0,05   Раковина Смесительный вентиль DN 15 0,05 0,05 Посудомоечная машина DN 15 0,11 0,11 Стиральная машина DN 15 0,18 0,18

Приспособления

Определите максимальный расход, согласно DIN 1988, для секции трубопровода, в которой должно быть установлено приспособление (например, фильтр или нагреватель питьевой воды для нескольких точек забора воды). Затем на основании характеристик для приспособления, предоставляемых изготовителем, определите соответствующие потери давления.

При составлении текста объявления о тендере на приспособления не забудьте включить туда значение необходимого давления.

Примечание: исходя из текущего состояния наших знаний, пока еще не может быть полностью использован потенциал, предоставляемый расчетом максимального расхода, т.к. не проводились детальные исследования, направленные, в частности, на выявление влияния оптимизированной трубной системы и мер по экономии воды на пиковые нагрузки.

6.3 Оборудование для регулирования системы

Системы снабжения питьевой воды рассчитываются таким образом, чтобы обеспечивать минимальное давление (минимальное давление потока), необходимое для создания минимального расхода даже в самых неблагоприятных, с точки зрения гидравлических характеристик, точках расхода. С неизбежностью должна возникать ситуация, когда даже при максимальной нагрузке в благоприятных точках расхода будет наблюдаться более высокое рабочее давление, в результате чего при полном открытии вентилей в этих точках будет происходить ненужный, слишком большой расход воды.

В принципе, предпочтительны вентили с более крутой характеристикой. Для таких вентилей является типичным, что при росте давления выше минимального давления потока расход возрастает, но очень умеренно.

Таким образом, расточительное потребление воды ограничивается простым дросселирующим действием этого вентиля.

6.3.1 Способ расчета для регулирования секций трубопроводов

Уже при расчете трубной системы для новых установок избыточное давление на более благоприятно расположенных секциях трубопровода может использоваться при помощи выбора меньшего поперечного сечения секций трубопровода вблизи водомера на основе переопределенного гидравлического градиента. Общие инструкции для такой процедуры даны в примерах расчета, представленных в DIN 1988, часть 3 (прил. 1). Однако это не предотвращает более высокое, чем необходимо, давление потока на вентилях нижних этажей. Только меры, указанные ниже, могут способствовать лучшей регулировке.

6.3.2 Ограничитель расхода и регулятор расхода

Ограничители расхода или регуляторы расхода позволяют ограничить избыточный расход, вызываемый высоким давлением на более благоприятно расположенных вентилях, при условии, что вода продолжает течь. В результате экономится вода, а в случае горячей воды и энергия.

Кроме того, давление потока в системе меняется постоянно. В результате этого потребление воды в одной точке забора с заданным расходом может увеличиться, если все остальные вентили закрыты. Так как пиковое потребление наблюдается только в течение очень короткого периода за день, в остальное время на входе вентилей наблюдается значительно более высокое давление.

Данные рис. 1 показывают, что ограничители расхода или регуляторы расхода могут применяться только при достаточном давлении на входе вентилей. На рисунке видно, что если установлен только ограничитель, необходимо давление порядка 1,7 1,0 = 0,7 бар при минимальном расходе, и что его использование допустимо только для вентилей, имеющих минимальное расчетное входное давление потока, равное 1,7 бар.

Это означает, что ограничители и регуляторы не должны устанавливаться в неблагоприятных, с точки зрения гидравлики, точках забора воды, и, в качестве примера, могут применяться только на нижних этажах. В противном случае будет также обеспечиваться экономия воды, но расход будет настолько мал, что вентиль нельзя будет эксплуатировать.

6.3.3 Регуляторы расхода

Такие регуляторы изначально были разработаны для концентрации водяной струи для предотвращения разбрызгивания. Благоприятным побочным эффектом применения этого устройства стало уменьшение расхода воды и улучшение контроля уровня шума.

6.3.4 Угловые клапаны

При использовании угловых клапанов с заданным расходом следует обеспечить соблюдение соответствующих требований стандарта звукоизоляции DIN 4109 на всем диапазоне дросселирования.

6.3.5 Запорные клапаны для секций трубопроводов

Если на запорных клапанах могут задаваться установочные значения, объемный расход может дросселироваться. На основании расчета параметров трубной системы определите необходимый уровень дросселирования. Но при этом следует убедиться, что обеспечивается нужная степень звукоизоляции (проконсультируйтесь с производителем).

6.4 Канализационный коллектор

Система слива унитаза с канализационным коллектором состоит из следующих элементов:

• сам унитаз для слива 4 или 2,5 л воды;

• сливной бачок с двумя емкостями;

• канализационный коллектор емкостью 18 л для многоэтажных зданий и 14 л для жилых домов на одну–две семьи.

В канализационном коллекторе небольшие объемы сливной воды собираются в нижней части стояка или непосредственно под унитазом. Весь объем сливается при помощи сифона, формирующего гидродинамический толчок, обеспечивающий полный слив содержимого.

При планировании и строительстве наряду с соответствующими спецификациями DIN 1986, должны учитываться данные и информация, указываемая производителем в сертификате проверки органом строительного надзора.

6.5 Вакуумные системы слива

Если из-за отсутствия свободного пространства невозможно установить обычную систему слива под действием силы тяжести, или если в зданиях не может быть реализован нужный уклон системы канализации, в качестве альтернативы может применяться вакуумная система слива. Вакуумные унитазы могут работать со сливом, для которого требуется 1 л воды на каждое использование.

Вакуумная система слива в здании состоитиз следующих элементов:

• вакуумная емкость;

• два вакуумных насоса;

• два фановых насоса;

• блок управления;

• вакуумный унитаз;

• блок всасывания, подключаемый к раковине для мытья;

• блок всасывания, подключаемый к душу или к ванной;

• блок всасывания в качестве дренажа через отверстие в полу;

• соединительные трубы.

При определении эксплуатационных расходов в таких системах следует учитывать потребление энергии.

Дополнительные руководства содержатся в стандарте DIN EN 12 109.

 

Перевод с английского Л. И. Баранова Продолжение темы в следующем номере