Экономия воды в санитарной технике

7. Эксплуатация, техническое обслуживание и модернизация систем питьевой воды

Система питьевой воды должна эксплуатироваться в соответствии с ее предназначением. Эксплуатация всего оборудования, отвечающего за подачу воды в дом, за исключением счетчиков, находится в сфере ответственности потребителя. Если он сдает систему в аренду или позволяет другим сторонам пользоваться ею, он должен –  в соответствии с предписаниями по эксплуатации систем питьевой воды –  разделять эту ответственность с этими сторонами.

Техническое обслуживание включает в себя осмотр, профилактику и ремонт. Оно осуществляется в течение всего срока службы системы питьевой воды.

Осмотры системы питьевой воды через регулярные интервалы времени служат для проверки правильности функционирования оборудования в соответствии со спецификациями и для поддержания постоянной работоспособности системы. Необходимые меры по техническому обслуживанию задаются стандартами DIN 1988-8 и VDI 6023, а также в руководстве, предоставляемом производителем. Если в течение срока службы системы происходят отклонения от заданных условий эксплуатации (например, неисправность циркуляционного насоса, ведущая к повышенному потреблению горячей воды, дефект уплотнения, ведущий к потерям воды из-за постоянной утечки в кране или в сливном бачке), они должны немедленно устраняться.

Заданные условия обычно улучшаются при модернизации системы питьевой воды. В принципе, все рекомендации и все виды техники, предназначенные для нового строительства, применимы также к модернизации систем питьевой воды.

Так как установка расходомеров для холодной и горячей воды ведет к экономии питьевой воды, при модернизации систем питьевой воды каждая квартира должна оснащаться раздельными расходомерами холодной и (в случае централизованного теплоснабжения) горячей воды.

Следует особо отметить, что модернизация заключается не только в замене отдельных компонентов сбережения воды. Санитарно-техническое оборудование рассматривается как целостная система. Только сеть распределения питьевой воды с правильно выбранными параметрами в сочетании с должными вентилями и санитарно-техническими приспособлениями обеспечивает удовлетворительное функционирование системы.

Рисунок 2. Изменение потребления воды на одного человека с 1990 по 2001 гг.

8. Управление использованием воды

Современные системы управления службами здания осуществляют в рамках автоматизации служб здания множество задач, таких как отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха. Использование систем управления использованием воды позволяет интегрировать вентили и компоненты санитарно-технического оборудования в общую систему автоматизации служб здания. Такие системы должны приниматься во внимание при планировании или реконструкции здания.

В системах автоматизации служб здания общепринятой практикой является разбиение всей системы на три блока (см. также VDI 3814, часть 5).

– В блоке съема текущих параметров выполняются такие функции, как запись сообщений и значений, измеренных при помощи датчиков, обработка команд переключения и настройки насосов и вентилей или целых узлов установки. Связь с устройствами съема параметров или с блоком автоматизации осуществляется при помощи шинной системы. Такое решение дает большие преимущества для интеграции в систему служб здания.

–  В блоке автоматизации выполняются функции записи данных, поступающих из блока съема текущих параметров, и обработки этих данных при помощи систем контроля и регулирования, с обратной связью и без нее, а также функции оптимизации расхода воды для коммунально-бытовых нужд. Кроме того, имеется интерфейс со стандартизованным шинным протоколом, используемый для взаимодействия с блоком управления.

– Блок управления контролирует связь с блоками съема текущих параметров и автоматизации. Он служит для централизованного контроля, выполнения, анализа и записи санитарно-технических процессов. Кроме того, этот блок ответственен за реакцию на сигналы, поступающие от различного оборудования, например от устройств водоснабжения, резервуаров или от систем аварийной сигнализации.

Модульная структура системы позволяет адаптировать возможное расширение системы управления использования воды к состоянию системы автоматизации служб здания. Системы, предлагаемые некоторыми производителями, позволяют также эксплуатировать систему управления использования воды независимо от системы автоматизации служб здания. В результате этого меры по модернизации могут быть начаты с первоначальной установки подходящих, связанных между собой вентилей, совместимых с используемой шинной системой. Шаг за шагом, в соответствии с необходимой степенью интеграции, и в зависимости от технического состояния они могут быть интегрированы в систему автоматизации служб здания. При этом должны соблюдаться требования, указанные в руководстве VDI 3814, часть 5.

Благодаря сбору и анализу дополнительной информации, предоставляемой системой управления использования воды, система управления службами здания может быть оптимизирована следующим образом:

- производится автоматическое оповещение о неисправностях санитарно-технических вентилей, выполняемое без задержки, благодаря чему предотвращаются нежелательные потери воды или ущерб, который может быть причинен водой даже во время, когда она не используется;

- динамическая оптимизация пиковых нагрузок позволяет уменьшить объем воды, потребляемой для смыва за одно использование унитаза, особенно в ограниченные периоды частого использования санитарно-технических помещений (например, в школах и кинотеатрах);

- централизованная настройка реакции датчика и рабочего органа, например, времени слива или диапазона измерений датчика, облегчает оптимизацию водоснабжения в соответствии с требованиями к санитарно-техническим вентилям;

- непрерывный автоматический сбор статистических данных, в том числе анализ и определение момента окончания периода полностью автоматического режима работы, ведет к целенаправленному предотвращению ущерба;

- наконец, получаемые статистические данные могут служить основанием для дальнейших проектов оптимизации санитарно-технической системы.

9. Экономическая эффективность

9.1. Общие положения

Для демонстрации экономической эффективности мер сбережения воды и для возможности проведения сравнительного анализа необходимо следовать представляемым ниже рекомендациям.

Расчет экономической эффективности должен основываться на данных потребления воды (ежедневного, еженедельного и годового потребления, а также, возможно, временных диаграмм). В идеальном случае эти данные и профили потребления замеряются для отдельного случая или рассматриваемой проблемы обычно в течение 14 дней.

При невозможности точного определения профилей потребления могут быть проведены оценки на базе характеристик потребления. Дополнительные инструкции по определению экономической эффективности можно найти, например, в следующих руководствах и стандартах:

- DVGW W 410;

- VDI 2067, части 1, 12 и 22;

- VDI 3807, часть 3;

- prEN 13203.

В жилых зданиях потребление может быть разбито по группам потребителей в соответствии с процентными соотношениями, указанными в табл. 9.

Анализ экономической эффективности должен быть основан на сравнении. При расчете экономической эффективности следует учитывать данные VDI 2067, часть 1.

Эффективность сбережения воды рассчитывается, исходя из экономии снабжения питьевой воды и уменьшения нагрузки на канализационную систему, которая обычно тесно связана с потреблением питьевой воды.

Дальнейшее снижение затрат связано с уменьшением потребления энергии, необходимой для нагрева воды (см. VDI 2067, части 1, 12 и 22).

9.2. Уравнения для вычислений

В качестве исходных величин для вычисления данных сравнительного анализа принимаются значения потребления воды на одного человека, отдельно для каждого вида потребления. В качестве примера в табл. 10 даны значения для наиболее важных видов потребления в жилых зданиях. Значения для смыва унитаза и для мойки посуды, на одного человека и на одну операцию, в литрах, могут быть взяты непосредственно из таблицы (см. столбец 9, левая сторона). Для раковины и душа значения потребления воды на одного человека определяются при помощи следующих уравнений:

Потребление воды на одного человека, v, в литрах (на одну операцию) равно:

где:

V –  объемный расход в выпускном отверстии;

Dt –  продолжительность слива воды из выпускного отверстия;

Dt_E –  время, необходимое для регулировки расхода.

Ежедневное потребление на одного человека, n_d, в литрах за день равно:

где:

f –  количество использования сантехнического устройства за день (частота использования).

Наконец, годовое потребление воды во всем здании, n_a, равно:

где:

n –  количество людей, проживающих в здании;

Sn_d –  суммарное потребление на одного человека за день.

Если количество людей, проживающих в квартире или в здании, неизвестно, эта величина может быть определена как функция количества помещений в квартирах согласно табл. 11 (данные взяты из VDI 2067, часть 12).

При потреблении нагретой питьевой воды внедрение систем сбережения воды обеспечивает также экономию энергии, годовое значение которой можно определить из следующего уравнения:

где:

Q₃ –  энергия для выработки тепла;

е –  количество операций нагрева;

r –  плотность нагретой питьевой воды, ≈ 1 кг/л;

с –  удельная теплоемкость воды, ≈ 1,16 • 10 – 3 кВт•ч / (кг•К);

J_N –  температура в °С потребляемой воды (см. табл. 10, столбец 8);

J_k –  температура в °С холодной воды (= 10 °С).

Снижение годовых затрат, достигаемое мерами сбережения воды, определяется в соответствии с VDI 2067. Соответствующие таблицы используются в рассматриваемых ниже конкретных примерах.

Таблицы 9-17 (открыть в новом окне)

9.3. Пример расчета

9.3.1. Жилые здания

Сравнительный расчет в соответствии с VDI 2067 используется для демонстрации экономического эффекта применения системы сбережения воды, установленной во время модернизации старого здания.

Беря за основу обычные устройства в квартире старого здания, в этом конкретном случае исследуются альтернативы обновления сантехнического оборудования при помощи стандартных устройств и при помощи устройств, сберегающих воду.

Замена стиральных и посудомоечных машин обеспечивает дополнительный потенциал экономии (см. также раздел 4.1.8).

В приводимом ниже примере расчета предполагается наличие следующих ограничительных условий:

1. Рассматриваемое здание представляет из себя многосемейный жилой дом с восемью квартирами.

2. Каждая квартира имеет три комнаты, в квартире находится в среднем np = 2,3 человека (см. VDI 2067, часть 12, табл. 3).

3. Модернизация состоит в замене вентилей и санитарно-технических устройств. Обновление системы или машин не предполагается –  даже если это обеспечивало бы дополнительный потенциал экономии.

4. Многие из данных отражают практический опыт. Подробности объясняются в сносках.