Използване на дъждовна вода в сгради

Набиращото популярност в много европейски страни използване на дъждовни води може да даде ефективни решения за проблемите с водоснабдяване на сгради от всякакъв тип. Инсталирането на система за събиране и ползване на дъждовна вода е екологосъобразно решение за намаляване на натоварването върху водоснабдителната система във всяка сграда, както и за спестяване на над 50% от сметките за водопотребление. Поради тази причина събирането, пречистването и използването на дъждовна вода е практично, екологично и икономически изгодно решение за жилищни, търговски, индустриални и бизнес сгради.

На фона на безспорното признание на водата като фундаментален ресурс за живота като цяло, днес се налага необходимост от по-умерено и отговарящо на реалните потребности ползване на водни ресурси. Като всеки природен ресурс водата е значима не само за хората, и поради това следва да не се губи излишно и разточително. За тази цел могат да помогнат налични технически възможности за значително намаляване водопотреблението на отделните потребители и на обществото като цяло, почти веднага, след като реалните потребности от питейна вода бъдат разграничени от нуждите от вода с по-ниско качество или непитейна вода.

За последните 100 години потреблението на вода в развитите страни се е увеличило с 1000%. От друга страна, национално хоби на датчаните е събирането на дъждовна вода за миене и поливане. В рамките на последните десет години средното ползване на чиста питейна вода в Дания е намаляло с 40%, а жителите на така наречените еко-селища използват една трета част от средното за страната водопотребление. С оглед на тези факти Ви представяме системите, които правят възможно ползването на дъждовни води в сгради.

Дъждовната вода и другите естествени водни ресурси
Известно е, че в зависимост от природния източник водата често съдържа нежелани примеси. Природните води са няколко категории – атмосферни (дъждовни води), повърхностни течащи (реки), повърхностни басейнови (езера, морета), изворни (извиращи от земните недра) и грунтови води (резервоари с вода между водонепропускливи пластове в земята). Сред всички тези групи естествени водни ресурси дъждовната вода съдържа най-малко примеси, тъй като не е в контакт с почвата и скалите и не разтваря съдържащи се в тях соли и минерали, които са най-честите замърсители в другите групи природни води. Тази особеност на дъждовните води прави напълно възможно с тях да се посрещнат голяма част от водните нужди в сградния сектор и то след минимална пречистваща обработка.

Солидният опит в някои страни в събирането и използването на дъждовни води в сгради доведе до много новости, свързани с принципите за организиране на такива системи, които могат успешно да решат специфични проблеми на водоснабдяването, и откри техники за спестяване на средства в експлоатирането на такива системи.

Елементи на системата за дъждовна вода
Независимо от мащабите си всички системи за събиране и използване на дъждовна вода в сгради имат обща структура. Те започват с участък за събиране на дъждовната вода, от който тя се влива в покривни водоприемници. Следва водопроводна система, която отвежда събраната вода в повърхностни или подземни резервоари. Преди резервоарите обаче има обработващ (пречистващ) възел с филтри, които отделят твърдите замърсители от водата. Специализирани потопяеми електропомпи в резервоара изпомпват водата в мрежа за разпределение на пречистената вода. Ултразвуков сензор в горната част на резервоара следи за нивото на водата. Резервоарът е снабден и с преливник. Други важни части от инженерната система са пулт за управление, автоклав, сензори за налягане, електромагнитен клапан за превключване на питейната вода, допълнителни филтри преди електроуреди, които могат да работят с непитейна вода, и водопровод за доставка на питейна вода.

Така описаната система за събиране и повторно използване на дъждовна вода в жилищни и търговски сгради изисква минимална поддръжка. Пречистената и изпомпена вода от резервоарите по водопроводна система се подава за ползване. Това ползване може да е разнообразно - за измиване на тоалетни, за работа на перални, за поливане на декоративна растителност и пълнене на декоративни водни съоръжения в сградите. Някои производители предлагат системи, способни да пречистват дъждовната вода до степен, в която е подходяща за къпане (използва се за душове и пълнене на басейни) или дори за пиене.

Участък за събиране на дъждовна вода
Повърхността, откъдето ще се събира дъждовна вода, е началният участък на системата. Дъждовна вода може да се събира и от дренажните системи, които поемат дъждовете, попадащи на земната повърхност, но от гледна точка на качеството на водата се счита, че е най-добре да се събира от покривите на сградите, тъй като така ще съдържа най-малко замърсяващи вещества. В тази връзка следва да се подчертае, че материалът на покривната повърхност оказва не малко въздействие върху степента на замърсеност на събираните води и необходимостта от последваща обработка. Следователно, ако ще използвате покрива за събиране на дъждовна вода, предпочитание би следвало да се отдава на покриви, изпълнени от инертни материали с ниско ниво на отделяне на частици и вредни вещества. Такива са например керемиди от глина и метал или цимент, по възможност без изкуствени оцветители. Категорично недопустимо е събирането на вода от стари покриви, за изграждане на които са използвани материали с азбест или олово. С известна предпазливост трябва да се действа и с покривите от мед.

Система за транспортиране на дъждовна вода
Водата, събрана от покрива чрез водоприемници, се транспортира по водосточна система към пречистващо устройство и след това до резервоар за съхранение. Често самият покривен водоприемник има филтрираща система, която пречиства неразтворени примеси още на входа на системата. Има и листов сепаратор/предпазител, за да се предотврати запушване. Тук също трябва да се обърне внимание на материалите, от които е направена системата. Смятат се за неподходящи водостоци от стар тип, съдържащи олово, независимо в какви пропорции. Подходящи съвременни материали за такова приложение са например поливинилхлорид (PVC), високоплътен полиетилен (HDPE) и поцинкована стомана.

Пречистващи устройства
Ясно е, че водата ще бъде замърсена от всичко, което се натрупва на покрива. Ако не се отстраняват, минералните замърсители биха се натрупали на дъното на резервоара, намалявайки неговия капацитет. Освен това, те са постоянна заплаха за запушване на помпите, клапите и тръбите. Органичните твърди замърсители пък остават в суспензия в резервоара и се разлагат, отделяйки сероводород и други вредни странични продукти. Следователно, преди да се оттече към резервоара за съхранение, водата трябва да се пречисти.

Препоръчва се първата дъждовна вода да се източи в канализацията. Тъй като извършва първоначалното измиване на покрива, тя е много мръсна. Лесен начин да се организира това е инсталирането на специални устройства за „покривно измиване” или „превключватели за покривно миене” (roof washer, first-flash diverter). Такова устройство отделя първоначално събрания покривен отток от последващото количество дъждовна вода, което ще се насочва към резервоара.

Всъщност това е едно тръбно отклонение, което запазва първата дъждовна вода по дължината на тръба, която е запушена в края си. Когато тръбата се напълни, клапан затваря горната й част, така че последващите валежни количества се вливат в друга тръба от водосточната система, насочена към резервоара. В долната част на отклоняваща тръба има изпускателен клапан с малък диаметър, от който става бавното освобождаване на първата мръсна дъждовна вода, така че при следващия дъжд тръбата да е празна и да е готова отново да отклони първата измиваща вода. Обикновено разчетът на измиващата система предвижда вертикален тръбопровод със сечение, съответстващо на 0.38m2 на всеки 300m2 покривна водосборна площ.

Тази техника е особено препоръчителна в райони с продължителни сухи сезони и кратки, но интензивни дъждове. Когато валежите са разпределени равномерно в годината, и особено когато дъждовете са чести и продължителни, монтирането на устройство за първоначално измиване не е много ефективно. Независимо от това дали е инсталиран превключвател за първата дъждовна вода или не, от съществено значение е дъждовните води, които се насочват към резервоара, да се филтрират с механични филтри, специално разработени за събиране на такъв тип вода. Тъй като нуждите за събиране на дъждовна вода са разнообразни, разнообразни са и филтрите.

Степента на пречистване на дъждовната вода зависи от предназначението й. Ако се използва единствено за допълване ресурса от непитейни води, то най-простият начин за пречистване е поставяне във водоприемника на филтър за отделяне на по-големите твърди примеси (груба филтрация). Филтри с по-малки диаметри на отворите за по-фина филтрация се поставят в долната част на водопроводната система, така че в резервоара да не попаднат материали, които обикновено се натрупват във вътрешността на дренажните тръби. Така водата преминава през една нелоша филтрация, но остава все още мътна поради многото суспендирани частици с по-малък размер, например глина, тиня, органични вещества. Ето защо се налага и по-фино механично пречистване до около 5 микрона в многослойна система за избистряне.

Филтрите са част от тялото на водоприемните съоръжения. Те имат различна големина в зависимост от това, каква водосборна площ могат да обслужват. Конструкцията и формата им също са различни както и начинът на действие. Филтрите във вид на чаша, кошница или каскада са с хоризонтално разположено филтърно тяло, докато при вихровите филтри, филтърният елемент е разположен вертикално. Дъждовната вода при последните се влива отгоре, върти се около периферията на филтърното тяло и излиза през една от тръбите, а друга извежда отделените замърсители, т.е. за разлика от филтрите тип кошница, тук няма събиране на замърсителите и необходимостта от поддръжка е по-малка. По-усъвършенстваните филтри имат и самопочистващи модули, които минимизират обслужването. Всички филтри имат преливна тръба към канализацията. Препоръчва се периодично дезинфекциране на филтрите за неутрализиране на бактериалните наслагвания, които неизбежно се натрупват на филтърната подложка.

Резервоари за дъждовна вода
Съоръжението за съхраняване на дъждовна вода е един от най-скъпите компоненти на системата и затова изисква внимателно отношение при избора. По отношение на разположението резервоарите могат да се монтират на открито върху земната повърхност или под земята. В първия случай се правят икономии от изкопни работи и се улеснява обслужването на резервоара. При варианта с вкопаване пък резервоарът ползва естественото охлаждане от земята, което забавя в значителна степен разрастването на бактерии и водорасли, докато при съоръженията на открито нагряването от слънцето способства развитието им.

Що се отнася до материалите, най-подходящи за резервоари за дъждовна вода са бетон, поцинкована стомана, полиетилен и фибростъкло, т.е. материали, които не променят свойствата си с течение на времето и са съвместими с качеството на съхраняваната вода. Благодарение на по-приемливата цена и лекотата при инсталиране, на пазара днес са се утвърдили модулни полиетиленови резервоари, специално разработени за това приложение, с комплект от аксесоари и елементи за свързване в системата за по-лесен монтаж. Важно е входът и капакът на резервоара да бъдат защитени от навлизане на комари и други насекоми, гризачи и малки животни.

Обемът на резервоара се избира като се вземат предвид няколко фактора като количество на дъждовете в региона, големина на водосборната площ и водопотребление. Критерият, който напълно удовлетворява общите изисквания за обем на резервоара, се изразява със следната зависимост: V=0.5 + 0.05.Pa, където V е общият обем на резервоара (м3), а Ра е годишният обем на валежите под форма на дъжд (м3). От своя страна: Pa=S.Hp.Cd, където S е площта на хоризонталната проекция на водосборната област (м2), Hp са годишните валежи под формата на дъжд (м) - информацията може да се вземе от местния център по хидрометеорология, а Cd е коефициент на изтичане, който е: 0.8 за покриви от керемиди и други гладни повърхности, 0.6 за покрития с чакъл и 0.4 за покривни градини.

Особености на системата
Ако резервоарът се намира на достатъчна височина над точките на водопотребление, то подаването на вода може да става по естествен път, под действие на гравитацията. В повечето случаи обаче разположението не е такова и трябва да се използва специална помпа. Предвид естеството на циркулиращата вода (пречистената дъждовна вода е всъщност дестилирана вода, която е агресивна към метали), помпеният агрегат трябва да бъде изпълнен от неръждаема стомана или друг, устойчив на агресивни въздействия, материал. Водопроводните ръби, които транспортират водата от резервоара към точките на водопотребление също трябва да се избират с отчитане на този фактор. Ако се използват метални тръби, се препоръчва към водата да се добавят фосфо-силикати, които образуват защитен филм, възпрепятстващ контакта на водата с метала.

За успешното функциониране на системата се предлагат подходящи панели за управление и контрол, които интегрират мониторинга върху всички елементи в един контролен пункт, така че се гарантира правилното разпределение на водата от резервоара за съхранение и интегрирането й с питейната водата от водопровода.

Ползи от прилагане на такива системи в сгради
Като имаме предвид, че повече от 50% от средното ежедневно водопотребление на човек, което е около 135-175 литра, може да бъде удовлетворено от непитейни води и заменено от дъждовна вода, която се събира, пречиства и ползва по начина, описан по-горе, можем да си представим, какви ползи ще има една такава система. Спестяванията от водопотребление са наистина значителни, а предложенията на пазара дават възможност за неголяма първоначална инвестиция, на фона на последващите спестявания. Още по-големи са спестяванията за големи жилищни и обществени обекти, където водоползването е по-интензивно.

Трябва да отчетем и ползите от такива системи за автономно захранване на обекти, които са далеч от селищните водопроводни системи или за аварийно захранване в случаи на прекъсване на водоснабдяването, които не са редки в много райони на нашата страна. Въвеждането на тази технология в повече обекти ще бъде от съществена полза за опазване и рационално ползване на водните ресурси за питейни цели, което е все по-голямо предизвикателство сред общото управление на природните ресурси и опазването на околната среда както в глобален, така и в регионален мащаб.