Srážková voda jako zdroj užitkové vody v budově školy

Datum: 26.12.2016  |  Autor: Ing. Gabriel Markovič, PhD., Ústav pozemného staviteľstva, SvF, TU v Košiciach  |  Recenzent: Ing. Zdeněk Žabička

Příspěvek popisuje možnosť využití dešťové vody ve školní budově na základě nameřených objemů srážkové vody z povrchového odtoku odtékající ze střešní konštrukce. Dané údaje byly porovnány s teoretickými hodnotami potřeby vody pro daný objekt.

1. Úvod

Dažďová voda je v podmienkach Slovenska a Čiech v prevažnej miere vnímaná ako voda odpadová, ktorú je potrebné čo najrýchlejšie odviesť do kanalizačného systému. Dlhé roky sa v prevažnej miere jednalo o jediný, tzv. konvenčný spôsob riešenia odkanalizovania objektov či spevnených plôch.

Postupom času, a najmä neustálym rozvojom urbanizácie či už miest alebo obcí, ide ruka v ruke s pripájaním sa nových producentov na existujúcu jednotnú alebo delenú kanalizačnú sieť. Najmä pri rozlohovo veľkých objektoch sa v mnohých prípadoch jedná o značné objemy zrážkovej vody, ktorú bude potrebné rýchlo a bezpečne odviesť zo stavebných objektov prípadne spevnených plôch. V mnohých prípadoch sa ale stáva, že príslušný vodohospodársky podnik sa vzhľadom na nedostatočnú kapacitu už existujúcej kanalizačnej siete predloží záporné stanovisko k možnosti pripojenia sa na danú kanalizačnú sieť.

V posledných rokoch je najčastejším riešením tohto problému odkanalizovanie dažďovej vody prostredníctvom vsakovacích zariadení, samozrejme v prípade ak to miestne hydrogeologické podmienky umožňujú.

Najväčším nedostatkom pri plánovaní systémov pre hospodárenie so zrážkovou vodou z povrchového odtoku na Slovensku je najmä chýbajúca legislatíva. Projektanti sa pri ich potencionálnom návrhu prakticky nemajú o čo oprieť. V súčasnosti ich jedinou alternatívou pri návrhu ako systémov využívania zrážkovej vody v objekte, tak aj vsakovacích systémov sú zahraničné predpisy. Slovenská legislatíva sa týmito alternatívnymi spôsobmi riešenia odkanalizovania objektov dotýka len nepriamo. Ak budeme hovoriť len o zrážkovej vode z povrchového odtoku, legislatívne sa zrážkovou vodou zaoberajú zákony č. 409/2014 a č. 394/2009, Nariadenie vlády č. 269/2010 a vyhláška MŽP 397/2003. tieto zákony a vyhlášky sa však venujú len definíciám pojmu zrážková voda s povrchového odtoku, ich spoplatneniu a kvalitatívnym požiadavkám na povrchové vody. Neexistuje teda žiadna norma ani predpis, ktoré by sa zaoberali či už vsakovaním alebo využívaním zrážkovej vody.

Čo sa týka Českej republiky, danou problematikou využívania a vsakovania zrážkovej vody z povrchového odtoku sa zaoberá Vyhláška ministerstva pre miestny rozvoj č. 268/2009 Z.z., v časti 2 – technické požiadavky na stavby. Jedná sa o § 6 – Pripojenie stavieb na siete technického vybavenia, kde sa v odseku 4 daného paragrafu uvádza:

Stavby, z ktorých odtekajú povrchové vody, vzniknuté dopadom atmosférických zrážok (ďalej len „zrážkové vody“), musia mať zabezpečené ich odvádzanie, pokiaľ nie sú zrážkové vody akumulované pre jej ďalšie využitie. Znečistenie zrážkovej vody z povrchového odtoku škodlivými látkami alebo ich nadmerný objem sa rieši vhodnými technickými opatreniami. Odvádzanie zrážkovej vody z povrchového odtoku sa zaisťuje prednostne vsakovaním; ak vsakovanie nie je možné, odvádza sa do povrchových vôd. Pokiaľ sa zrážková voda z povrchového odtoku nedá odviesť samostatne, odvádza sa jednotnou kanalizáciou.

V súčasnej dobe taktiež v Českej republike platí norma na vsakovanie ČSN 75 9010 – Vsakovací zařízení srážkových vod, ktorá pojednáva o spôsobe návrhu a dimenzovaní vsakovacích zariadení.

Ďalším, v našich podmienkach zatiaľ stále nie príliš využívaným spôsobom, je túto vodu zachytiť, akumulovať a následne využiť v budove ako sekundárny zdroj úžitkovej vody na vybrané účely.

Predkladaný príspevok opisuje možnosť využitia dažďovej vody v školskej budove, na základe nameraných objemov zrážkovej vody z povrchového odtoku odtekajúcej z jej strešnej konštrukcie. Dané údaje boli porovnané z teoretickými hodnotami potreby vody pre daný objekt.

2. Analýza možností využívania zrážkových vôd z povrchového odtoku v areáli univerzity

Využitie zrážkovej vody z povrchového odtoku v budovách je alternatívou zásobovania vodou popri tradičnému zásobovaniu vodou prostredníctvom verejného vodovodu.

Predpoklady na využívanie zrážkovej vody z povrchového odtoku má praktický každý stavebný objekt. Plocha povodia resp. záchytná plocha zrážkovej vody je tvorená buď strešnou konštrukciou alebo spevnenou plochou, z ktorej sa následne zrážková voda odvádza dažďovými odpadovými potrubiami do akumulačnej nádrže.

Najčastejšie sa systém na využívanie zrážkovej vody pre zásobovanie vodou využíva v rodinných domoch. Existuje viacero možností akumulácie a následného využitia zrážkovej vody ako napríklad zavlažovanie, umývanie, pranie. Pre využitie zrážkovej vody v budove je však vhodné uvažovať najmä s využitím tejto vody na splachovanie toaliet. Dôležitá je najmä potreba pitnej vody na splachovanie toaliet, čo predstavuje takmer 1/3 celkovej priemernej potreby vody. Okrem zníženia potreby vody z vodovodu, domáce využitie zrážkovej vody tiež znižuje odtok zrážkovej vody do kanalizácie a uličných vpustov a znižuje tak zaťaženie kanalizácie. Hoci plochy striech domov zahŕňajú len zlomok z celkovej plochy mestského povrchového odtoku, dokonca aj malé zásobníky znižujú tento odtok čo ma priaznivý vplyv pri odkanalizovaní území [5] [6].

Obr. 1 Zrážkomer
Obr. 1 Zrážkomer

V rámci projektov týkajúcich sa hospodárenia so zrážkovými vodami, prebieha na Stavebnej fakulte v Košiciach výskum kvality a kvantity zrážkových vôd. Výskum je zameraný na meranie prietokov zo strešnej konštrukcie do vsakovacích šácht, meranie kvality zrážkovej vody a meranie úhrnu zrážok v lokalite univerzity.

Údaje o úhrne zrážok sú merané prostredníctvom zrážkomeru umiestnenom na streche univerzitnej knižnice (obr. 1). Údaje o kvalite a kvantite zrážkových vôd sú získavané meraním prietoku a kvality vody vo vsakovacích šachtách, ktoré boli zhotovené už pred začatím výskumu a meraní v nich. Obe vsakovacie šachty sa nachádzajú v areáli Technickej univerzity v Košiciach pri budove PK6, z ktorej celkový povrchový odtok zo strešnej konštrukcie (sedlovej strechy) je odvádzaný do spomínaných dvoch vsakovacích šácht (obr. 2). [2]

Šachty sú zhotovené z betónových skruží. Všetky meracie prístroje poskytujúce údaje o prietoku sú umiestnené v týchto dvoch šachtách. Strecha je sedlového typu a má plochu cca 549 m2 (obr. 3) [1].

 
Obr. 2 Situovanie vsakovacích šácht pri budove PK6
Obr. 2 Situovanie vsakovacích šácht pri budove PK6
Obr. 3 Rozdelenie povrchového odtoku zo strechy do jednotlivých šácht
Obr. 3 Rozdelenie povrchového odtoku zo strechy do jednotlivých šácht

Celkový úhrn zrážok v mm reprezentuje teoretický objem zrážkovej vody dopadajúcej na záujmovú plochu. Úhrn zrážok je závislí na zvolenej lokalite. Priemerný ročný úhrn zrážok na Slovensku je 770 mm/rok [4].

Vo všeobecnosti systém na využívanie zrážkovej vody závisí na:

  • požadovanom objeme vody
  • úhrne zrážok
  • veľkosti záchytnej plochy

Teoretická potreba vody v budove PK6

Keďže daný objekt nemá systém deleného vodovodu, sú v článku pri porovnávaní uvažované celkové spotreby pitnej vody na všetky účely, voči reálne pritečeným objemom zrážkovej vody ako demonštrácia potencionálu tohto zdroja.

Ako bolo už spomenuté vyššie, výskum prebieha v areály technickej univerzity v Košiciach. Spomenutá budova PK6 je jednou z budov areálu univerzity. Odkanalizovanie budovy od zrážkovej vody je riešené systémom 2 vsakovacích šácht.

Budova PK6 má 20 zamestnancov a kapacita učební je pre 401 študentov. Pre túto analýzu budeme uvažovať z využitím zrážkovej vody pre splachovanie toaliet a to pre študentov 6 l/deň a zamestnancov 12 l/deň [3]. Uvažovaná denná potreba vody pre študentov bude 30 % z maximálnej kapacity. Tabuľka 1 obsahuje výpočet dennej potreby vody pre splachovanie toaliet v budove PK6 a tabuľka 2 sumarizuje mesačnú potrebu vody pre daný uvažovaný účel.

Merania prietokov začali a kontinuálne pokračujú v šachte A od marca 2011. Do šachty A je voda odvádzaná z časti strechy o ploche 212 m2 budovy PK6. Tabuľka 3 uvádza namerané objemy zrážkovej vody z časti strechy o ploche 212 m2 budovy PK6.

V marci 2012 bol výskum rozšírený o merania aj v druhej šachte B. To nám poskytuje dáta o objeme zrážkovej vody z celej strešnej konštrukcie (548,55 m2) budovy PK6. Tabuľka 4 reprezentuje namerané objemy zrážok z celej strešnej konštrukcie. (Pozn.: august 2012 je bez dát z dôvodu technickej chyby meracích prístrojov)

Tab. 1 Uvažovaná denná potreba vody v budove PK6
Potreba vody na splachovanie toaliet v budove PK6 Qwc
Zamestnanci20 osôb12 l/osoba.deň240 l/deň
Študenti120 osôb6 l/ osoba.deň720 l/deň
960 l/deň
0,96 m3/deň
Tab. 2 Uvažovaná mesačná potreba vody v budove PK6
Potreba vody na splachovanie toaliet
MesiacPracovné dniQwc [m3/deň]Qwc [m3/mesiac]
Január200,9619,2
Február200,9619,2
Marec230,9622,08
Apríl190,9618,24
Máj220,9621,12
Jún220,9621,12
Júl200,9619,2
August220,9621,12
September200,9619,2
Október210,9620,16
November200,9619,2
December210,9620,16
240 m3/rok
Tab. 3 Objem zrážkovej vody pritečenej do šachty A – z 212 m2 strechy
DátumObjem zrážkovej vody pritečenej do šachty A –
z 212 m2 strechy [m3]
Marec 20117,38
Apríl 20111,47
Máj 201123,29
Jún 201123,45
Júl 201136,18
August 20116,47
September 20113,97
Október 20113,23
November 20110
December 20119,75
Január 20123,22
Február 20120,32
Marec 201214,48

Tabuľka 5 obsahuje namerané objemy zrážkovej vody zo strechy budovy PK6 (212 m2) s porovnaním potreby vody pre splachovanie toaliet. Z tabuľky 5 vyplýva, že hoci objem vody nie je z celej strešnej konštrukcie bola by požiadavka na uvažovanú potrebu vody v niektorých mesiacoch zaistená.

Tabuľka 6 obsahuje namerané objemy zrážkovej vody z celej strechy budovy PK6 (548,55 m2) s porovnaním potreby vody pre splachovanie toaliet.

Tab. 4 Objem zrážkovej vody pritečenej do oboch šácht – z celej strešnej konštrukcie 548,55m2
DátumObjem zrážkovej vody pritečenej do šácht A+B
z celej strešnej konštrukcie 548,55 m2 [m3]
Apríl 201226,72
Máj 201210,91
Jún 201240,75
Júl 201241,56
August 2012
September 201217,93
Október 201236,47
November 201216,94
December 201212,05
Január 201317,92
Február 201315,5
Marec 201316,77
Apríl 20139,77
Máj 201330,55
Jún 201330,17
Júl 201336,63
August 20133,78
September 20138,94
Október 201313,72
November 201338,39
December 20131,27
Január 201410,9
Február 201412,4
Marec 20148,3
Apríl 201413,3
Máj 201444,9
Jún 201412,6
Júl 201413,9
August 201420,8
September 2014
Október 2014
November 20144,1
December 20144,7
Január 201522,9
Február 20158,9
Marec 20154,8
Apríl 20152,1
Máj 201519,9
Jún 201511,0
Júl 201523,3
August 20153,9
September 20154,1
Október 201535,6
November 20157,9
December 20152,2
 
Tab. 5 Objem zrážkovej vody pritečenej do šachty A – z 212 m2 strechy
DátumQwc
[m3/mesiac]
Skutočný objem vody
[m3]
Prebytok/nedostatok vody
[m3]
Marec 201122,087,38−14,7
Apríl 201118,241,47−16,77
Máj 201121,1223,29+2,17
Jún 201121,1223,45+2,33
Júl 201119,236,18+16,98
August 201121,126,47−14,65
September 201119,23,97−15,23
Október 201120,163,23−16,93
November 201119,20−19,2
December 201120,169,75−10,41
Január 201219,23,22−15,98
Február 201219,20,32−18,88
Marec 201222,0814,48−7,6
Tab. 6 Objem zrážkovej vody pritečenej do oboch šácht – z celej strešnej konštrukcie 548,55 m2
DátumQwc
[m3/ mesiac]
Skutočný objem vody
[m3]
Prebytok/nedostatok vody
[m3]
Apríl 201218,2426,72+8,48
Máj 201221,1210,91−10,21
Jún 201221,1240,75+19,63
Júl 201219,241,56+22,36
August 201221,12
September 201219,217,93−1,27
Október 201220,1636,47+16,31
November 201219,216,94−2,26
December 201220,1612,05−8,11
Január 201319,217,92−1,28
Február 201319,215,5−3,7
Marec 201322,0816,77−5,31
Apríl 201318,249,77−8,47
Máj 201321,1230,55+9,43
Jún 201321,1230,17+9,05
Júl 201319,236,63+17,43
August 201321,123,78−17,34
September 201319,28,94−10,26
Október 201320,1613,72−6,44
November 201319,238,39+19,19
December 201320,161,27−18,89
Január 201419,210,9−8,3
Február 201419,212,4−6,8
Marec 201422,088,3−13,78
Apríl 201418,2413,3−4,94
Máj 201421,1244,9+23,78
Jún 201421,1212,6−8,52
Júl 201419,213,9−5,3
August 201421,1220,8−0,32
September 201419,2
Október 201420,16
November 201419,24,1−15,1
December 201420,164,7−15,46
Január 201519,222,9+3,7
Február 201519,28,9−10,3
Marec 201522,084,8−17,28
Apríl 201518,242,1−16,14
Máj 201521,1219,9−1,22
Jún 201521,1211−10,12
Júl 201519,223,3+4,1
August 201521,123,9−17,22
September 201519,24,1−15,1
Október 201520,1635,6+15,44
November 201519,27,9−11,3
December 201520,162,2−17,96

Keďže ako bolo už vyššie spomenuté, v budove nie je delený vodovod, v tabuľke č. 7 je numericky vyčíslené porovnanie celkovej spotreby pitnej vody na všetky účely v danej budove s objemom pritečenej dažďovej vody počas jednotlivých mesiacov. Tabuľka tak znázorňuje vysoký potenciál tohto zdroja vzhľadom na to, že v niektorých mesiacoch je objem pritečenej dažďovej vody vyšší ako je celková spotreba pitnej vody v danom mesiaci. Pri zavedení zdroja dažďovej vody do danej budovy by bol samozrejme potrebný nižší objem danej vody, keďže by dažďová voda bola využívaná len napríklad na splachovanie toaliet.

Tab. 7 Namerané hodnoty pritečenej dažďovej vody v porovnaní s celkovou spotrebou pitnej vody na všetky účely v danej budove
MesiacObjem pritečenej dažďovej vody z plochy 548,55 m2
[m3]
Celková spotreba pitnej vody na všetky účely v budove
[m3]
Pretytok/nedostatok vody
[m3]
Január 201410,910,9
Február201412,46,06,4
Marec 20148,318,0−9,7
Apríl 201513,314,0−0,7
Máj 201444,914,030,9
Jún 201412,615,0−2,4
Júl 201413,99,04,9
August 201420,86,014,8
September 20144,0
Október 201411,0
November 20144,123,0−18,9
December 20144,717,0−12,3
Január 201522,9814,9
Február20158,911−2,1
Marec 20154,813−8,2
Apríl 20152,110−7,9
Máj 201519,923−3,1
Jún 201511,012−1,0
Júl 201523,3914,3
August 20153,930,9
September 20154,19−4,9
Október 201535,6728,6
November 20157,98−0,1
December 20152,231−28,8

Vhodným riešením pre budovy je návrh objemu retenčného zásobníka na dobu 2–3 týždne. V súčasnej dobe je dažďová voda z daného objektu odkanalizovaná do vsakovacích zariadení vo forme vsakovacích šácht. V prípade zavedenia systému využívania dažďovej vody v danom objekte, by po stavebnej úprave boli možným riešením spôsobu retencie a následného využitia tejto vody v objekte.

Záver

Ako bolo spomenuté v úvode, využívanie zrážkovej vody z povrchového odtoku v objektoch nie je v podmienkach Slovenska a Čiech ešte veľmi zaužívané ako povedzme v krajinách západnej Európy, Severnej Ameriky a tiež v krajinách Ázie a Austrálie, kde sa v mnohých prípadoch jedná o primárny zdroj vody. Ceny vody však kontinuálne stúpajú a ľudia postupne a v čoraz väčšej miere najmä pri novostavbách, uvažujú o nejakom sekundárnom (alternatívnom) zdroji vody pre zásobovanie ich objektu. Hoci sa v našich podmienkach pri uvažovaní o alternatívnom zdroji vody jedná skôr o hľadisko šetrenia finančných prostriedkov, vo svojej podstate sa jedná aj tým pádom o šetrenie pitnej vody ako vzácnej komodity.

Atraktívnosť využívania zrážkovej vody z povrchového odtoku by určite pomohla zatraktívniť podpora zo strany štátu vo forme dotácii na vybudovanie daného systému. Jedná sa o zdroj vody, ktorého predpokladaný objem je síce ťažko odhadnúť, ale jedná sa o zdroj ktorý dopadá na strešné konštrukcie zadarmo, a má dostatočnú kvalitu ako zdroj úžitkovej vody.

V príspevku sú uvedené štatistické vyhodnotenia nameraných údajov zrážkovej vody, ktorá by mohla byť v danej budove využitá ako zdroj úžitkovej vody, napríklad na splachovanie toaliet. Vo výpočte sa uvažovalo s predpokladanou potrebou vody v budove na danú činnosť, a to pri 30% využívaní maximálnej možnej kapacity ľudí v danej budove. Celkové reálne spotreby pitnej vody v danej budove sú dokonca nižšie ako uvažovaných 30 %, a to v rámci celkovej spotreby pitnej vody, t.j. na všetky činnosti v danom objekte. Celkovo zhrnuté, budovy školského typu, predstavujú veľký potenciál využívania dažďovej vody. Jedná sa prevažne o väčšie objekty s vhodnou záchytnou plochou a primárnou spotrebou vody na splachovanie toaliet.

Poďakovanie

Článok vznikol za podpory projektu VEGA 1/0202/15 Sustainable and Safe Water Management in Buildings of the 3rd Millennium

Literatúra

  1. Markovič G., Vranayová, Z. – Infiltration as a means of surface water drainage, Košice: TU – 2013. – 137 s. – ISBN 978-80-553-1541-6.
  2. Markovič, G., Zeleňáková, M., Measurements of quality and quantity of rainwater runoff from roofs in experimental conditions – 2014. In: ICITSEM 2014: International conference on innovative trends in science, engineering and managment 2014: 12th and 13th February 2014, Dubaj, UAE. – [Bangalore]: Mudranik Technologies, 2014 P. 145–151. – ISBN 978-93-83303-19-9
  3. Markovič, G., Kaposztasova, D., Vranayová, Z., “The analysis of the possible use of harvested rainwater in real conditions at the university campus of Kosice”, Proceedings of the 2014 International Conference on Environmental Science and Geoscience (ESG '14) p. 46, March 15–17, 2014, Venice, Italy
  4. Zeleňáková, M., Purcz, P., Gargar, I. A. K., Hlavatá, H., “Research of Monthly Precipitation Trends in Libya and Slovakia”, Proceedings of the 2014 International Conference on Environmental Science and Geoscience (ESG '14) p. 46, March 15–17, 2014, Venice, Italy
  5. Coombes PJ., Kuczera G., Argue J. & Kalma JD.: An evaluation of the benefits of source control measures at the regional scale, Urban Water, vol. 4(4), 307–320, 2002a
  6. Mitchell VG., Mein RG. & Mcmahon TA.: Evaluating the resource potential of stormwater and wastewater; an Australian perspective, Australian Journal of Water Resources, vol. 2(1), pp. 19–22, 1997
 
English Synopsis
Potential of water from surface runoff as a source of non-potable water in the school building

Rainwater is largely perceived as a waste water in Slovakia and in the Czech Republic, which should be divert as soon as possible to the sewage system. For many years it was mostly only one way of drainage of buildings and paved surfaces generally called “conventional way” of drainage. This paper describes the possibility of using rainwater in the school building, on the basis of the measured volume of rainwater runoff draining from the roof construction. The data were compared with the theoretical values of the water needs for the building.

 

Hodnotit:  

Datum: 26.12.2016
Autor: Ing. Gabriel Markovič, PhD., Ústav pozemného staviteľstva, SvF, TU v Košiciach   všechny články autora
Recenzent: Ing. Zdeněk Žabička



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Google+  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcíchDiskuse (žádný příspěvek, přidat nový)


Projekty 2017

Partneři - Dešťová voda

logo MEA
logo ACO

Partneři - Voda, kanalizace

logo GRUNDFOS
logo AUSTRIA EMAIL
logo MEA
logo ASIO
logo WAVIN EKOPLASTIK
logo NICOLL ČR
 
 

Aktuální články na ESTAV.czPřevod zemědělské půdy na stavební pozemek: Jak zažádat a jaké jsou poplatkyNa kotlíkové dotace půjde v Praze dalších 23,7 milionu korunPříprava oken na zimuAirbnb chce začít stavět vlastní domy na pronájem