Budoucnost vodovodů a kanalizací
Informace z 37. medzinárodního sympózia CIB W062
Aktuální témata lze shrnout – úspory vody, kvalita a využití dešťové vody, opětovné využití odpadní vody, problémy s tlakovými splachovači, hluk z potrubí, vliv výtokových armatur na spotřebu vody.
Úvod
Komisia CIB W062 o Zásobovaní vodou a kanalizáciou v budovách usporiadala koncom septembra 2011 už svoje 37. medzinárodné sympózium. Za miesto konania bolo vybraté portugalské malebné mesto Aveiro.
Na podujatí odznelo 48 príspevkov 80 účastníkov zo 14 krajín. Príspevky boli rozdelené do 6 sekcií. Zborník mal úctyhodných 416 strán.
1. CIB a jej aktivity
CIB bola založená v r. 1953 ako Asociácia, ktorej cieľom bolo stimulovať a uľahčovať medzinárodnú spoluprácu a výmenu informácií medzi národnými výskumnými centrami v sektore stavebníctva. Je to skratka pre medzinárodnú radu pre výskum a inovácie v budovách a konštrukciách (International Council for Research and Innovation in Building and Construction).
Dnes je rozvinutá do celosvetovej siete cez 5000 expertov z viac ako 500 členských organizácií z výskumu, univerzít, priemyslu a vlády, aktívnych vo všetkých smeroch výskumu a inovácií budov a konštrukcií. Komisia W062 venuje pozornosť oblasti zásobovania budov vodou a odkanalizovaniu.
Ciele sympózia
Cieľom ostatného sympózia bolo poskytnúť fórum, kde si účastníci vymenili informácie o:
- Aktuálnych výsledkoch výskumu,
- Priemyselnom vývoji,
- Charakteristikách a účinnosti jestvujúcich systémov,
- Údajoch a metódach pre návrh,
- Normách a vyhláškach.
2. Témy sekcií
2.1 Využitie zrážkových vôd a opätovné použitie odpadových vôd
Úvodný blok prednášok patril piatim príspevkom z Portugalska a trom z Brazílie.
Obr. 3: Náklady a návratnosť pri využití dažďových vôd podľa Portugalcov
Obr. 4: Využitie dažďových vôd na štadióne Benfica Lisabon
Portugalci zaviedli pojem „ľahká sivá voda“ (splašková voda bez vody z kuchynských výlevok a umývačiek), ktorú v prípadovej štúdii využili na splachovanie a zavlažovanie vegetácie. Úspory 4člennej rodiny na vodnom a stočnom vyčíslili na 19,31; resp. 6člennej 28,97 €/mesiac (Obr. 3) pri cene za vodu približne rovnakej ako je v našich krajinách.
Brazílčania prezentovali návrh zásobníka dažďovej vody softvérom metódou PSO, s úvahou ako hydraulických a hydrologických, tak aj ekonomických aspektov a voľby umiestnenia; porovnávali výsledky metód z rôznych krajín a overovali ho na prípadovej štúdii administratívnej budovy s 56 kanceláriami. Ich kolegovia robili hodnotenie manažmentu dažďových vôd na zastavaných plochách softvérom SWMM, pričom sledovali kompenzáciu efektu urbanizácie priamo na zdroji. Simulovali rôzne scenáre zastavania území a ich dopad.
Portugalci informovali o metóde SAPRA na optimalizáciu spotreby vody v budovách a možnosti náhrady pitnej vody. Potrebné je pritom poznať 10ročné zrážky a nutné hľadať enviro-ekonomické benefity. Skúmali 6 rôznych budov, pričom im vychádzali veľké rozdiely v nákladoch a návratnostiach. Všeobecne sa dá 10–50 % vody nahradiť vodou sivou, resp. dažďovou pri správnej voľbe systému – veľké verejné budovy majú nižšie špecifické náklady a rýchlejšie návratnosti ako bytové (Obr. 3). Veľkú úlohu tu teda zohrá vláda, či sponzoring.
Brazílčania sledovali množstvo a kvalitu vody prvého spláchnutia zo striech rôznych materiálov (kovové, azbestové, keramické škridly). Najlepšie výsledky zaznamenali na kovových strechách, pH bolo v norme vždy, baktériu E-coli našli vo všetkých vzorkách.
Portugalci predstavili svoj prístup vo využití dažďových vôd na štadióne Benfica Lisabon s plochou striech 26 000 m2 (Obr. 4).
2.2 Zásobovanie vodou
V sekcii zameranej na zásobovanie vodou sa predstavili tri príspevky z Japonska, dva z Holandska a Portugalska, po jednom z USA, Nového Zélandu a Číny.
Čína predstavila štúdiu predikcie prestojov čerpadiel pri zásobovaní vysokých budov na bývanie vodou. Portugalci sa venovali novým materiálom a technológiám v domových vodovodoch. Holanďania overovali pravidlá návrhu špičkových zaťažení pri teplej vode v nebytových budovách modelom SIMDEUM s dobrou koreláciou (odchýlka do 15 %).
Japonci riešili prípadové štúdie a prevenciu proti korózii nehrdzavejúcich oceľových potrubí a zariadení. Americkí kolegovia priniesli nový koncept pri dimenzovaní vodovodu v budovách s ohľadom na dnešnú dobu (konzervácia vody/ energie, štítkovanie budov), keďže sa u nich nič nemenilo od r. 1940 (tzv. Hunterove jednotky pre armatúry).
Japonci radili, ako navrhnúť priamotlakový systém zásobovania vodou, pričom použili hydrologickú štúdiu 4podlažného bytového domu. WC s tlakovým splachovačom pri použití naraz s inými armatúrami nedosahuje požadovaný minimálny tlak a problémy sú aj s prietokom vody.
Zaujal nás príspevok Holanďana Waltera van der Schee o meraní produkcie hluku vo vodovodoch s ohľadom na maximálne prípustnú hladinu hluku 30 db(A). (Obr. 5 a 6)
Obr. 5: Meranie prenosu hluku z potrubí
Obr. 6: Potrubie AluPEX, ktoré nesplnilo požiadavky
2.3 Kanalizácia
Súbežne vedená sekcia o kanalizácii mala v programe 5 príspevkov z Japonska, 3 zo Škótska, po jednom z Taiwanu, Číny a Holandska.
V Taiwane navrhli model na výpočet stôk, riešili v ňom ako ovplyvňuje dĺžka voľbu systému; vychádzajú im ale veľké rozdiely pri simulácii a v reáli nevyriešili otázku, či je prítok kontinuálny alebo nie.
Škóti vylepšili simuláciu zmiešaných podmienok prúdenia v kanalizačných pripojeniach malých a stredných DN v areálovej kanalizácii.
Obr. 7: Meranie hluku od strešného vtoku podtlakovej kanalizácie
Japonci odporučili spôsob testovania tesnosti vodných zápachových uzávierok rôznych tvarov. Ďalší Japonci študovali predikčné metódy účinnosti vetrania kanalizácie vyšších budov na základe tlakov a ich kolegovia navrhli metódu skúšania výtokových charakteristík armatúr na základe historického vývoja.
Škóti vyvinuli metodológiu pre dimenzovanie dažďovej kanalizácie pri rešpektovaní budúcich klimatických zmien – tzv. generátor počasia pre UK, s určením hraničnej hodnoty intenzity zrážok s 10, 50 a 90% pravdepodobnosťou.
Ich kolegovia predstavili nový CFD hybridný model pre modelovanie kanalizácie, keďže komerčne dostupné modely sú navrhované pre mnoho aplikácií a ľahko je vybrať nesprávny, čo znehodnotí výsledky.
Holanďan predstavil fenomén prietoku sifónovým strešným vtokom – skúšanie podľa EN 1253, ASME A112. Disk na prevenciu pred vstupom vzduchu vyšiel z testov neúčinný, no našiel vzťah medzi hlukom a množstvom bublín. (Obr. 7)
Kolega z Japonska študoval vnímanie zvuku sprevádzajúceho exkréciu na toalete u mužov a žien. Na základe výsledkov vyvinul zariadenie imitujúce zvuk splachovania, ktorým v prípadovej štúdii dokázal zníženie počtu spláchnutí pri jednej návšteve záchoda z hodnoty 1,74 spláchnutí na osobu a použitie na 0,66–1,08 spláchnutí/ os.použ. (Obr. 8)
Obr. 8: Zariadenie imitujúce spláchnutie a jeho účinok na zníženie spotreby vody
2.4 Normy a predpisy, zdravotné aspekty a kvalita vody
V tejto sekcii boli zaradené dva príspevky z Brazílie, jeden z Anglicka, Portugalska a náš.
Recyklácia vody v budovách na bývanie – zdravotné problémy bol názov brazílskeho príspevku, v ktorom sa zamýšľali nad tým, či je technicky a ekonomicky možné a efektívne kontrolovať kvalitu vody a jej kontamináciu v bytovkách pri použití rozvodu nepitnej vody. Študovali 24podlažnú budovu so 144 bytmi, pričom nepitná voda bola dovedená do toaliet. Použili postup rozhodovania FMEA – Failure Mode Effect Analysis. Výsledkom bola hierarchia možných porúch a určenie rizika, napr. nedostatočná úprava sivej vody (GW) – prepojenia s čiernou vodou – podobné potrubia, nevyškolený personál, predimenzovaná čistiareň. Ďalší ich kolegovia aplikovali metodológiu predbežných analýz rizík na 10podlažný bytový dom a vyšlo im 45% potenciálne ohrozenie užívateľa pri použití sivej vody.
Angličania prezentovali pilotnú štúdiu kvantifikovania patogénov v odpadovej vode z nemocnice a pokus zistiť trasu patogénov vo vzduchu. Problémom boli suché zápachové uzávierky a potvrdila sa cesta patogénov od infikovanej osoby vo WC.
Portugalci predstavili prípadovú štúdiu bezpečnosti podzemného 51 m3 cementového zásobníka dažďovej vody, bez filtrov, bez zariadenia prvého spláchnutia a dezinfekcie, ak doba skladovania presiahla 30 dní. Aplikovali WSP monitoring kvality vody na 3 úrovniach – všetky parametre vyhovovali ako kritériám portugalským, tak i austrálskym, či kanadským.
Obr. 9: Rozdiel pri návrhu zrážok podľa rôznych noriem
2.5 Trvalo udržateľné konštrukcie a klimatické zmeny
Príspevky predstavili dvaja prednášatelia z Anglicka, dvaja z Portugalska a jeden z Japonska.
Prvý príspevok z UK sa venoval tomu, ako bude fungovať podtlaková kanalizácia v budúcej klíme – simulovali, ako sa zachová sifónová klapka. Predpoklad je, že nastanú straty tlaku, a tým aj zníženie prietoku na 1–9 l/s.
Druhý anglický príspevok z Heriot Watt University Edinburg mal za cieľ poukázať na zjednotenie metodológie návrhu pre dažďovú kanalizáciu. Numerickým modelom ROOFNET odhalili nezrovnalosti v EN 12056-3 a EN 752 pri návrhových zrážkach (Obr. 9).
2.6 Racionálne hospodárenie s vodou, energie a skleníkové plyny
Záverečná sekcia sa niesla v presile šiestich Japoncov, po jednom príspevku prispeli Brazília, Portugalsko, Taiwan a my.
Japonci napríklad hodnotili účinnosť systému CO2 tepelného čerpadla v domácnosti pri príprave teplej vody pri COP cca 3,0. Účinnosť týchto zariadení je rôzna, záleží na výbere akumulačnej nádrže – pri veľkej pri malých požiadavkách odberu COP klesá.
Ďalší prednášajúci z Japonska informoval o 4litrovom záchode s novou technológiou splachovania s menším účinkom na uzávierky (Obr. 10).
Obr. 10: Príncíp šetrného systému splachovania nádržkového a tlakového WC
Japonci ďalej hodnotili environmentálny dopad kanalizačného systému v bytových budovách určením CO2 a našli vzťah medzi čistiacim objemom ČOV a spotrebou energie. Spočítali nárast emisií v poslednej dekáde z 0,44 na 0,59 kg CO2/m3. Ďalší japonský príspevok sa venoval životnému cyklu CO2 pri hodnotení potrubia z nehrdzavejúcej ocele pre super dlhoživotný dom tzv. SI (skelet + inštalácie) vybavený špeciálnymi spojmi s tesnením z PTFE, vyžadujúcimi výmenu po 30–40 rokoch, pri kanalizácii po 50 rokoch. Spoje teraz skúmajú ohľadom environmentálneho zaťaženia metódou CASBEE, sú na začiatku modelovania.
Obr. 11: Prevádzkový rozsah klasickej/ šetriacej batérie
Ďalší Japonci skúmali účinok šetrenia teplej vody pri upravenom pákovom výtoku pre bytový dom (Obr. 11). Dokázali, že obyvatelia klasické batérie nevedia používať a pri správnej polohe sa dá ušetriť 30 % vody. Dokazovali to na 94 päťpodlažných domov tak, že ľudia nevedeli, ktorý výtok majú. Vyšiel im rozdiel 22,5 %.
Brazílčania z Univezity Sao Paulo predstavili zjednodušenú metódu vyhodnotenia emisií skleníkových plynov programom konzervácie vody PURA.
Kolegovia z Taiwanu predstavili výskum a aplikáciu systémov zelenej vody, ktoré môžu znížiť náklady na montáž systému sivej vody, ušetriť 55 % vody a znížiť emisie o 8 kg CO2 na osobu a rok (Obr. 12).
Obr. 12: Systém zachytávania a využitia zelenej vody
V tejto sekcii sme i my predniesli náš príspevok „Zavedenie kultúry šetrenia vodou v podmienkach SR“.
Obr. 13: Porovnanie času urinácie mužov a žien v Tajwane a Japonsku
Zaujal kolega z Taiwanu, ktorý robil výskum kvantity verejných záchodov na stanici metra. Vo svojom výskume porovnával čas urinácie mužov a žien v Taiwane a Japonsku (Obr. 13).
Obr. 14: Súčasné a navrhované počty pisoárov a WC mís na staniciach metra
Na základe sledovania doby státia v rade pred WC, za maximálnu určil 5 min a odvodil potrebné množstvá mís (Obr. 14).
3. CIB a jej aktivity
CIB bola založená v r. 1953 ako Asociácia, ktorej cieľom bolo stimulovať a uľahčovať medzinárodnú spoluprácu a výmenu informácií medzi národnými výskumnými centrami v sektore stavebníctva. Je to skratka pre medzinárodnú radu pre výskum a inovácie v budovách a konštrukciách (International Council for Research and Innovation in Building and Construction).
Dnes je rozvinutá do celosvetovej siete cez 5000 expertov z viac ako 500 členských organizácií z výskumu, univerzít, priemyslu a vlády, aktívnych vo všetkých smeroch výskumu a inovácií budov a konštrukcií. Komisia W062 venuje pozornosť oblasti zásobovania budov vodou a odkanalizovaniu.
4. Miesto konania
Známe ako Benátky Portugalska, Aveiro je obklopené slanými kanálmi, plážami a lagúnami a dominuje mu Centrálny kanál pretekajúci cez mesto. Spoluorganizátorom bola Aveiro University, ktorá vznikla už v roku 1973. Ďalším spoluorganizátorom bola Národná asociácia pre kvalitu TZB – ANQIP (National Association for Quality in Building Services).
Obr. 1: Pohľady na Aveiro
Obr. 2: Aveiro University, miesto konania sympózia
5. Záver
Na takýchto významných svetových podujatiach je tiež možné nájsť spoločné témy, ako aj inšpiráciu pre ďalšie výskumy. Ako najčastejší ťažiskový námet sa v príspevkoch objavovala trvalá udržateľnosť v systémoch zásobovania vodou a riešení kanalizácie.
Je potešiteľné, že ani komunita Slovensko a Česka nezaostáva za ostaným svetom. Veríme, že v budúcich ročníkoch kongresu CIB sa zviditeľníme ešte viac. Iste k tomu prispeje aj fakt, že v roku 2015 by sa malo stať miestom konania sympózia Slovensko.
Ak vás zaujal niektorý z príspevkov, môžete nás požiadať o jeho zaslanie v pdf formáte, prípadne si môžete pozrieť prezentácie prednášok a fotografií z podujatia na stránke: http://www.anqip.com/en/o-simposio
Článok vznikol za podpory projektu VEGA 1/0748/11.
Literatúra
- [1] kolektív autorov: Water Supply and Drainage for Buildings, Book of papers, CIB W062 2011, Aveiro Portugal, ISBN: 978-989-97476-0-9
The themes can be summarized as - water saving, quality and use of rainwater, reuse of waste water, problems with pressure flushing, noise from pipes, influence of outlet fittings on water consumption.
