DOBÓR SYSTEMU ZAGOSPODAROWANIA WODY DESZCZOWEJ

Analizując wyniki wykorzystania wody użytkowej, można stwierdzić, że ponad 50% zużywanej wody możemy zastąpić wodą o niższej jakości, czyli wodą deszczową. Doskonale nadaje się ona do spłukiwania toalet, na które zużywa się ok. 45 l wody na dzień, mycia podłóg oraz samochodów, gdzie tygodniowo zużywamy ponad 70 l na osobę. Do tego można dodać użytkowanie wody do prania – ok. 80 l dziennie przy 4-osobowej rodzinie. W tym wypadku, jeśli zastąpimy wodę wodociągową zwykłą deszczówką, osiągniemy mniejsze zużycie środków czystości i większą ochronę elementów pralki przed osadzaniem się kamienia, gdyż woda opadowa jest wodą miękką. Świadomość wykorzystania wody deszczowej w tak szerokim spektrum poddaje w zwątpienie dotychczasowe nawyki związane z wykorzystywaniem wody.

Jak działa system zagospodarowania wody deszczowej?

System korzysta głównie z zebranej z dachów budynków wody deszczowej. Jednak możliwe jest również gromadzenie jej z terenów utwardzonych, takich jak place, parkingi, podjazdy itp.. Woda, spływając z dachu przez układ rynien i rur spustowych, trafia do zbiornika, najczęściej zbiornika podziemnego na deszczówkę. Zwykle, nim zbiornik napełni się, woda zostaje oczyszczona poprzez filtr umieszczony na drodze spływu. Zmagazynowaną deszczówkę za pomocą pompy w zbiorniku lub w budynku pompuje się do miejsca zapotrzebowania.

Systemy gromadzenia wody deszczowej

Systemy można podzielić na dwie zasadnicze grupy: systemy ogrodowe, w których wodę wykorzystuje się do podlewania zieleni i prac ogródkowych, oraz systemy z wykorzystaniem wody w budynku. Mogą to być budynki gospodarstw domowych, ale również obiekty komercyjne i użyteczności publicznej, np. placówki medyczne, hotele, ośrodki SPA czy stacje benzynowe. 

Systemy ogrodowe zagospodarowania deszczówki

Na systemy ogrodowe składają się urządzenia pozwalające wykorzystywać wodę deszczową do celów zewnętrznych, czyli najczęściej do nawadniania terenów zielonych, a także zewnętrznych prac porządkowych czy mycia pojazdów. Do złożenia najprostszego zestawu służącego do podlewania ogrodu potrzebne są: odpowiednio dobrany zbiornik do zlewni dachu i terenu utwardzonego, filtr, pompa zasysająca i podłączony wąż ogrodowy. 

Jednym z kluczowych elementów gromadzenia deszczówki jest zbiornik. Dobór wielkości zbiornika jest kluczowym zagadnieniem w projektowaniu systemu. Zbyt mała jego objętość może spowodować, że zasób wody będzie niewystarczający do zakładanych celów, z kolei za duży zbiornik może spowodować długi okres przetrzymywania w nim wody, co negatywnie wpłynie na jej jakość. Zbiornik dobiera się zawsze indywidualnie, biorąc pod uwagę różne parametry miejsca i obiektu. Na rynku dostępnych jest wiele typów i rodzajów zbiorników, które możemy uszeregować m.in. ze względu na ich lokalizację na posesji. Chodzi o zbiorniki naziemne i podziemne. Zbiorniki różnicuje się także pod kątem objętości: naziemne posiadają zwykle możliwość zmagazynowania kilkuset litrów, a podziemne mogą mieć pojemność do kilkudziesięciu m³. Woda w zbiorniku podziemnym jest chłodna i chroniona przed rozwojem bakterii. Taki zbiornik najlepiej zaplanować przed rozpoczęciem budowy. Zbiorniki na wodę deszczową wykonywane są z różnych materiałów. Najbardziej powszechnym surowcem stosowanym w procesie wytwarzania pojemnika jest czysty granulat polietylenu (PE). Najwyższą jakość zbiorników otrzymuje się przy stosowaniu formowania rotacyjnego. Wyjątkowe parametry osiągają zbiorniki formowane monolitycznie (jeden element). Zachowują 100% wodoszczelności, są bardziej wytrzymałe na naprężenia oraz osiągają wysoką stabilność. Pojemność zbiorników monolitycznych waha się od 1500 l do 10000 l. Wysokiej klasy zbiorniki mają wzmocnioną konstrukcję, silne użebrowanie i są wykonane z dobrego surowca. Na wodę deszczową nadają się także konstrukcje betonowe, m.in. kręgi betonowe znane z budowy studni. Na początku układa się krąg i wylewa dno zbiornika. Następnie nakłada się kolejne kręgi i całość łączy specjalną zaprawą cementową z uszczelniaczem. Zakończenie zbiornika stanowi stożek z pokrywą stalową.  Jeśli planujemy podłączenie się do kanalizacji, a do tego czasu korzystamy z szamba betonowego lub z tworzywa sztucznego, dobrym rozwiązaniem jest przekształcenie takiego zbiornika w system zagospodarowania wody deszczowej. Oczywiście należy uprzednio poddać zasobnik gruntowemu czyszczeniu i dezynfekcji. 

Woda spływająca z dachów jest relatywnie czysta, porównywalnie do bezpośrednio wyłapywanej deszczówki. Jednak nim woda trafi do zbiornika, warto, aby przepłynęła przez filtr, który zatrzyma większe zanieczyszczenia mechaniczne jak liście czy gałązki. Do wyboru mamy wiele opcji filtrów, które generalnie można podzielić na zewnętrzne, czyli umieszczane przed zbiornikiem, lub wewnętrzne, czyli umiejscowione w zbiorniku. Istnieją filtry zbierające, które działają na zasadzie koszy, w których osadzają się zanieczyszczenia (w takich rozwiązaniach na użytkowniku spoczywa obowiązek okresowej kontroli filtra i opróżnianie go z zanieczyszczeń) lub osadniki filtracyjne. Istnieją również filtry przepływowe, które zanieczyszczenia odprowadzają np. do kanalizacji. Dla standardowych zestawów gromadzenia wody deszczowej stosuje się filtry przeważnie filtry koszowe. 

Aby móc wykorzystać nagromadzoną w zbiorniku wodę deszczową, potrzebna jest odpowiednia pompa. Rynek proponuje obecnie wiele rozwiązań, ale to jakie wybierzemy uwarunkowane jest przeznaczeniem wody, a więc sposobem wykorzystania deszczówki. Należy wybierać pompy wykonane ze stali szlachetnej, gdyż woda opadowa ma lekko kwasowe pH. Jednym z najprostszych rozwiązań i niewątpliwe tańszym jest przenośna pompa ogrodowa – pompa samozasysająca, umożliwiająca podlanie trawnika niewielkiego ogrodu. Minusem takiego rozwiązania jest konieczność składania i rozkładania zestawu pompy przy każdym użyciu.

Innym rozwiązaniem są pompy zatapialne. Zaletą takiego rozwiązania jest bezgłośna praca i optymalna wydajność, czyli wysokość podnoszenia i odległości pompowania wody. Takie pompy można podzielić na pompy niskiego NC oraz wysokiego DC ciśnienia. Pompy zatapialne wysokiego ciśnienia można stosować do automatycznego nawadniania terenów zielonych. W zestawach ogrodowych stosuje się pompy zatapialne wirnikowe o niskim zużyciu energii, załączane ciśnieniowo (uruchamiane podczas poboru wody), mające kilka trybów pracy. Współczesne pompy wyposażone są w system zabezpieczeń przed pracą na sucho – w wypadku braku wody pompa przestaje pracować. 

Dodatkowym wyposażeniem zestawów ogrodowych jest na przykład pokrywa z podwójnym, zintegrowanym, mosiężnym szybkozłączem do poboru wody i zabezpieczeniem przed dziećmi oraz skrzynka z automatycznie nawijanym wężem. Do korzystania z systemu ogrodowego wystarczy też zwykły wąż podłączony do pompy zasilającej strumień wody. Można wykorzystać automatyczny system nawadniania terenów zielonych lub podłączyć do kilku poborów wody na terenie posesji. System ogrodowy jest bezpieczny, a w chwili przepełnienia wodą deszczową ma kanał odpływowy, który skierowany jest najczęściej do studzienki chłonnej, kanalizacji, rowu melioracyjnego czy też systemu rozsączania skrzynkami lub studniami chłonnymi. Niestety oprócz rozsączania na własnym terenie, do którego konieczny jest grunt o dobrej przepuszczalności, dla większości sposobów odprowadzania nadmiernej wody potrzebna jest zgoda władz.

Podziemne systemy domowo-ogrodowe na wodę deszczową

Systemy domowo-ogrodowe są rozwiązaniami nieco bardziej skomplikowanymi technologicznie. Wodę deszczową najczęściej wykorzystuje się do spłukiwania ustępów, mycia podłóg, prania. Oprócz zbiornika, filtrów i pompy niezbędne jest wykonanie oddzielnych przewodów wodociągowych.

Zaprojektowanie dodatkowych przewodów obsługujących zasilanie wody deszczowej do docelowych odbiorników najłatwiejsze jest w fazie projektowej nowych budynków, natomiast w budynkach istniejących można wykorzystać przewody z tworzywa sztucznego. Wodę deszczową najczęściej wykorzystuje się do spłukiwania ustępów, mycia podłóg, prania. Przy wykorzystywaniu wody opadowej w budynku warto zastanowić się nad rozwiązaniem alternatywnym do pompy zatapialnej jakim jest instalowanie w garażu lub kotłowni tzw. centrali deszczowej. Jest to urządzenie zbudowane m.in. z pompy, podręcznego zbiornika na wodę miejską oraz z automatyki, która pozwala na nieprzerwaną pracę, nawet w przypadku braku wody deszczowej w zbiorniku. W takiej sytuacji centrala automatycznie przełącza się na wykorzystywanie wody wodociągowej. Dobór odpowiedniego urządzenia dokonywany jest na podstawie wymaganej wydajności oraz ciśnienia, koniecznych do obsłużenia punktów poboru wody. Dlatego ważnymi danymi już na etapie projektowania systemu są informacje na temat sposobu i kierunku wykorzystywania gromadzonej w zbiorniku deszczówki oraz o długościach i średnicach linii ssącej i tłoczącej, które będą determinować straty ciśnienia. W przypadku sporej odległości pomiędzy zbiornikiem a urządzeniem w budynku (powyżej 20 m) konieczne może okazać się zastosowanie pompy wspomagającej w zbiorniku. W obiektach komercyjnych i użyteczności publicznej urządzenie dedykowane do pompowania wody opadowej jest bardziej zaawansowane technologicznie. Zwykle posiada więcej niż jedną pompę, większy zbiornik podręczny (ok. 100 l) i bardziej rozbudowany układ sterowania. Istnieją też urządzenia składające się z panelu sterującego (wraz z awaryjnym uzupełnianiem systemu wodą wodociągową) umieszczonego w budynku. Kompletne systemy domowo-ogrodowe oferują ciągły dopływ wody niezależnie od ilości wody deszczowej w zbiorniku. Pompa zatapialna jest bardziej wydajana, natomiast centrala deszczowa jest systemem zintegrowanym w jednej skrzynce.

Elementy dodatkowe

W celu zapewnienia optymalnej jakości wykorzystywanej wody i dostosowania instalacji do indywidualnych potrzeb użytkownika, można zastosować kilka dodatkowych akcesoriów, wpływających na czystość pobieranej przez urządzenie pompowe wody. Na linii ssącej, a więc pomiędzy zbiornikiem a centralą deszczową, można zainstalować dodatkowy filtr, wypełniony wkładem o otworach wielkości np. 25 μm lub węglem aktywnym, który zniweluje nieodpowiednie parametry wody, takie jak zapach, barwa, mętność. Dla najbardziej wymagających użytkowników przewidziano również montaż filtrów UV. Te urządzenia sterylizują wodę pod kątem żyjącej w niej fauny bakteryjnej. Linia ssąca może być zakończona w zbiorniku koszyczkiem ssawym, który zatrzyma ewentualne zanieczyszczenia mechaniczne. Jeżeli koszyczek będzie dodatkowo podwieszony na pływaku, to pompa zacznie pobierać wodę z powierzchni o kilkanaście centymetrów poniżej lustra wody, na którym to mogą unosić się frakcje lżejsze od wody, np. pyłki roślin. Wpływająca do zbiornika woda kierowana jest przez tzw. uspokojony wlew w stronę dna zbiornika, jednak strumień nie wpada bezpośrednio na dno, ale płynie nad nim, w wyniku czego nie zaburza zbierających się przy dnie osadów, które tworzą się z substancji cięższych od wody. Ze względu na nierównomierność opadów, zbiornik może się okresowo przepełniać. Warto wyposażyć go więc w przelew awaryjny, który będzie kierował nadmiar wody np. do układu rozsączania w gruncie lub do kanalizacji. Syfon przelewowy uniemożliwia przedostawanie się do zbiornika, a dalej na posesję nieprzyjemnych zapachów z kanalizacji, a także może zawierać zabezpieczenie przed gryzoniami. Istnieje również szereg elementów ułatwiających korzystanie z wody opadowej, np. wąż ogrodowy zwijający i chowający się w rurze wznoszącej zbiornika, pompa zasilana energią słoneczną czy dekoracyjny punkt poboru wody. Natomiast ryglowane pokrywy zabezpieczają przed niekontrolowanym otwarciem, np. przez dzieci.

Projektowanie wielkości zbiornika

Podstawą systemu jest zbiornik.  Dobór wielkości zbiornika jest kluczowym zagadnieniem w projektowaniu systemu. Zbyt mała jego objętość może spowodować, że zasób wody będzie niewystarczający do zakładanych celów, z kolei za duży zbiornik może spowodować długi okres przetrzymywania w nim wody, co negatywnie wpłynie na jej jakość. Zbiornik dobiera się zawsze indywidualnie, biorąc pod uwagę wysokość opadów, wielkość i rodzaj powierzchni zlewni przechwytującej deszcz, sprawność urządzeń filtrujących.

Obliczanie uzysku wody

V = H · A · s · f [l]

Gdzie:
H – wysokość opadu [m²],
A – powierzchnia dachu w rzucie poziomym [m²],
s – współczynnik spływu,
f – sprawność filtra.

Aby otrzymać dzienny przychód deszczówki wynik należy podzielić przez 365.

Wysokość opadów H jest zależna od położenia inwestycji i regionu kraju. Aby określić sumę rocznych odpadów (wartość średnia wieloletnia) dla regionu lub miasta warto skorzystać z informacji meteorologicznej prezentowanej na stronach Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej.

Współczynnik spływu s zależny jest od materiału z jakiego został wykonany dach. Wielkości jakie należy przyjmować przedstawia poniższa tabelka.

Wartość sprawności filtra zależy od jego jakości. Nowoczesne filtry samoczyszczące osiągają sprawność od 0,85 do 1. 

Obliczanie zapotrzebowania na wodę deszczową

Zbiorniki na wodę deszczową projektuje się tak, aby mogły magazynować zapas przez określoną liczbę dni bez opadów. Przyjmuje się najczęściej okres 21 dni. W związku z tym wartość łącznego zapotrzebowania na wodę budynku należy pomnożyć razy tą wartość.

Mając obliczone wartości zapotrzebowania na wodę deszczową oraz ilość wody możliwej do uzyskania można z powodzeniem dobrać zbiornik na wodę deszczową z katalogów producentów.