Экономия воды в структуре водопотребления

В. Н. Исаев, проф. МГСУМ

М. Г. Мхитарян, доцент МГУП

Одним из основных положений реформы ЖКХ является снижение издержек производства. В системах водоснабжения, где потери воды доходят до 200–300 % от необходимых расходов, это может быть достигнуто путем рационализации водопотребления.

В настоящее время работа водопровода оценивается по фактическому водопотреблению. Водопотребление в различных зданиях изменяется в очень широких пределах – от 140 до 450 л/чел в сутки [1, 2, 3]. Оно зависит от большого числа взаимосвязанных факторов: вида потребителя, санитарно-технического оборудования, числа потребителей, этажности застройки, давления в системе, схемы и уровня эксплуатации системы и т. д.

В связи с тем, что определить влияние отдельных факторов на водопотребление сложно, оно рассматривается как единое целое: оцениваются потребность в воде и потери. При таком подходе невозможно оценить действительное состояние системы, выявить ее резервы.

Резерв водопотребления – это теоретическая величина, определяемая как разность между фактическим и идеальным водопотреблением.

Для реализации резерва необходимо создать условия, близкие к идеальным в системе, что потребует значительных материальных затрат. В тоже время определение резерва крайне важно, так  как позволяет выявить возможности экономии воды при воздействии на различные элементы системы и определить стратегию борьбы с потерями.

Для определения резерва хозяйственно-питьевого водопровода необходимо знать идеальное водопотребление, которое складывается из потребности человека в воде для санитарно-гигиенических процедур и жилищно-хозяйственных нужд.

Хозяйственно-гигиеническая потребность в воде составляет согласно [4] 75,6 л/чел в сутки (табл.).

На хозяйственно-гигиеническую потребность человека влияют климатические и социальные факторы окружающей среды, в результате чего формируется социальная потребность.

Влияние климатических факторов (температуры, влажности воздуха, климатической зоны расположения объекта, инсоляции и т. д.) на хозяйственно-гигиеническую потребность в воде незначительно: оно составляет 3–7 % [5]. Увеличение водопотребления в южных районах страны [6] обусловлено использованием воды из хозяйственно питьевого водопровода на полив. Увеличение водопотребления за счет климатических факторов несущественно.

Социальные факторы (отношение к воде, режим жизни, социальное положение, образование, возраст человека, заселенность и благоустроенность квартир, цена на воду, наличие или отсутствие учета ее расхода и т. д.) могут изменить хозяйственно гигиеническую потребность в воде на 30–40 % [6].

Отношение потребителя к воде (этика водопотребления) может быть изменено в лучшую сторону посредством разъяснительной и воспитательной работы через органы массовой информации и по месту жительства. Без мер материального воздействия это может снизить количество потребляемой воды на 2–5 % [6]. Материальное воздействие на социальные факторы путем установки квартирных водосчетчиков и регулирования ценообразования на воду может дать изменение потребности в воде на 5–10 %, особенно в первые три года.

Социальная потребность в воде человека, проживающего в современном благоустроенном здании, составляет согласно [7] 111 л/чел в сутки¹ (см. табл.).

Потребность в воде реализуется в процессе пользования водопроводом. При этом возникают потери воды (рис. 1), фактическое водопотребление значительно превышает потребность и доходит до 450 л/чел в сутки.

При вышеуказанной социальной потребности резерв водопровода составит 30–340 л/чел в сутки в зависимости от величины потерь, определяемых техническим состоянием системы.

Рисунок 1. (подробнее) Формирование водопотребления в жилом микрорайоне: 1 – ввод, 2 – водомерный узел, 3 – насосная установка, 4 – водопроводная сеть, 5 – смесительная арматура, 6 – поплавковый клапан, В1 – водонапорная линия, Т3 – горячая вода, Т4 – возвратная линия.

Потери воды (рис. 1) возникают из-за несовершенства конструкции водоразборной арматуры и избыточного давления перед ней (непроизводственные расходы), из-за нарушения герметичности арматуры и других элементов водопровода(утечка)², сливов воды.

Утечки воды определяются уровнем эксплуатации: поддержанием заданных давлений в системе, регулярным осмотром и ремонтом арматуры и других элементов системы.

Для определения составляющих потерь проведено математическое моделирование на основании обобщения исследований МИСИ им. В. В. Куйбышева, ЦНИИЭП инженерного оборудования [3],НИИКВОВ АКХ, МосжилНИИпроекта.

Результаты, приведенные на рис. 2, показывают, что давление в сети имеет определяющее значение в формировании потерь. При давлении0,4 МПа (8-этажное здание) в начале эксплуатации системы полезное водопотребление составляет 58 %, непроизводительные расходы из-за несовершенства арматуры – 15 %, производительные расходы от избыточного давления –22 %, утечка – 5 % от общего водопотребления.

При увеличении давления до 0,6 МПа эти составляющие водопотребления равняются соответственно 55, 14, 21, 10 %.

С увеличением срока эксплуатации потери воды резко возрастают (см. кривые 2, 3, 4 на рис. 2).

Рисунок 2. (подробнее) Динамика изменения водопотребления в зависимости от давления и срока эксплуатации: 1, 3, 5 – соответственно первый, третий и пятый годы эксплуатации. Цифры на чертеже показывают процентное соотношение расхода воды в зависимости от причин, отмеченных на чертеже внизу.

Как видно на рис. 2, снизить их можно несколькими путями: снижением давления в системе путем совершенствования схем водопроводов, улучшением конструкции смесительной арматуры и поплавковых клапанов, повышением их надежности.

Первый путь наиболее приемлем при реконструкции водопроводов микрорайонов. Снижения давления добиваются установкой регуляторов давления после насосных установок, на вводах в здания, в квартирах, а также автоматизацией работы насосных установок, использованием нескольких групп насосов, работающих в различные часы суток, применением регулируемого привода на насосах, установкой регулирующих емкостей (водонапорных баков), диафрагм на подводках к смесителям.

Второй путь, связанный с использованием новой, более совершенной и водосберегающей арматуры, лучше использовать при новом строительстве и капитальном ремонте зданий. Он требует значительных затрат на организацию производства новых видов водоразборной арматуры.

В зависимости от этажности зданий рекомендуется реализовать следующие мероприятия по экономии воды: для зданий малой этажности придавлении на вводе, не превышающем нормативного, наиболее эффективным мероприятием является совершенствование водоразборной арматуры; для 8–9-этажных зданий при нормативном давлении на вводе наибольшего снижения водопотребления можно достичь при ликвидации утечек через водоразборную арматуру; для зданий большей этажности наибольший эффект дает совместное устранение утечек и применение схемных решений и технических мер, направленных на снижение давления на нижних этажах; при разноэтажной застройке в первую очередь необходимо снижение давления на вводах малоэтажных зданий.

Основным мероприятием по снижению величины водопотребления для всех вышеперечисленных вариантов является уменьшение избыточных давлений.

¹ Эта величина требует уточнения на основе серьезных санитарно-гигиенических исследований.

² В горячем водопроводе имеются дополнительные потери в виде сливов охлажденной воды, но в данной работе они не рассматриваются.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Майзельс, М. П., Мордасов, М. А. Величина удельного водопотребления в жилых зданиях в зависимости от влияющих факторов [Текст] /М. П. Майзельс., М. А. Мордасов // Водопотребление и вопросы проектирования и эксплуатации систем коммунального водоснабжениия: сб. науч. тр. / ОНТИАКХ – М., 1978. – С. 63–65.

2. Шопенский, Л. А. Оценка норм водопотребления в удельный расход воды на хозяйственно-бытовые нужды в жилых зданиях [Текст]: сб. науч. тр. / Л. А. Шопенский // НИИСТ. – М., 1966. – № 21. – С. 12–13.

3. Шопенский, Л. А. Определение расчетных расходов в сетях водопроводов жилых и общественных зданий [Текст]: сб. науч. тр. /Л. А. Шопенский // НИИСТ. – М., 1969. – № 29. – С. 16–22.

4. Sheefer, R. Economic and water conservation // Water and SewageWorks, 1976. Vol. 126, №. 3. P. 24.

5. Kinnersley, D. Water use and consumption. Congress international desdestributions deau 13. Paris. General report 2, 1980. B. 1–10.

6. Camp, P. C. The analytic demand for residential water new findings //AWWA, 1978. №. 8, P. 453–458.

7. Мхитарян, М. Г. Факторы, определяющие полезное водопотребление в хозяйственно-питьевом водопроводе [Текст] / М. Г. Мхитарян //Водоснабжение и санитарная техника. – 1987. – Т. 11.