Nový pojem, či skôr spresnenie pojmu „premena infraštruktúry na modrú“ v modernom informačnom veku je výrazom udržateľného rozvoja spoločnosti. Správy o nedostatku vody a rekordné stúpanie teplôt v dôsledku klimatických zmien sú stále častejšie. Náklady na vodohospodárske stavby každým rokom dramaticky stúpajú. Tieto, ako aj ďalšie aspekty, nás vedú k aktívnemu využívaniu alternatívnych zdrojov vody.

Spotreba pitnej vody v slovenských domácnostiach je síce v rámci sveta priemerná až podpriemerná, ale jej využitie je nesprávne. Z výsledkov nášho dotazníka vyplynulo, že väčšina obyvateľov Slovenska je otvorených progresívnym spôsobom využívania vody. Chceme preto poukázať a informovať verejnosť o možnostiach, prínosoch a dopadoch využívania alternatívnych zdrojov vody. Environmentálne a ekonomické posúdenie využitím multikriteriálneho hodnotenia v jednotlivých navrhnutých stratégiách vody v budove objektivizuje získané výsledky. Cieľom príspevku je predstaviť možný integrovaný kolobeh vody v budove.

 

1. Úvod

Žijeme dobu s možnosťami, aké sme predtým nemali. Masívne využívanie vody inej kvality ako pitnej na úžitkové účely v budovách podporuje zachovanie prírodných zdrojov vody, a tým aj celkovú udržateľnosť. Na dosiahnutie udržateľnosti vodných zdrojov musíme citlivo zvoliť prístupy ekonomicky, environmentálne a sociálne prijateľné, bez negatívnych dopadov na budúce generácie (Obr. 1).

 

Obr. 1  Princíp zmeny stávajúceho sveta na „modrý“

 

Rozhodnutie ľudí využívať alternatívne zdroje vody môže byť ovplyvnené množstvom faktorov a príkladov horšie či lepšie navrhnutých systémov. Nekladieme si za cieľ odporučiť alebo zdiskreditovať konkrétny systém, skôr chceme poskytnúť všeobecné informácie, ktoré podporia rozhodovanie sa o využívaní alternatívnych zdrojov vody v budove a zároveň ich pre verejnosť zatraktívnia. Hlavné ciele pri zmene infraštruktúry na modrú sú:

• nutnosť zmeniť myslenie spoločnosti v oblasti využívania vody a vytvoriť spoločnosť odolnú voči suchu;
• zvýšiť informovanosť v oblasti udržateľných stratégií vody na Slovensku;
• zosumarizovať výhody využívania alternatívnych zdrojov vody;
• poukázať na potenciálne finančné aj environmentálne možnosti úspor vody a pomôcť lepšie pochopiť kolobeh vody v budove;
• predstaviť systém hodnotenia zvykov užívateľov vody v budove;
• navrhnúť kombinácie vhodných portfólií navrhovanej stratégie vody;
• zaviesť pojem riadenia rizík v manažmente vody v budove;
• zmeniť „klasický“ rodinný dom na tzv. „modrý“ výberom najvhodnejšej stratégie hospodárenia s vodou (Obr. 2).

 

Obr. 2  Princíp zmeny tradičného domu na „modrý“

 

2. Využívanie vody na Slovensku

V tomto odstavci sa obmedzíme iba na niekoľko základných faktov pri využívaní vody u nás:

• 82,2 % pitnej vody tvorí podzemná voda;
• 17,8 % pitnej vody tvorí povrchová voda;
• 8 % z celkových svetových zdrojov vody spotrebujú domácnosti;
• 145  l/os/deň je približná spotreba vody na osobu pre výpočty (každým rokom sa znižuje, podľa dostupných informácií už je reálne pod 100 l/os/deň);
• 75 % respondentov nášho dotazníka žije v rodinných domoch;
• » 970 000 je počet rodinných domov u nás;
• 840 000 000 l/deň rovná sa spotrebované množstvo pitnej vody v rodinných domoch.

 

Náš dotazník vyplnilo 200 užívateľov z rozličných oblastí; 115 z nich bolo žien, priemerný vek respondenta bol 43 rokov. Necelá polovica účastníkov bola zo Slovenska, zvyšok boli zástupcovia z celého sveta (okrem krajín EÚ napr. Japonsko, Tajwan, USA, Čína, …).

Niekoľko konkrétnych výstupov a porovnaní je uvedených na Obr. 3 – 5.

 

Obr. 3 Odpoveď na otázku: Aký typ vody využívate vo svojom dome?

 

 

Obr. 4  Odpoveď na otázku: Zvážili by ste aplikáciu udržateľných systémov pri výstavbe nového domu?

 

 

Obr.  5 Odpoveď na otázku: Zvážili by ste aplikáciu udržateľných systémov v prípade návratu investičných nákladov?

 

Pri skúmaní znalostí a potrebe o informovanosti v sledovanej oblasti sme narazili jednak na potrebu hlbšieho skúmania súvislostí vody a energie a tiež jednoznačnú potrebu zvyšovania udržateľnosti a komfortu pri využívaní vody v budovách.

 

3. Kolobeh vody v budove

V budove je možné využiť 4 typy vody, každý charakteristický vlastným kolobehom ako aj synergiou vody a energie (Obr. 6).

Druhy odpadových vôd v budove:

• Atmosférická voda – dážď (zrážková voda z povrchového odtoku) a hmla
• Sivá voda – voda z umývadiel, spŕch, vaní, výleviek, kuchynských drezov , komunálna voda bez fekálií a moču
• Biela voda – očistená sivá voda využívajúca sa na splachovanie WC, pisoárov, pranie, upratovanie a zalievanie pozemku
• Čierna voda – voda z toaliet

 

Obr. 6  Alternatívne druhy vôd pri zásobovaní budovy

 

Obr. 7  Schéma integrovaného kolobehu vody v budove

 

Dažďová a sivá voda môžu prispieť k šetreniu vody hlavne v prípadoch, kde:

• chýbajú napojenia na vodovod, chýbajú inžinierske siete;
• sú vysoké ceny za vodne a stočné;
• užívateľ chce znížiť spotrebu vody v domácnosti;
• užívateľ chce byť nezávislý od verejného zdroja vody;
• nie je iná možnosť odvádzania daného typu vôd;
• je udržateľnosť a ochrana životného prostredia životný štýl užívateľa.

 

Ako je možné systémy v budove riešiť a vzájomne poprepájať názorne ukazuje schéma na Obr. 8 a 9.

 

Obr. 8  Príklad schémy integrovaného kolobehu vody v budove

 

Obr. 9  Príklad hybridného systému zásobovania budovy vodou a odkanalizovania

 

4. Manažment vody v budove

Možnosti hospodárenia s vodou sme posúdili z hľadiska ekonomického a environmentálneho. Na to nám objektívne poslúžilo zhodnotenie prostredníctvom váhovania kritérií a návrhu vhodného algoritmu.

Pri výskume sme využili nasledovnú metodiku riešenia:

• návrh možných portfólií manažmentu vody s využitím nových stratégií zásobovania vodou (Obr. 10);
• ekonomická a environmentálna analýza možností využívania vody;
• zatraktívnenie alternatívnych zdrojov vody ako motivácie pre investora;
• úvaha životného cyklu komponentov systému 15 – 20 rokov;
• výpočet návratnosti systému;
• riešenie pokrytia nedostatku potrebných postupov pre efektívne navrhovanie takýchto systémov;
• odhadnutie neurčitosti získaného množstva vody a a jej kvality v závislosti od ročného obdobia a zvyklostí užívateľov;
• zaistenie požadovanej bezpečnej prevádzky, kontroly a riadenia systému.

 

Obr. 10  Integrovaná koncepcia hospodárenia s vodou v rámci stratégií vody na úrovni systému

 

Hoci systémy progresívneho a udržateľného hospodárenia s vodou vychádzajú rentabilnejšie u veľkých budov, potenciál využitia u obyvateľov rodinných domov na Slovensku je veľmi silný, čo vyplýva z ich početnosti.

V Európe je bežné využívať dažďovú a studňovú vodu ako úžitkovú. Sivá voda ešte nie je v našich podmienkam veľmi rozšírená, čo potvrdzuje aj chýbajúca legislatíva na navrhovanie takýchto systémov. Medzi výhody využívanie dažďových a sivých vôd radíme zníženie spotreby pitnej vody a zníženie účtov za vodu. Je potrebné si uvedomiť, že prínosy musíme merať v celkovom meradle, pretože finančná úspora síce môže vzniknúť ušetrením vody, ale môžu sa zvýšiť investície na údržbu takýchto systémov.

Problém je spojený aj so životnosťou používaných materiálov, ktorá je nižšia ako návratnosť systému (v prípade systémov na čistenie sivej vody je návratnosť 15 – 20 rokov a životnosť systému je 15 rokov). Je preto potrebné vyvíjať nové materiály a technológie, ktoré predĺžia životnosť jednotlivých komponentov. Celkové náklady na systémy sú nezaujímavé pre investorov, ktorí sa viac zaujímajú o životné prostredie ako o šetrenie na účtoch za vodu. Systémy sivých vôd sa stávajú rentabilnými v prípade, že spotreba vody prevyšuje priemernú spotrebu v budove; pri dažďových vodách je to v oblastiach s veľkým úhrnom zrážok, resp. pri obrovských plochách záchytných plôch. Všeobecne sa dá konštatovať, že systémy využívajúce sivú, prípadne dažďovú vody sa stávajú čoraz populárnejšie, preto je nevyhnutné zaoberať návrhom normy/ manuálu pre návrh systémov s dôrazom na ochranu zdravia užívateľov.

Portfólia manažmentu vody zahŕňajú tri kroky vedúce k:

• šetreniu vody a efektívnemu využívaniu vody v budovách
• využívaniu alternatívnych zdrojov vody (dažďová voda  atď.)
• recyklácia a opätovné použitie vody (sivé vody atď.)

 

Na posúdenie bolo navrhnutých 11 portfólií v 2 alternatívach (Obr. 10), ktoré nám ponúkajú možné kombinácie dostupných vodných zdrojov a na základe Saatyho metódy multikriteriálneho hodnotenia vieme ponúknuť najvhodnejšiu kombináciu pre konkrétny prípad. Prvých 8 portfólii sa viaže na budovy s možnosťou napojenia na verejný vodovod a 4 ďalšie kombinácie sú vhodné pri absencii napojenia. Každé portfólio popisuje vhodnosť kombinácie a poukazuje na ich výhody a nevýhody (Obr. 11).

 

Obr. 11  Možnosti kombinácií dostupných vodných zdrojov s elimináciou rizík

5. Manažment rizík

Neoddeliteľnou súčasťou nového prístupu integrovanej koncepcie hospodárenia s vodou v rámci stratégií vody je vypracovanie rizikového manažmentu.

Náš prístup v tejto oblasti sa dá popísať nasledovne:

sumarizácia rizík vyplývajúcich z konkrétneho navrhnutého systému a požadovanej kvality vody;

hodnotenia rizík ako celku;

ďalší vývoj a implementácia stratégií vody;

návrh stratégie, ktorá bude dôsledne plniť očakávania a predvídať možné zlyhania systému v dôsledku prirodzených príčin;

poukázanie na nutnosť štandardizácie pred rizikom so zabezpečením spoľahlivosti systémov, monitoringu a kontroly.

 

6. Diskusia

Súčasné zaobchádzanie s vodnými zdrojmi našej planéty môžeme charakterizovať ako neudržateľné. Predpokladá sa, že počas najbližších 50 rokoch sa svetová populácia zvýši o 40 až 50 %. Tento rast populácie, spolu s industrializáciou a urbanizáciou bude mať za následok zvyšujúci sa dopyt po vode s vážnym dopadom na životné prostredie.

Za pozitívny fakt je možné považovať to, že hoci sa v 20. storočí svetová populácia strojnásobila, paralelne s tým vzrástlo aj využívanie obnoviteľných zdrojov a to až šesťnásobne.

V súčasnosti čelíme kríze z nedostatku vody. Avšak táto kríza na Slovensku neznamená problém s akútnym nedostatkom vody ako zdroja, ale je problémom nevhodného zaobchádzania s ňou, čoho následkom je nepriaznivý dopad na životné prostredie.

Musíme sa snažiť o zmenu v zmýšľaní spoločnosti, aby bola v rovnováhe s prírodou. Domácnosti vo všeobecnosti konzumujú veľa vody. Mnoho popredných vedcov zaoberajúcich sa skúmaním vody potvrdilo nutnosť potreby šetrenia s vodou.

V príspevku sme vás v krátkosti previedli širokou škálou možností v hospodárení s vodou. Niektoré z týchto systémov sú staršie ako naša civilizácia, a stále sa zdokonaľujú. Projektanti by mali navrhovať progresívne riešenia, aby sa ušetrila voda, energia a nerástli celkové náklady.

Alternatívne zdroje vody nám pomáhajú odľahčiť kanalizačné systémy. Zabezpečenie prístupu k bezpečnej vode, patrí k prioritám svetových organizácií. Verejnosť očakáva, že voda bude zodpovedať požadovaným kritériám; preto, odber vzoriek na zisťovanie kvality recyklovanej vody je súčasťou rizikového manažmentu a je nevyhnutný na ochranu verejného zdravia a životného prostredia. Bolo dôležité sa zamerať na zvyklosti užívateľov, aby sme vedeli stanoviť predpokladané možnosti šetrenia s vodu v našich podmienkach. Pomocou matematických metód bol stanovený vzor užívania vody v rámci komplexného hodnotenia zvykov užívateľov v zahraničí a na Slovensku. Výsledky boli podporené aj subjektívnym hodnotením pomocou dotazníkov. V princípe sa u nás využíva pitná vody na všetky účely. Je potrebné informovať ľudí o nových možnostiach a tak šetriť vzácnu pitnú vodu.

Navrhované portfóliá stratégie využívania vody ponúkajú plán ako bojovať proti nedostatku vody (Obr. 10). Vyčíslené možnosti dovolia investorovi vidieť konkrétny prepočet na jeho projekt, čím mu pomôžu v rozhodovacom procese a najviac aj poskytnú chýbajúce informácie o daných typoch vody v budove. Každý projekt musí byť posudzovaný samostatne na základe špecifických podmienok ako (oblasť, plocha strechy, možnosti napojenia nehnuteľnosti, atď.). Výpočet návratnosti a dopadu na životné prostredie má dotvoriť celkovú predstavu o možnostiach riešenia a využívania, či recyklovania vody.

Jedným z cieľov je preto i presvedčenie investora, aby uvažoval udržateľne, a šetril vodou aj keď riešenia nebudú finančne výhodné.

 

Záver

Predstavili sme hypotézu, že aj malá zmena jedného rodinného domu na „modrý“ môže spustiť reťazec zmien nášho správania a zvykov v hospodárení s vodou. Premena rodinného domu na dom šetriaci vodou „modrý dom“ pomocou navrhnutých portfólií zabezpečí zníženie účtov za vodu. Pri jednom zo systémov (stratégia č. 4) sa ušetrí 314 litrov vody na deň a finančná úspora bude činiť 160 € (pri cenách za rok 2016).

Našou ambíciou je na základe získaných údajov dokončiť aplikácia (pre mobilné telefóny) na platforme android nazvaná „BLUE HOUSE“ na zvýšenie informovanosti verejnosti o využívaní vody v budovách a vytvorení predstavy na riešenú situáciu – projekt. Navrhnutý algoritmus po zadaní jednoduchých vstupných údajov (kraj, plocha strechy, počet obyvateľov, počet zariaďovacích predmetov, atď.) vypočíta úspory v budove, navrhne najvhodnejšiu stratégiu hospodárenia výberom vhodného portfólia a priradí značku udržateľnosti pre daný projekt z hľadiska šetrenia s vodu (škála 1 – 5 kvapiek).

 

Článok vznikol pri riešení projektu VEGA 1/0202/15 Bezpečné a udržateľné hospodárenie s vodou v budovách tretieho milénia a habilitačnej práce Intergrated Water Management at the Building Level

 

doc. Ing. Daniela Káposztásová, PhD., prof. doc. Ing. Zuzana Vranayová, PhD.
Ústav pozemného staviteľstva, Stavebná fakulta, Technická univerzita v Košiciach, Vysokoškolská 4, Košice
e-mail: daniela.ocipova@tuke.sk, zuzana.vranayova@tuke.sk