A szerző a cikkben a PTE Műszaki és Informatikai Karán készített szakdolgozatából a gyakorlat számára érdekes részeket emeli ki. A szakdolgozatot a MÉGSZ diplomadíjjal jutalmazta.
A téma aktualitása
Napjaink szélsőséges időjárási jelenségei egyre erőteljesebben rávilágítanak arra, hogy a csapadékvíz-kezelés kérdése már nem tekinthető pusztán vízelvezetési feladatnak. A rövid idő alatt lehulló, nagy intenzitású csapadékesemények egyre gyakrabban megközelítik vagy meg is haladják a meglévő hálózatok kapacitáshatárait, miközben az elhúzódó száraz időszakok és a növekvő vízigények az ivóvíz mint erőforrás felértékelődéséhez vezetnek.
Az épületgépészeti tervezésben ennek következtében egyre nagyobb hangsúlyt kap a vízgazdálkodás komplex szemlélete, amely a csapadékvíz biztonságos összegyűjtése mellett annak helyben történő hasznosítását, valamint az épületen belül keletkező szürkevíz újrafelhasználását is magában foglalja. A cél nem csupán a közcsatorna tehermentesítése, hanem az ivóvíz-felhasználás csökkentése és az épületek üzemeltetési hatékonyságának javítása.
A korszerű csapadék- és szürkevíz-hasznosító rendszerek kialakítása ezért ma már szerves része az épületgépészeti tervezésnek, különösen olyan funkciójú épületek esetében, ahol a nem ivóvíz-minőségű víz iránti igény folyamatosan és jelentős mennyiségben jelentkezik.
A csapadékvíz- és szürkevíz-hasznosítás szerepe
Az integrált vízgazdálkodási szemlélet gyakorlati megvalósításának alapját az adja, hogy az épületek teljes vízfelhasználásán belül jelentős arányt képviselnek azok a fogyasztók, amelyek nem igényelnek ivóvíz-minőségű vízellátást. Ilyen területek:
– WC-öblítés,
– öntözés,
– takarítás,
– technológiai vízfelhasználás egyes területei.
Megfelelő rendszer kialakítása esetén a nem ivóvíz-minőségű igények akár 30-50%-a csapadék- és szürkevízzel pótolható, ami jelentős üzemeltetési költségcsökkentést eredményez. A csapadékvíz és a szürkevíz együttes kezelése különösen hatékony, mivel a csapadékvíz időben változó rendelkezésre állású, a szürkevíz viszont folyamatosan keletkezik. A csapadék- és szürkevíz együttes alkalmazása így nemcsak víztakarékossági, hanem üzemeltetési biztonsági szempontból is előnyös.
Rendszerfelépítés és főbb elemek
A csapadékvíz gyűjtése
A csapadékvíz a tetőfelületekről – jelen esetben vákuumos (pl. Geberit Pluvia) rendszerrel – kerül összegyűjtésre és a tárolórendszerbe vezetésre. A tényleges hasznosíthatóság szempontjából kulcsfontosságú, hogy a víz már a gyűjtés során megfelelő előkezelést kapjon.
Előkezelés
A csapadékvíz tárolása előtt szükséges a durva szennyeződések (levelek, hordalék) leválasztása, a finomszűrés (1 mm alatti részecskék) és az első öblítés (first flush) elkülönítése. Szürkevíz esetén a mechanikai szűrés és a zsírok, lebegő anyagok eltávolítása az előkezelés feladata. Az előkezelés minősége közvetlenül befolyásolja a rendszer karbantartási igényét és az utókezelés szükségességét.
Tárolás és hidraulikai kiegyenlítés
A rendszer hatékony működésének egyik kulcseleme a megfelelően méretezett tároló. A csapadékvíz tárolótérfogatának meghatározásához az MSZ EN 16941-1:2024 szabvány áll rendelkezésünkre, mely szerint figyelembe kell venni:
– az éves csapadékmennyiséget,
– a tetőfelület nagyságát,
– a várható felhasználási igényeket,
– a száraz időszakok hosszát.
A tárolótérfogat helyes meghatározása alapvetően befolyásolja a rendszer hatékonyságát, mivel az alulméretezett tároló jelentősen korlátozza a hasznosítható vízmennyiséget. A tárolótérfogat meghatározása a rendszer hatékonyságának egyik legkritikusabb pontja. Szürkevíztartályt is méretezhetünk a fenti szabvány szerint, itt azonban kisebb térfogat is elegendő, amely a napi termeléshez van igazítva, és a csúcsterhelések kiegyenlítésére is szolgálhat, amennyiben a csapadékvíz-tárolóval össze van kötve.
Utókezelés és vízminőség
A felhasználás céljától függően különböző utókezelési lépések szükségesek:
– ülepítés,
– szűrés (homokszűrő),
– fertőtlenítés (pl. UV).
Szürkevíz esetében különösen fontos a mikrobiológiai terhelés csökkentése és a szaghatások megelőzése. A rendszerek tervezése során alapkövetelmény a teljes fizikai elkülönítés az ivóvízhálózattól, valamint a visszafolyás elleni védelem biztosítása.
Az újrahasznosított víz elosztóhálózata
Az újrahasznosított víz külön, úgynevezett nemivóvíz-hálózaton keresztül kerül elosztásra az épületben. Tervezés és kivitelezés szempontjából fontos, hogy egyértelműen jelölve legyen a rendszer (színkódolás), visszafolyásgátlót alkalmazzunk, és amennyiben a tartály kiürülne, úgy legyen lehetőség átváltani automatikusan ivóvízre. Az automatikus átváltás kialakítása gyakori hibaforrás, ezért megbízható és ellenőrizhető kialakítás szükséges, melyek az alábbiak által biztosíthatók:
- teljes fizikai elkülönülés az ivóvízhálózattól (szabadkifolyás- vagy visszafolyásgátló rendszer),
- automatikus átváltás az üzembiztonság érdekében (pl. szintérzékeléssel vezérelve),
- vízminőség szerinti prioritás (szürkevíz – csapadékvíz – ivóvíz),
- ellenőrizhetőség és karbantarthatóság,
- a meghibásodás biztonságos kezelése.
Esettanulmány – Viale Boutique Hotel, Villány
Az alábbi esettanulmány egy kis léptékű, de komplex szállodai rendszer példáján mutatja be a csapadék- és szürkevíz-hasznosítás gyakorlati tervezési kérdéseit.
A konkrét tervezés/méretezés sosem egyszerű feladat, hiszen az adatok többsége nem áll rendelkezésre. Nem csak beruházói oldalról, de a szabványban előírt számítási metódushoz szükséges adatok jelentős része sem áll rendelkezésre, vagy nehéz hozzájuk jutni, így más, közeli országok bevált adatai alapján lehet számolni vagy következtetéseket, átlagokat vonni. Ennek megfelelően alul- és túlméretezések is könnyen előfordulhatnak, főleg adott év csapadékmennyiségének függvényében.
Ilyen szempontból sok ország előttünk jár a szabványosítás terén, hiszen nemcsak átveszik az egységes normákat, hanem ahhoz az adott országra vonatkozó adatokkal is kiegészítik, segítve ezzel a hibák kiküszöbölését a mérnöki munka során. Ebben – és sok egyéb aspektusban – van még hova fejlődnie a magyar szabványrendszernek és a rendelkezésre bocsátott adatoknak.
Az említett szabvány különbséget tesz szürkevíz (grey water) és könnyű szürkevíz (light grey water) között. Szürkevíznek nevezi a háztartási szennyvizet, kivéve a WC-ből és piszoárból származó szennyvizet, míg a könnyű szürkevíz nem tartalmazhat konyhai és a mosógépből származó szennyvizet sem.
Amennyiben minden szürkevizet szeretnénk újrahasznosítani, akkor számolnunk kell azzal, hogy a kezelés során széles körű technológiai megoldásokat kell alkalmazni, hiszen a konyhai zsíros szennyeződések vagy a mosás során felhasznált vegyszerek mind-mind megjelennek az összegyűjtött és újrahasznosításra váró vízben, ami jelentősen megdrágítja az eljárást és a rendszer kiépítésének költségeit. Ugyanez igaz a hotel épületen kívüli, de burkolt felületeire, amelyeken jellemzően gépjárművekkel közlekednek, ahonnan különböző olajszármazékok kerülnek a felületekre. Ugyan léteznek jó minőségű olaj- és zsírfogó berendezések, de ezek karbantartásigényesek, és ha ez elmarad, akkor elég nehéz és költséges feladat a különböző TPH-származékok (total petrol highness – olajszármazékok teljes mennyisége) eltávolítása a vízből.
Ennek megfelelően a hotelben tervezett rendszer a tetőn összegyűlő csapadékvíz és a mosdókból, zuhanyzókból származó könnyű szürkevíz hasznosítására van kialakítva. A padlóösszefolyók lehetnének még potenciális szürkevízforrások, de ezek jellemzően vészmegoldások, amennyiben valahol dugulás/túlfolyás keletkezik, így az ide bekerülő szennyezett víz megfelelő minősége sem biztosítható, így ezeket nem érdemes a rendszerhez csatolni.
Méretezéshez használt alapadatok:
– szintek száma a hotelban: 2 (földszint + emelet);
– szobaszám: 30 darab 2 fős, mindegyik saját fürdőszobával;
– a tető kialakítása: lapos tető, vákuumos csapadékvíz-elvezetéssel;
– vízgyűjtő mérete a tetőn: 825 m2;
– a telek mérete: 6440 m2, ebből öntözendő terület 2120 m2.
A csapadékvíz-tároló méretezését a szabvány szerinti egyszerűsített módszer alapján végeztem, amely szerint a beépítendő tárolókapacitást az éves nemivóvíz-vízigény vagy az éves csapadékvíz hozam közül a kisebbik alapján kell meghatározni.
A vízgyűjtőfelület nagyságával (825 m2), az éves átlagos csapadékmennyiséggel (764 mm), a lefolyási tényezővel (0,9), a hidraulikai kezelés hatásfokával (0,9) számolva az elméleti éves csapadékhozam:
825 x 764 x 0,9 x 0,9 = 510 543 liter/év
A tároló méretezése az éves csapadékvíz-hozam és az éves nemivóvíz-vízigény közül a kisebbel számolva a következőképpen adódik ki:
ahol dd = 20 nap, ez a száraz időszak hossza.
A szükséges hasznos tartályméret tehát 27 975 liter, vagyis 28 m3-es tartályra van szükség a csapadékvíz gyűjtésére.
A szürkevíz napi mennyisége átlagos, 60%-os foglaltság esetén kb. 1800 liter/nap, míg teljes kihasználtság mellett kb. 2700 liter/nap. A WC-öblítési igény napi szinten nagyjából 1500 liter, így a keletkező szürkevíz mennyisége képes biztosítani az állandó vízigényt.
A szürkevíztároló méretének meghatározásakor figyelembe kell venni az egyenetlen keletkezést, a pufferigényt, valamint a minimális üzemi vízszintet és az iszapzónát. Ezek alapján indokolt a 3 m3-es tartály alkalmazása. Ez a méret optimális üzemet biztosít, hiszen a csúcsterhelést is megfelelően ki tudja szolgálni, és lehetővé teszi, hogy a pluszban keletkező szürkevíz a túlfolyón keresztül a 28 m3-es csapadékvízgyűjtő tartályba átfolyjon.
Mivel a rendszerben két külön tartály kerül kialakításra, ezért mindkettőhöz külön szivattyú és vezérlés szükséges. Ez növeli a beruházási költségeket, ugyanakkor biztosítja a hotel számára a megfelelő vízmennyiség folyamatos rendelkezésre állását. Fontos megjegyezni, hogy a keletkező szürkevíz mennyiségét nem a csapadékvízgyűjtő tartály méretéhez kell hozzáadni, hanem a vízmérleghez, mert ez felesleges túlméretezést okozna.
A 2120 m2-es zöld terület öntözéséhez naponta nagyjából 5,3 m3 víz szükséges, amely a vegetáció fajlagos vízigénye és az öntözési időszak alapján határozható meg. A rendelkezésre álló szürkevíz mennyisége ezt nem fedezi teljes mértékben, így a hiányzó vízmennyiséget külső forrásból (ivóvízhálózat vagy kút) szükséges biztosítani.
Ha összevetjük a nem csapadékos napok számát és a napi vízhiány mennyiségét, akkor kijön az éves vízhiány mértéke. Ezt kivonva az éves nemivóvíz-vízigényből kiszámolható, hogy ideális esetben mekkora vízmennyiség gyűjthető össze és hasznosítható újra a csapadékvíz és a szürkevíz gyűjtésével. A kalkulált adatok alapján:
– az éves szürkevízigény 1054 m3,
– a vízhiány mértéke 585 m3,
– megtakarítható mennyiség 469 m3 az ivóvíz felhasználásból.
Vagyis az éves ivóvízigény 44,5%-át tudjuk kiváltani a WC-öblítéseket és az öntözést figyelembe véve. Megfelelő méretezés mellett a szürkevíz képes fedezni az állandó igényeket, míg a csapadékvíz az időszakos fogyasztásokat.
A csapadékvíz/szürkevíz-hasznosító rendszerek gazdaságossági szempontjai
A hasznosító rendszerek gazdaságosságát alapvetően három tényező határozza meg:
– beruházási költség,
– vízdíj-megtakarítás,
– karbantartási költségek.
A hotelben tervezett rendszer becsült beruházási költsége 10 millió forint nagyságrendű, a vízdíjak alapján az éves megtakarítás kb. 740 ezer forint, amely alapján az egyszerű megtérülési idő kb. 10 év. Fontos megjegyezni, hogy a gazdaságosság és a megtérülés jelentősen javul nagy vízigényű épületek esetén, növekvő vízdíjak esetén vagy fenntarthatósági minősítés megszerzésekor.
Hosszú távú működés szempontjából kulcsfontosságú a rendszer karbantartása, amely a következőket foglalja magában:
– szűrők rendszeres tisztítása,
– tartályok iszapolása,
– szivattyúk ellenőrzése,
– vízminőség folyamatos monitoringja.
Az ilyen rendszerek meghibásodásának leggyakoribb oka a nem megfelelő karbantartás.
Tipikus tervezési hibák
A gyakorlatban a következő tipikus tervezési hibákkal találkozhatunk:
– alulméretezett csapadékvíz-tároló,
– nem megfelelő szűrési rendszer,
– hibás automatikus átváltás,
– a szürkevíz túl hosszú tárolása,
– a karbantartás figyelmen kívül hagyása.
Ezek elkerülése már a tervezési fázisban meghatározhatja a rendszer sikerességét.
Tervezési ajánlások
A korszerű rendszerek kialakításakor az alábbi javasolt:
– a csapadék- és szürkevíz integrált kezelése,
– a helyi meteorológiai adatok figyelembevétele,
– megfelelő tartályméretezés,
– többfokozatú szűrés alkalmazása,
– az üzemeltetési szempontok beépítése a tervezésbe,
– az automatika és biztonsági funkciók hangsúlyos kezelése.
Összefoglalás
A csapadék- és szürkevíz-hasznosítás az épületgépészet egyik dinamikusan fejlődő területe, amely interdiszciplináris megközelítést igényel. A tervezés során a hidraulikai méretezésen túl építészeti, környezetvédelmi és épületüzemeltetési szempontokat is figyelembe kell venni, valamint a gazdaságossági kérdések értékelése is elengedhetetlen.
A megfelelően kialakított rendszerek nemcsak környezetvédelmi, hanem gazdasági szempontból is indokoltak. A gyakorlati tapasztalatok azt mutatják, hogy a sikeres megvalósítás kulcsa a komplex tervezési szemlélet, amely a vízgyűjtéstől a felhasználásig minden rendszerelemet egységesen kezel.
A rendszerszintű tervezés és a megfelelő adatok alkalmazása hozzájárul az épületek fenntarthatóbb működéséhez, miközben támogatja a vízkörforgás helyreállítását és az erőforrások hatékonyabb felhasználását.
Kránicz Ildikó
2014-ben végzett a Pécsi Tudományegyetem geográfus mesterszakán, terület- és településfejlesztés szakirányon. Tanulmányai során fél évet Erasmus-ösztöndíjjal Hollandiában töltött. Szakmai pályafutását vízkezelési és szivattyúzástechnikai területen kezdte. 2019 óta a Geberit munkatársa, ahol értékesítési és műszaki tanácsadóként dolgozik. Épületgépész mérnök tanulmányait 2022–2026 között, munka mellett végezte el, szintén a PTE-n.
Irodalomjegyzék
[1] MSZ EN 16941-1:2024 Nem iható víz helyi szállítórendszerei. 1. rész: Rendszerek a csapadékvíz felhasználására
[2] Eördöghné dr. Miklós Mária:A csapadékvíz-gazdálkodás ökologikus eszköze: a zöldtető. Magyar Installateur, 26. évf. 2016. november–december, 30–33. o.
[3] Eördöghné dr. Miklós Mária:A zöldtető szerepe a csapadékvíz-gazdálkodásban. II. Országos Települési Csapadékvíz-gazdálkodási Konferencia NKE VTK Baja, 2019. november 21., konferenciakötet.
Kiemelt kép: Canva
