Dlaczego należy oszczędzać wodę i energię? 

Woda zajmuje 71% powierzchni naszej planety. Są to przede wszystkim otwarte zbiorniki pokrywające powierzchnię Ziemi – oceany, morza, jeziora, rzeki i stawy. Wody oceaniczne oraz morskie stanowią 97,5% zasobów wodnych świata, lecz ze względu na ich zasolenie nie nadają się do spożycia. Tylko 2,5% stanowi woda słodka nadająca się do celów pitnych. Wielkość zasobów wody słodkiej na Ziemi szacuje się na 35 mln m³. Większość krajów na świecie zmaga się z deficytem wody. Szacuje się, że ponad 1,2 mld osób ma utrudniony dostęp do wody (63% w Azji, 28% w Afryce, 7% w Ameryce Południowej i 2% w Europie), a 200 mln cierpi z pragnienia.  

Polska jest jednym z krajów europejskich o najmniejszych zasobach wody pitnej w przeliczeniu na mieszkańca. W naszym kraju na jedną osobę przypada ok. 1580 m3 wody na rok. Procesy ubożenia zasobów wód słodkich należy wiązać przede wszystkim ze zmianami klimatycznymi, głównie  naturalnymi oraz przebiegiem prądów morskich, a także działalnością człowieka. Niewielkie ogólnie zasoby wodne rozmieszczone są w Polsce nierównomiernie. Obszary deficytu wód powierzchniowych, obejmujące praktycznie cały pas Nizin środkowopolskich, związane są głównie z niedostatkiem opadów. Wielkość tych obszarów ocenia się na 38,5% powierzchni kraju.  

Woda jest jednym z najważniejszych obok powietrza składników środowiska człowieka, jest głównym składnikiem pożywienia i źródłem składników mineralnych (np. wapnia, magnezu, jodu, fluoru), jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania organizmu oraz konieczna dla przebiegu wszystkich procesów życiowych. Potrzebna jest nie tylko woda zimna, ale i woda podgrzana do odpowiedniej temperatury, zależnej od jej przeznaczenia. 

Do produkcji ciepłej wody użytkowej (c.w.u.) wykorzystuje się najczęściej źródła konwencjonalne, np. kotły opalane węglem, gazem lub olejem opałowym, a także korzysta się z sieci ciepłowniczej, gazowej lub elektrycznej. Trzeba zaznaczyć, że w warunkach polskich dominującym paliwem pierwotnym wykorzystywanym do produkcji czynnika grzewczego w systemach ciepłowniczych oraz do produkcji energii elektrycznej jest węgiel, co nie tylko zuboża krajowe zasoby paliw kopalnych, ale przede wszystkim przyczynia się do ogromnego skażenia środowiska (smogu). Spalanie paliw kopalnych, w szczególności przy produkcji energii elektrycznej w Polsce jest bowiem przyczyną emisji dwutlenku węgla CO2, dwutlenku siarki SO2, tlenków azotu NOx, pyłów i węglowodorów CmHn (np. wyprodukowanie 1 MWh energii elektrycznej, co odpowiada rocznemu jej zużyciu w gospodarstwie domowym przez jedną osobę, to emisja 1000 kg CO2 !).  

Do zaspokajania potrzeb energetycznych budynku (w tym przygotowania c.w.u.) warto zatem korzystać z odnawialnych źródeł energii (OŹE). W warunkach polskich można przede wszystkim wykorzystywać:  

• energię promieniowania słonecznego – w systemach grzewczych, stosując kolektory słoneczne oraz w instalacjach elektrycznych, stosując ogniwa fotowoltaiczne,  
• energię biomasy – w instalacjach z kotłami do spalania zrębków drewnianych lub słomy, 
• energię zawartą w środowisku naturalnym (powietrzu, wodzie i gruncie) – przez zastosowanie pomp ciepła.   

Do czego i ile zużywamy zimnej i ciepłej wody w gospodarstwie domowym (mieszkaniu)? 

Statystyczny Polak bezpośrednio zużywa ok. 92 litrów wody dziennie, ale jego ślad wodny (woda zużywana pośrednio, w konsumpcji towarów i usług) wynosi prawie 3,9 tys. litrów. Według danych GUS w Polsce największy udział w zużyciu wody ma przemysł – ok. 72%. Sektor komunalny zużywa 18% wody, a rolnictwo i leśnictwo 10%. Woda pobierana na potrzeby gospodarki i ludzi w około 80% pochodzi z zasobów wód powierzchniowych, a pozostałe 20% to woda podziemna.  

Na rys. 1 oraz w tab. 1 przedstawiono strukturę zużycia wody w gospodarstwie domowym na potrzeby bytowo-gospodarcze przypadającego na 1 mieszkańca w okresie 1 doby, a w tab. 1 również udział w zużyciu wody zimnej o temperaturze t = 10oC oraz wody ciepłej o temperaturze t = 55-60oC. 

Rys. 1. Struktura zużycia wody w gospodarstwie domowym
(Praca zbiorowa: Instalacje w domkach jednorodzinnych, Arkady, Warszawa 1986)

Tab. 1. Struktura zużycia zimnej i ciepłej wody na potrzeby bytowo-gospodarcze (NAPE: Program edukacyjno-informacyjny “Dom Przyjazny” realizowany w latach 2002 – 2012)

Jak widać ze struktury zużycia wody w gospodarstwie domowym, co najmniej 1/3 wody używana jest do spłukiwania toalet i nie musi to być woda zdatna do picia, czyli oczyszczona chemicznie i biologicznie. Można do tego celu z powodzeniem wykorzystywać wodę niższej jakości, np. wodę deszczową lub tzw. ścieki szare, czyli wodę z mycia i kąpieli. Instalacje dualne z powtórnym wykorzystaniem części wody zużytej umożliwiają, w stosunku do instalacji standardowych, obniżenie jednostkowego zużycia wody o ok. 20 ÷ 30 dm³/M^.d. Wykorzystanie ścieków szarych i wody deszczowej zmniejsza zarówno zużycie wysokiej jakości wody pitnej, jak i obciążenie systemu kanalizacyjnego ściekami. Jest to szczególnie ważne, gdy weźmiemy pod uwagę fakt, że są jeszcze miasta w Polsce, które nie posiadają własnych oczyszczalni ścieków.

W budynkach nie tylko wykorzystuje się zimną wodę, ale i wodę ciepłą o różnej temperaturze, którą uzyskuje się przez zmieszanie w baterii czerpalnej wody ciepłej z zimną w odpowiedniej proporcji (np. woda do kąpieli ma temperaturę ok. 40^oC). Warunki techniczne, jakie musi spełniać instalacja ciepłej wody użytkowej w budynkach, określają wymagania dotyczące jakości, ilości i temperatury dostarczanej ciepłej wody (55-60^oC przy wypływie z baterii czerpalnej), a także wymagania bezpieczeństwa, optymalnych wskaźników ekonomicznych oraz prostego i wygodnego użytkowania. Wymagania te określone są w Prawie Budowlanym oraz w Warunkach technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Ekonomiczna praca całej instalacji i wchodzących w jej skład urządzeń zależy w głównej mierze od kosztów wytwarzania oraz zużycia ciepła niezbędnego do produkcji ciepłej wody.

Nadmierne zużycie wody w gospodarstwie domowym wynika często z drobnych zaniedbań, np. z nieszczelności instalacji (tab. 2). Przez cieknący czy za słabo zakręcony kran po kropelce wypływa ogromna ilość wody (1 kropla/s = 0,7 dm³/h = 16,8 dm³/dobę).

Tab. 2. Przeciętne straty wody przy nieszczelnej instalacji wodociągowej
(Pawełek J.: „Termomodernizacja budynków dla poprawy jakości środowiska.” Biblioteka FPE, Gliwice 2004)

Jakie są możliwości oszczędzania wody i energii w gospodarstwie domowym?

Techniczne sposoby oszczędzania zimnej i ciepłej wody polegają na stosowaniu wodo- i energooszczędnych urządzeń w powiązaniu z kształtowaniem odpowiednich nawyków ich wykorzystywania:

1. Wodooszczędne i energooszczędne rozwiązania stosowane w kuchni, łazience i WC:

• Baterie wodooszczędne (samozamykające się i elektronicznie sterowane) – oszczędność wody nawet do 50 % przez skrócenie czasu jej wypływu, np. w przypadku baterii termostatycznych – dopiero po osiągnięciu zadanej przez użytkownika temperatury z wylewki płynie woda, w przypadku baterii przyciskowych – po naciśnięciu przycisku z baterii wypływa ustalona wcześniej ilość wody, a w przypadku baterii bezdotykowych – następuje automatyczne otwarcie wypływu wody przy zbliżeniu rąk do wylewki i automatyczne zamknięcie wypływu po cofnięciu rąk;
• Perlator – sitko o drobnych oczkach montowane na wylocie (wylewce) baterii czerpalnej zmniejszające przepływ wody i napowietrzające strumień wody (oszczędność wody 10 – 20%);
• Nowoczesne wodooszczędne pralki i zmywarki (klasy energetycznej A, A+, A++, a najlepiej A+++) – zmniejszenie zużycia wody i energii elektrycznej;
• Nowoczesne (dzielone) płuczki do misek ustępowych i pisuarów – zmniejszenie zużycia wody z 9 do 6 (3) dm³ na spłukanie, dzięki możliwości spłukania małą ilością wody;
• Montaż urządzeń pomiarowych (wodomierze mieszkaniowe) i stosowanie w budynkach rozliczeń indywidualnych kosztów zużycia wody i ciepła do podgrzania ciepłej wody – wyrabia u użytkowników (mieszkańców) nawyk oszczędzania wody i energii;
• Dobra izolacja cieplna rur na ciepłą wodę – chroni ciepłą wodę przed wychładzaniem, zanim dotrze do baterii czerpalnych;
• Wykorzystanie Odnawialnych Źródeł Energii (OŹE) do produkcji ciepłej wody użytkowej – pozwala zaoszczędzić energię nieodnawialną (np. węgiel, gaz, olej opałowy) oraz obniżyć koszty podgrzewu c.w.u., gdyż urządzenia takie jak kolektory słoneczne pobierają darmową energię słoneczną do produkcji ciepła, ogniwa fotowoltaiczne – do produkcji energii elektrycznej, a pompy ciepła wykorzystują darmową energię zgromadzoną w powietrzu, wodzie i gruncie.

2. Oszczędność wody ؘ– dobre nawyki:

• Używaj prysznica zamiast wanny (na jedną kąpiel w wannie zużywa się ok. 100 do 200 dm³ wody, a pod prysznicem 5 do 15 dm³/minutę);
• Wyłączaj wodę podczas mycia zębów, mydlenia ciała i włosów;
• Dokładnie zakręcaj zawory/baterie czerpalne zawsze, gdy nie korzystasz z wody;
• Nie używaj bieżącej wody do zmywania naczyń i spłukuj je w letniej wodzie;
• Przygotowując herbatę, nalewaj do czajnika tylko tyle wody ile potrzebujesz;
• Nie włączaj niezapełnionej pralki czy zmywarki;
• Sprawdzaj szczelność instalacji wody zimnej i ciepłej i możliwie szybko wymieniaj uszczelki na nowe.

Jaki jest koszt zużycia wody i inne składowe stosowane w rozliczeniach za wodę?

Rozliczenia za zużytą wodę są zależne od wyposażenia budynku w instalacje wewnętrzne:

1. Jeżeli budynek jest wyposażony w instalację wodociągową i nie posiada instalacji kanalizacji sanitarnej, odprowadzającej ścieki do zewnętrznej sieci kanalizacyjnej ani instalacji ciepłej wody dostarczanej centralnie z systemu ciepłowniczego, to opłata za wodę dotyczy wyłącznie kosztu dostarczenia zimnej wody przez Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji. W takim budynku woda ciepła uzyskiwana jest najczęściej przez podgrzanie wody zimnej w podgrzewaczu gazowym lub elektrycznym, a koszt jej podgrzania ujęty jest w opłacie za zużycie gazu lub energii elektrycznej.
2. Jeżeli budynek jest wyposażony w instalację wodociągową i kanalizacyjną, ale nie posiada instalacji ciepłej wody dostarczanej centralnie z systemu ciepłowniczego, to rozliczenie zawsze obejmuje zarówno koszt dostarczenia wody, jak i odprowadzenia ścieków do kanalizacji sanitarnej, których ilość ustalana jest na podstawie zużycia wody zimnej. W takim budynku, podobnie jak poprzednio, woda ciepła uzyskiwana jest najczęściej przez podgrzanie wody zimnej w podgrzewaczu gazowym lub elektrycznym, a koszt jej podgrzania ujęty jest w opłacie za zużycie gazu lub energii elektrycznej.
3. Jeżeli budynek jest wyposażony w instalację wodociągową, kanalizacyjną oraz instalację ciepłej wody dostarczanej centralnie z systemu ciepłowniczego, to płacimy zarówno za zużycie wody zimnej o temperaturze ok. 5-10^oC (w tym jest ujęte zużycie wody ciepłej), ale również za podgrzanie zimnej wody do wymaganej temperatury 60^oC w ilości zużytej ciepłej wody. Ponadto rozliczenie zawsze obejmuje również koszt odprowadzenia ścieków do kanalizacji sanitarnej, których ilość ustalana jest na podstawie łącznego zużycia wody zimnej i ciepłej.

SZANUJMY WODĘ I ENERGIĘ!

Ogólny opis zadania konkursowego

Zadanie konkursowe jest zadaniem koncepcyjno-pomiarowo-obliczeniowym i polega na przedstawieniu raportu w formie plakatu /format i technika dowolna, orientacja pionowa/ z graficznym ujęciem realizacji zadań i otrzymanych wyników.

Celem zadania konkursowego jest przedstawienie możliwości oszczędzania wody i energii potrzebnej do przygotowania ciepłej wody zużywanej przez rodzinę w okresie dnia, miesiąca i roku oraz przedstawienie tych oszczędności w przeliczeniu na rzeczywistą oszczędność finansową i propozycji możliwego wykorzystania uzyskanych oszczędności pieniężnych.

Zadaniem uczniów jest wykonanie pomiarów zużycia zimnej i ciepłej wody w przypadku braku oszczędzania i w przypadku oszczędzania wody w danym działaniu. Kolejnym etapem zadania jest przedstawienie prostego obliczenia oszczędności energii i jej kosztu, zależnego od zastosowanego źródła przygotowania c.w.u., przeanalizowanie uzyskanych wyników oraz wyciągnięcie odpowiednich wniosków.

Szczegółowy opis zadania konkursowego

Uczniowie mają wykonać porównawcze pomiary ilości i temperatury zużytej ciepłej wody oraz obliczenia ilości energii do przygotowania c.w.u. dla następujących przykładów:

Przykład nr 1

Mycie tłustych naczyń pod bieżącą wodą i mycie tych samych naczyń w zmywarce (porównanie obejmuje mycie takiej ilości tłustych naczyń, jaka mieści się w zmywarce).

Ilość wody wypływającej z baterii czerpanej nad zlewozmywakiem i jej temperaturę można zmierzyć: ilość wody przez pomiar czasu mycia naczyń oraz pomiar ilości wody wypływającej z baterii czerpalnej do naczynia ze skalą pojemności (np. wyskalowanego garnka) przez okres 20 s (mierzony stoperem) przy ustalonej (orientacyjnie) intensywności wypływu wody, natomiast temperaturę można zmierzyć termometrem (np. do kąpieli niemowląt).

Ilość wody i energii potrzebnej do mycia tych samych naczyń w zmywarce należy określić na podstawie danych technicznych zmywarki: zużycie zimnej wody oraz zużycie energii elektrycznej na cykl mycia.

Etapy wykonania zadania:

1. Określenie jednostkowego wypływu ciepłej wody z baterii zlewozmywakowej [dm³/s]. W tym celu należy dokonać pomiaru ilości wody V [dm³] wypływającej z baterii czerpalnej przez czas τ = 20 s do naczynia ze skalą pojemności i obliczyć wypływ wody wg wzoru:

gdzie:

– jednostkowy wypływ ciepłej wody z baterii zlewozmywakowej [dm³/s],

V – zmierzona objętość wody w naczyniu [dm³],

τ  – czas pomiaru τ = 20 s.

2. Pomiar temperatury ciepłej wody potrzebnej do mycia tłustych naczyń t_cw [^oC].
3. Obliczenie ilość zużytej wody do mycia naczyń V [dm³] przy uwzględnieniu rzeczywistego czasu mycia naczyń τ [s] oraz ustalonym w p. 1 jednostkowym wypływie ciepłej wody z baterii zlewozmywakowej [dm³/s] wg wzoru:

gdzie:

  V – ilość zużytej wody [dm³],

 – jednostkowy wypływ ciepłej wody z baterii zlewozmywakowej wg p. 1 [dm³/s],

τ  – czas mycia naczyń [s].

4. Obliczenie zużycia ciepła Q [kWh] do podgrzania wody zimnej do temperatury ciepłej wody potrzebnej do mycia naczyń pod bieżącą wodą wg wzoru:

gdzie:

Q – zużycie ciepła do podgrzania zimnej wody do temperatury t_cw [kWh],

V – obliczone zużycie wody w p. 3 [dm³],

ρ – gęstość wody, przyjąć ρ = 1 kg/dm³,

c_w – ciepło właściwe wody, przyjąć c_w = 4,19 kJ/(kg^.K),

t_cw – temperatura ciepłej wody zmierzona w p. 2 [^oC],

t_zw – temperatura zimnej wody, przyjąć t_zw = 10^oC.

5. Ustalenie ilości zimnej wody oraz ilości energii elektrycznej zużywanej w zmywarce na 1 cykl mycia naczyń – wartości te należy przyjąć wg danych technicznych zmywarki. Można też przyjąć przykładowe dane: zużycie wody 13 dm³/cykl i zużycie prądu 1,06 kWh/cykl.

6. Obliczyć koszt mycia naczyń pod bieżącą wodą w zlewozmywaku przy założeniu, że woda jest podgrzewana w podgrzewaczu gazowym (uwzględnić koszt zużytej zimnej wody oraz koszt zużytego gazu). Przyjąć cenę zimnej wody 5,76 zł/m³ oraz cenę dostarczonego gazu 0,22 zł/kWh.
7. Obliczyć koszt mycia naczyń w zmywarce (uwzględnić koszt zużytej zimnej wody oraz koszt zużytej energii elektrycznej). Przyjąć cenę zimnej wody 5,76 zł/m³ oraz cenę energii elektrycznej 0,70 zł/kWh.
8. Które rozwiązanie jest bardziej energooszczędne?

Przykład nr 2

Mycie zębów przy odkręconej baterii czerpalnej przez cały czas oraz mycie zębów przy użyciu wody z kubka o znanej pojemności.

Etapy wykonania zadania:

1. Określenie jednostkowego wypływu ciepłej wody z baterii umywalkowej [dm³/s]. W tym celu należy dokonać pomiaru ilości wody V [dm³] wypływającej z baterii czerpalnej przez czas τ = 20 s do naczynia ze skalą pojemności i obliczyć wypływ wody wg wzoru:

gdzie:

– jednostkowy wypływ ciepłej wody z baterii umywalkowej [dm³/s],

V – zmierzona objętość wody w naczyniu [dm³],

τ  – czas pomiaru τ = 20 s.

2. Pomiar temperatury ciepłej wody potrzebnej do mycia zębów t_cw [^oC].
3. Obliczenie ilość zużytej wody do mycia zębów V [dm³] przy odkręconej baterii czerpalnej przez cały czas mycia – uwzględnić rzeczywisty czas mycia zębów τ [s] oraz ustalony w p. 1 jednostkowy wypływ ciepłej wody z baterii umywalkowej [dm³/s] wg wzoru:

gdzie:

V – ilość zużytej wody [dm³],

– jednostkowy wypływ ciepłej wody z baterii umywalkowej wg p. 1 [dm³/s],

τ  – czas mycia zębów [s].

4. Obliczenie zużycia ciepła Q [kWh] do podgrzania wody zimnej do temperatury ciepłej wody potrzebnej do mycia zębów przy odkręconej baterii czerpalnej przez cały czas mycia wg wzoru:

gdzie:

Q – zużycie ciepła do podgrzania zimnej wody do temperatury t_cw [kWh],

V – obliczone zużycie wody w p. 3 [dm³],

ρ – gęstość wody, przyjąć ρ = 1 kg/dm³,

c_w – ciepło właściwe wody, przyjąć c_w = 4,19 kJ/(kg^.K),

t_cw – temperatura ciepłej wody zmierzona w p. 2 [^oC],

t_zw – temperatura zimnej wody, przyjąć t_zw = 10^oC.

4. Obliczenie zużycia ciepła Q [kWh] do podgrzania wody zimnej do temperatury ciepłej wody potrzebnej do mycia zębów przy użyciu kubka o znanej pojemności. Obliczenie wykonać jak w p. 3, lecz jako zużycie wody V [dm3] przyjąć objętość wody w kubku.
5. Porównać koszt mycia zębów przy odkręconej baterii czerpalnej przez cały czas oraz koszt mycia zębów przy użyciu wody z kubka. Założyć, że woda jest podgrzewana w podgrzewaczu gazowym (uwzględnić koszt zużytej zimnej wody oraz koszt zużytego gazu). Przyjąć cenę zimnej wody 5,76 zł/m³ oraz cenę dostarczonego gazu 0,22 zł/kWh. Które rozwiązanie jest bardziej energooszczędne?

Przykład nr 3

Kąpiel w wannie i kąpiel pod prysznicem.

Etapy wykonania zadania:

1. Oszacować objętość wody do kąpieli w wannie V [dm³].
2. Pomiar temperatury wody do kąpieli w wannie t_cw [^oC].
3. Obliczenie zużycia ciepła Q [kWh] do podgrzania wody zimnej do temperatury ciepłej wody potrzebnej do kąpieli w wannie wg wzoru:

gdzie:

Q – zużycie ciepła do podgrzania zimnej wody do temperatury t_cw,

V – objętość wody do kąpieli w wannie wg p. 1 [dm³],

ρ – gęstość wody, przyjąć ρ = 1 kg/dm³,

c_w – ciepło właściwe wody, przyjąć c_w = 4,19 kJ/(kg^.K),

t_cw – temperatura ciepłej wody zmierzona w p. 2 [^oC],

t_zw – temperatura zimnej wody, przyjąć t_zw = 10^oC.

4. Pomiar zużycia wody na kąpiel pod natryskiem i jej temperatury – wykonać analogiczne jak p. 1, 2 i 3 w przykładzie nr 2, tylko dla baterii natryskowej i kąpieli pod natryskiem.
5. Obliczenie zużycia ciepła Q [kWh] do podgrzania wody zimnej do temperatury ciepłej wody potrzebnej do kąpieli pod natryskiem wg wzoru jak w p. 3, gdzie:

Q – zużycie ciepła do podgrzania zimnej wody do temperatury t_cw [kWh],

V – objętość wody do kąpieli pod natryskiem wg p. 4 [dm³],

ρ – gęstość wody, przyjąć ρ = 1 kg/dm³,

c_w – ciepło właściwe wody, przyjąć c_w = 4,19 kJ/(kg^.K),

t_cw – temperatura ciepłej wody wg p. 4 [^oC],

t_zw – temperatura zimnej wody, przyjąć t_zw = 10^oC.

6. Porównać koszt kąpieli w wannie oraz koszt kąpieli pod natryskiem. Założyć, że woda jest podgrzewana w podgrzewaczu gazowym (uwzględnić koszt zużytej zimnej wody oraz koszt zużytego gazu). Przyjąć cenę zimnej wody 5,76 zł/m³ oraz cenę dostarczonego gazu 0,22 zł/kWh. Które rozwiązanie jest bardziej energooszczędne?

Przykład nr 4

Wpływ perlatora na zużycie ciepłej wody do mycia rąk nad umywalką.

Etapy wykonania zadania:

1. Pomiary ilości wody wypływającej z baterii czerpalnej przez 20 s do naczynia ze skalą pojemności przy zamontowanym perlatorze oraz po wykręceniu perlatora z baterii umywalkowej – V₁ i V₂ [dm³].
2. Określenie jednostkowego wypływu ciepłej wody z baterii umywalkowej przy zamontowanym perlatorze oraz po wykręceniu perlatora z baterii umywalkowej – i  [dm³/s] wg wzorów:

 – z perlatorem

– bez perlatora

gdzie:

– jednostkowy wypływ ciepłej wody z baterii umywalkowej z perlatorem i bez perlarora [dm³/s],

V₁ i V₂ – zmierzone ilości objętości wody w naczyniu przy zamontowanym perlatorze i bez perlatora wg p.1[dm³],

τ  – czas pomiaru τ = 20 s.

3. Pomiar temperatury ciepłej wody potrzebnej do mycia rąk t_cw [^oC].
4. Obliczenie ilość zużytej wody do mycia rąk V₁ i V₂ [dm³] przy zamontowanym perlatorze oraz bez perlatora w baterii umywalkowej – uwzględnić rzeczywisty czas mycia rąk τ [s] oraz ustalone w p. 2 jednostkowe wypływy ciepłej wody z baterii umywalkowej [dm³/s] wg wzorów:

 – z perlatorem

– bez perlatora

gdzie:

V₁ i V₂ – ilość zużytej wody do mycia rąk przy zamontowanym perlatorze i bez perlatora [dm³],

 – jednostkowy wypływ ciepłej wody z baterii umywalkowej z perlatorem i bez perlarora [dm³/s],

τ  – czas mycia rąk [s].

5. Obliczenie zużycia ciepła Q [kWh] do podgrzania wody zimnej do temperatury ciepłej wody potrzebnej do mycia rąk przy zamontowanym perlatorze oraz bez perlatora w baterii umywalkowej wg wzorów:

– z perlatorem

– bez perlatora

gdzie:

Q₁ i Q₂ – zużycie ciepła do podgrzania zimnej wody do temperatury t_cw przy zamontowanym perlatorze oraz bez perlatora w baterii umywalkowej,

V₁ i V₂ – obliczone zużycie wody do mycia rąk w p. 4 [dm³],

ρ – gęstość wody, przyjąć ρ = 1 kg/dm³,

c_w – ciepło właściwe wody, przyjąć c_w = 4,19 kJ/(kg^.K),

t_cw – temperatura ciepłej wody zmierzona w p. 3 [^oC],

t_zw – temperatura zimnej wody, przyjąć t_zw = 10^oC.

6. Porównać koszt mycia rąk przy zamontowanym perlatorze oraz po wykręceniu perlatora z baterii umywalkowej. Założyć, że woda jest podgrzewana w podgrzewaczu gazowym (uwzględnić koszt zużytej zimnej wody oraz koszt zużytego gazu). Przyjąć cenę zimnej wody 5,76 zł/m³ oraz cenę dostarczonego gazu 0,22 zł/kWh. Które rozwiązanie jest bardziej energooszczędne?

Zadanie dodatkowe

UWAGA: Wykonanie tego zadania może zastąpić jeden z podanych wyżej 4 przykładów zadania konkursowego.

Określenie średniego dobowego zużycia zimnej i ciepłej wody w mieszkaniu przez 1 osobę oraz nierówności poboru wody w poszczególnych dniach tygodnia. Obliczenie zużycia ciepła do podgrzania ciepłej wody dla okresu doby, miesiąca i roku.

Pomiary należy wykonać w mieszkaniu wyposażonym w instalację ciepłej wody dostarczanej centralnie z systemu ciepłowniczego, wyposażonej w wodomierze mieszkaniowe zimnej i ciepłej wody.

Najpierw należy sprawdzić, czy w mieszkaniu znajdują się łącznie 2 wodomierze (zimnej i ciepłej wody) zlokalizowane w kuchni, łazience lub WC, czy 4 wodomierze – po 2 wodomierze (zimnej i ciepłej wody) zlokalizowane w kuchni oraz w łazience lub WC. Odczyty wskazań wodomierzy muszą obejmować wszystkie zainstalowane urządzenia pomiarowe.

Wodomierze mieszkaniowe – zimnej (po lewej) i ciepłej wody (po prawej)

Etapy wykonania zadania:

1. Przez 8 kolejnych dni tygodnia o tej samej porze (np. od niedzieli do niedzieli włącznie o godz. 20⁰⁰) należy dokonać odczytu wskazań wszystkich wodomierzy zainstalowanych w mieszkaniu (zużycie wody podane w m³) i wyniki wpisać do poniższej tabeli pomiarowej.

Tabela pomiarowa

2. Oblicz i wpisz do tabeli pomiarowej zużycie wody zimnej i ciepłej w poszczególnych dniach tygodnia przez odjęcie od wartości wskazanej na wodomierzu w danym dniu wartości wskazanej w dniu poprzednim.
3. Jeżeli w mieszkaniu są zainstalowane 4 wodomierze, to zużycie zimnej wody i ciepłej wody w poszczególnych dniach tygodnia należy określić przez zsumowanie zużycia wody obliczonego odpowiednio dla 2 wodomierzy zimnej wody oraz dla 2 wodomierzy ciepłej wody.
4. Wykonać wykresy słupkowe zużycia zimnej wody oraz ciepłej wody w mieszkaniu w poszczególnych dniach tygodnia i przeanalizować przyczyny nierównomiernego poboru zimnej i ciepłej wody w poszczególnych dniach tygodnia.
5. Należy zsumować łączne zużycie zimnej i ciepłej w mieszkaniu w okresie tygodnia i obliczyć średnie zużycie wody przez 1 osobę dla okresu 1 doby (dzieląc przez 7 dni tygodnia i liczbę osób zamieszkujących mieszkanie). Porównać z wartością zużycia podaną w tab. 1 we wprowadzeniu i wyciągnąć wnioski.
6. Dla analizowanego mieszkania obliczyć zużycie ciepła do podgrzania ciepłej wody dla okresu doby, miesiąca i roku przez wszystkich mieszkańców.
7. Dla analizowanego mieszkania obliczyć koszt zimnej wody oraz koszt podgrzania ciepłej wody przy wykorzystaniu sieci ciepłowniczej dla okresu doby, miesiąca i roku przez wszystkich mieszkańców. Przyjąć koszt podgrzania ciepłej wody 16,60 zł/m³.

Źródła – czyli gdzie szukać wiadomości?

1. Zużycie wody w gospodarstwie domowym
2. Wymagania dla c.w.u.
3. Dlaczego oszczędzamy wodę i jak oszczędzać wodę?
4. Oszczędzanie wody
5. Jak oszczędzać ciepło do podgrzania ciepłej wody?
6. Armatura czerpalna
7. Perlator
8. Perlator – materiał wideo
9. Wodomierze
10. Cena gazu ziemnego
11. Cena energii elektrycznej
12. Cena zimnej wody

Konkluzja – czyli co z tego wynika?

Należy wyciągnąć wnioski odnośnie do porównywanych ze sobą działań w przykładach nr 1 do 4 oraz ewentualnie dotyczące zadania dodatkowego.

Jaki wpływ mają poszczególne analizowane działania na zużycie ciepłej wody, zużycie energii do jej podgrzania do wymaganej (dla danych czynności) temperatury ciepłej wody oraz na łączny koszt wody i jej podgrzania?

Oszacować ile tych czynności wykonuje 4-osobowa rodzina w ciągu doby i przeliczyć dla tej rodziny wpływ energooszczędnych działań na zużycie ciepłej wody, zużycie energii do przygotowania ciepłej wody oraz na łączny koszt wody i jej podgrzania. Obliczenia wykonać dla okresu doby, miesiąca i roku.