Zużycie wody wodociągowej w budynkach mieszkalnych

W okresie powojennym pierwsze wskaźniki zużycia wody wodociągowej w budynkach mieszkalnych podano w „Normatywie technicznym” Ministerstwa Gospodarki Komunalnej w 1956 r. [1]. Po 10 latach normatyw ten zastąpiono „Wytycznymi technicznymi” Ministerstwa Gospodarki Komunalnej [2], a w 1983 r. Nowe wytyczne opracowało Ministerstwo Administracji i Gospodarki Terenowej [3]. W 2002 r. opublikowano rozporządzenie „w sprawie określania przeciętnych norm zużycia wody, które stanowią podstawę ustalania ilości pobranej wody w razie braku wodomierza głównego” [4].

Normatywne wskaźniki zużycia wody

W wymienionych powyżej aktach prawnych zalecanych w projektowaniu sieci wodociągowych miast i osiedli podano przewidywane wskaźniki zużycia wody na cele bytowo-gospodarcze (tab.1). Wartość tych wskaźników była różna, gdyż podawano także wartości prognostyczne. Nie są one zatem identyczne ze wskaźnikami zużycia wody wodociągowej określanymi na podstawie pomiarów dokonywanych wodomierzem domowym (głównym), stanowią jednak podstawę do oceny zmian, jakie w ostatnich 50 latach zachodziły w zużyciu wody wodociągowej. W tab. 1 podano również wskaźniki ustalone na podstawie danych statystycznych. Od 1994 r. większość wskaźników zużycia wody w budynkach mieszkalnych zaczęła maleć. Jak podają Heidrich i Jędrzejkiewicz [7], w latach 1995–2005 zużycie zmniejszyło się o 35%.

Na tak wyraźny spadek wpłynęło kilka czynników:

• wprowadzenie Prawem budowlanym [9] w 1994 r. „Warunków technicznych” [5], które nakazywały montaż w budynkach mieszkalnych wielomieszkaniowych „urządzeń do pomiaru ilości zimnej i ciepłej wody”;
• zastąpienie stosowanych do lat 90. wysoko podwieszonych zbiorników do spłukiwania misek ustępowych kompaktowymi miskami ustępowymi, tzw. „dolnopłukami”. To właśnie wysoko podwieszane zbiorniki spłukujące z zaworami pływakowymi były głównym źródłem strat wody w budynkach;
• zastosowanie w zaworach i bateriach czerpalnych zamknięć kulowych w miejsce tradycyjnych zamknięć „grzybkowych”;
• wyposażenie baterii w dławiki i perlatory, które zwiększają dynamikę wypływu wody, co powoduje zmniejszenie zużycia wody do mycia;
• wprowadzenie do powszechnego stosowania w instalacjach wody wodociągowej nowych, bardziej odpornych na korozję materiałów (miedzi, tworzyw sztucznych) zmniejszyło straty wody na rurociągach i ich połączeniach.

Rzeczywiste wartości wskaźników zużycia wody

Po wejściu w życie normy PN-92/B-01706 [10] powszechnie zaczęto zauważać, że dobierane zgodnie z normą obliczeniową strumienie przepływu wody są wyższe od przepływów rzeczywistych rejestrowanych wodomierzem domowym. Obserwacje te często kończyły się wymianą wodomierza na mniejszy. Warto przypomnieć, że norma PN-92/B-01706 opracowana została na podstawie normy niemieckiej DIN-1988, wydanej w 1988 r., która zastąpiła wcześniejszą DIN-1962. W obydwu tych normach podane są zasady określania obliczeniowych strumieni przepływu wody ustalone przed 1962 r., a więc w okresie, w którym stosowano inny rodzaj armatury czerpalnej.

Stwierdzenie różnic zachodzących między normatywnymi i rzeczywistymi strumieniami przepływów wody było bodźcem do przeprowadzenia badań nad rozbiorem wody w budynkach mieszkalnych. Ustalone na tej podstawie średnie dobowe wskaźniki zużycia wody na cele bytowo-gospodarcze w budynkach mieszkalnych polskich miast porównano w tab. 2 z rzeczywistym zużyciem wody podanym przez GUS. Z tego porównania wyciągnąć można następujące wnioski:

• po wprowadzeniu przez „Warunki techniczne” w 1994 r. konieczności stosowania pomiaru zużycia wody zimnej i ciepłej w mieszkaniach wskaźniki te zaczęły maleć i osiągnęły wartość 110–120 dm³/M.d.;
• w budynkach, w których nie dokonuje się 100-proc. pomiaru zużycia wody w mieszkaniach, wskaźniki zużycia wody są wyższe niż w budynkach w pełni wyposażonych w wodomierze mieszkaniowe;
• uzyskiwane dla tego samego okresu porównawczego wartości współczynników zużycia wody są zróżnicowane, nie tylko w zależności od położenia miasta w Polsce, ale również od wielu innych czynników, do których zaliczyć można: stan wyposażenia budynku i mieszkań w przybory sanitarne i sprzęt gospodarstwa domowego (pralki automatyczne, zmywarki), sposób uzyskiwania ciepłej wody (centralny, indywidualny), liczbę mieszkańców i ich wiek, współczynnik zaludnienia mieszkań, nawyki i zwyczaje mieszkańców, ich pochodzenie społeczne, sposób żywienia danej rodziny, charakter pracy jej członków oraz porę roku, miesiąca i tygodnia.

Dlatego porównując wartości współczynników zużycia wody w budynkach mieszkalnych, należy uwzględniać również powyższe czynniki. Natomiast mniej istotna jest tu wielkość danego miasta, ma ona znaczenie jedynie dla analizy wskaźników zużycia wody odnoszonych do sieci wodociągowej.

Wskaźniki zużycia różnych rodzajów wody

W zależności od sposobu przygotowywania ciepłej wody do celów bytowo-gospodarczych w budynku mieszkalnym występować mogą następujące rodzaje instalacji: wody wodociągowej doprowadzanej do budynku (wody ogólnej), wody zimnej doprowadzanej do punktów czerpalnych w budynku oraz wody ciepłej. W budynkach z indywidualnymi podgrzewaczami wody (węglowymi, gazowymi, elektrycznymi) występują tylko instalacje wody zimnej i ciepłej. Jeżeli budynek jest centralnie zasilany w ciepłą wodę (z kotłowni lub sieci cieplnej), występują w nim trzy rodzaje wody i dla każdej z nich powinien być podany wskaźnik zużycia.

W literaturze podawane są tylko dwa rodzaje wskaźników zużycia wody: wody zimnej (ogólnej) i wody ciepłej. Ustalenie wartości wskaźników zużycia trzech rodzajów wody nie jest łatwe, gdyż z biegiem lat zmieniało się wyposażenie mieszkań w przybory i urządzenia sanitarne. Poniżej przeanalizowano, jakie podstawowe czynniki wpływają na wartość wskaźników zużycia wody ogólnej, zimnej i ciepłej w wielorodzinnych budynkach mieszkalnych wybudowanych po 1960 r.

Wyposażenie mieszkań w przybory i urządzenia sanitarne

W „Wytycznych technicznych projektowania wielkości wodociągu komunalnego” z 1966 r. [2] podano siedem klas wyposażenia mieszkań w przybory i urządzenia sanitarne. Budynki mieszkalne wielorodzinne objęte są klasami 5–7.

W klasie 5. woda wodociągowa doprowadzana jest do mieszkań wyposażonych w zlew kuchenny, spłukiwany ustęp i urządzenie kąpielowe zaopatrzone w ciepłą wodę z piecyka węglowego w łazience. W klasie 6. woda doprowadzana jest do mieszkań wyposażonych w zlew kuchenny, spłukiwany ustęp i urządzenie kąpielowe oraz w wieloczerpalną instalację do ciepłej wody ogrzewanej w piecyku gazowym (elektrycznym). W klasie 7. woda doprowadzana jest do mieszkań wyposażonych w zlew kuchenny, spłukiwany ustęp i urządzenia kąpielowe oraz wieloczerpalną instalację ciepłej wody z centralnej ciepłowni lub z bojlera w kuchni. W praktyce w ostatnich dwóch klasach wyposażenia w kuchniach stosowano powszechnie nie zlewy, a zlewozmywaki.

Gdy w latach 70. rozpoczęto budowę domów mieszkalnych z „wielkiej płyty”, w mieszkaniach kategorii 6. i 7. zaczęto stosować jednakowej wielkości węzły mieszkaniowe z wannami o długości 1400 mm. Po „odwilży” październikowej w 1956 r. rozpoczęto w Polsce masową produkcję pralek bębnowych, a dziesięć lat później–automatów pralniczych. Aby te urządzenia podłączyć do instalacji wodociągowej, trzeba było dokonywać „przeróbek” w instalacji. Problem ten został rozwiązany dopiero w 1971 r. zarządzeniem MBiPMB [14], w którym przewidziano „podejścia umożliwiające odprowadzenia wody z pralki”. Zmywarki do naczyń zaczęto stosować w mieszkaniach ok. 1980 r. Nie wyeliminowały one jednak zmywaków kuchennych, ponieważ zalecano, by do urządzeń wkładać naczynia wstępnie spłukane. Stosowane obecnie zmywarki wymagają podłączenia wody zimnej i kanalizacji. Niektóre z nich mogą być również podłączane do instalacji ciepłej wody.

Wskaźniki zaludnienia mieszkań

Powierzchnię i strukturę mieszkania określa się na podstawie aktualnie obowiązującego normatywu projektowania dla przewidywanej liczby osób (M). W budynkach mieszkalnych dwie trzecie wszystkich mieszkań jest przeznaczonych dla 3 i 4 osób (M3 + M4). Katalogowe zaludnienie mieszkań jest więc wskaźnikiem liczby osób, dla jakiej mieszkanie zaprojektowano (np. w_m = 3 dla M3). Wskaźnik zaludnienia budynku mieszkalnego to średnia ze wskaźników zaludnienia mieszkań wchodzących w skład tego domu. Jego wartość zależy zarówno od struktury segmentu budynku (segment to mieszkania przy jednej klatce schodowej), jak i od liczby segmentów, z których budynek zestawiono.

Z analizy autora [19] wynika, że dla instalacji sanitarnych najkorzystniejsze są budynki mieszkalne o długości 3–6 segmentów (klatek schodowych). Można przypuszczać, że dla tej długości budynków mieszkalnych korzystne będą również współczynniki zaludniania budynków. Przypomnieć należy, że w obrębie jednego segmentu budynku nie przewiduje się więcej niż trzy kategorie mieszkań. Stosowana była również zasada, że w budynkach wieloklatkowych segmenty skrajne budynku mają inną strukturę mieszkań (przeważnie były to mieszkania większe).

W tab. 3 podano przykładowe wskaźniki zaludnienia mieszkań stosowane w budynkach mieszkalnych wznoszonych systemem WWP(„Wrocławska Wielka Płyta”). Współczynnik zagęszczenia mieszkań w budynkach mieści się w tym przypadku w zakresie w_m = 3–3,6 M/M_k. Przy rozpatrywaniu większej liczby budynków wybudowanych na osiedlu mieszkaniowym uzyskiwać się będzie mniejszą wartość współczynnika zaludnienia mieszkań.

W publikacjach podających wyniki pomiarów zużycia wody w budynkach mieszkalnych określa się zarówno liczbę mieszkań (Mk), jak i liczbę mieszkańców budynku (M). Na tej podstawie można również wyznaczyć współczynnik zaludnienia mieszkań (w_m) – tab. 4.

Większość budynków mieszkalnych, w których badano zużycie wody, zostało wybudowanych w latach 1970–2000. W tym okresie 3/4 budynków miało strukturę mieszkań M2–M4, a ich współczynnik zaludnienia był zbliżony do w_m = 3 M/M_k. W późniejszym okresie wartość wskaźnika wyraźnie wzrosła, prawdopodobnie m.in. dlatego, że małe mieszkania buduje się obecnie w oddzielnych budynkach mieszkalnych.

Ze względu na znaczne zróżnicowanie wskaźnika zaludnienia występującego w budynkach mieszkalnych i na osiedlach do analiz obliczeniowych zużycia wody w budynkach stosować można średnią wartość wskaźnika zaludnienia mieszkań w_m = 3 M/M_k.

Struktura zużycia wody

Struktura zużycia wody w budynku mieszkalnym jest zależna od wyposażenia mieszkań w przybory i urządzenia sanitarne. Od struktury tej w dużej mierze zależą wskaźniki odniesione do mieszkańca budynku. Na podstawie podanej w literaturze [15–18] struktury zużycia wody (tab. 5) dokonano analizy porównawczej oraz zaproponowano do obliczeń wartości średnie. Z analizy wynika, że wskaźnik zużycia wody wodociągowej (ogólnej) na cele bytowo-gospodarcze przypadający na jednego mieszkańca domu mieszkalnego wynosi średnio 130 dm³/M.d.

Wskaźniki zużycia wody ogólnej, zimnej i ciepłej

W publikacjach z dziedziny instalacji wodociągowych podawano dotychczas dwa rodzaje wskaźników zużycia wody: zużycie wody zimnej wodociągowej i wody ciepłej. Wskaźniki zużycia wody wodociągowej ustalane były przez „wodociągowców”, a wody ciepłej – przez „energetyków”. Wartości tych wskaźników przeważnie nie były ze sobą skorelowane, gdyż „wodociągowców” interesowało, ile wody mają dostarczyć do budynku, z kolei „energetyków” – ile energii cieplnej muszą dostarczyć do wymienników ciepła podgrzewających wodę użytkową.

Natomiast w budynkach mieszkalnych z centralnie przygotowywaną ciepłą wodą występują trzy rodzaje wody: ogólna, zimna i ciepła. Orientacyjną wartość wskaźników zużycia poszczególnych jej rodzajów wyznaczyć można metodą analizy obliczeniowej dla znanej struktury ich zużycia – tab. 6 (wartością wyjściową był wskaźnik zużycia wody ogólnej przyjęty z tab. 5). Z obliczeń wynika, że w mieszkaniach wyposażonych w zlewozmywak, spłukiwany ustęp, wannę, umywalkę, pralkę automatyczną i ewentualnie zmywarkę do naczyń wskaźnik zużycia wody ogólnej 130 dm³/M.d. stanowi sumę wskaźników zużycia wody zimnej 80 dm³/M.d. (61,5%) oraz wody ciepłej 50 dm³/M.d. (38,5%). Uzyskane wartości zużycia wody ogólnej, zimnej i ciepłej porównać można do wskaźników uzyskanych w badaniach budynku mieszkalnego dla 132 osób w Białymstoku [18]. Na podstawie podanych w publikacji [18] wartości średnich wskaźników zużycia wody ogólnej oraz procentowego udziału w nich zużycia ciepłej wody określono wskaźniki wszystkich rodzajów rozpatrywanych wód.

Z obliczeń podanych w tab. 7 wynika, że udział wody zimnej i ciepłej w wodzie ogólnej wynosi odpowiednio 62,5 oraz 37,5%, (udział wyznaczony  teoretycznie w tab. 6 wyniósł 61,5 do 38,5%). Z dużym prawdopodobieństwem przyjąć można zatem, że wskaźniki zużycia wody zimnej i ciepłej w porównaniu do zużycia wody ogólnej wynoszą 61–62 i 39–38%.

Podsumowanie

Po wprowadzeniu obowiązku pomiaru zużycia wody w mieszkaniach wielorodzinnych budynków mieszkalnych w Polsce (w 1994 r.) znacznie zmniejszyło się zużycie wody wodociągowej, zarówno w samych budynkach, jak i w całych miastach. Wskaźnik zużycia wody na cele bytowo-gospodarcze w miastach zmniejszył się z ok. 180–200 do ok. 110–120 dm³/M.d. Na spadek wielkości wskaźników zużycia wody wodociągowej wpłynęła nie tylko konieczność montażu wodomierzy mieszkaniowych, ale również inne czynniki omówione w artykule.

W budynkach mieszkalnych zaopatrzonych centralnie w ciepłą wodę i wyposażonych w powszechnie stosowane obecnie przybory sanitarne (zlewozmywak, wanna, umywalka, spłukiwany ustęp) oraz sprzęt domowy (pralka i ewentualnie zmywarka) występują trzy rodzaje instalacji wodociągowych i tyleż wskaźników zużycia wody. Jeżeli przyjmiemy, że wskaźnik zużycia wody ogólnej wynosi w_m = 130 dm³/M.d., to na wodę zimną przypada 80 dm³/M.d., a na wodę ciepłą – 50 dm³/M.d.

Do czasu normatywnego określenia dokonanego powyżej podziału zużycia wody wodociągowej w budynkach mieszkalnych przy doborze elementów instalacji wody ogólnej oraz wody zimnej i ciepłej korzystać można z wartości podanych w niniejszej publikacji.

Literatura

1. Normatyw Ministerstwa Gospodarki Komunalnej z 1956 r., zatwierdzony Decyzją Przewodniczącego PKPG z dnia 27.08.1956 r. (zastąpiony Wytycznymi Ministerstwa Gospodarki Komunalnej z 1966 r.).
2. Wytyczne techniczne projektowania wielkości wodociągu komunalnego w zakresie zapotrzebowania wody, Zarządzenie Ministra Gospodarki Komunalnej (Dz. Bud. nr 16, poz. 68 z 9.12.1966 r.).
3. Wytyczne do projektowania zapotrzebowania wody i ilości ścieków w miejskich jednostkach osadniczych, Ministerstwo Administracji, Gospodarki Terenowej i Ochrony Środowiska, Warszawa 1983.
4. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 14.01.2002 r. w sprawie określania przeciętnych norm zużycia wody (DzU nr 8, poz. 70).
5. Rozporządzenie Ministra Gospodarki Przestrzennej i Budownictwa z dnia 14.12.1994 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 10, poz. 46).
6. Recknagel–Sprenger, Ogrzewanie i klimatyzacja. Poradnik, Arkady, Warszawa 1976.
7. Heidrich Z., Jędrzejkiewicz J., Analiza zużycia wody w miastach polskich w latach 1995–2005, „Ochrona Środowiska” nr 4/2007.
8. Heidrich Z., Zużycie wody w Warszawie na tle zużycia wody w innych miastach Polski w latach 1995–2005, „Instal” wyd. specjalne nr 279, 2008.
9. Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane (DzU nr 89, poz. 414).
10. PN-92/B-01706 Instalacje wodociągowe. Wymagania w projektowaniu.
11. Pasela R., Klugiewicz J., Struktura zużycia wody w największych miastach województwa kujawsko-pomorskiego, „Instal” nr 1/2006.
12. Kłos-Trębaczkiewicz H., Osuch-Pajdzińska E., Wybrane wskaźniki charakteryzujące wodociągi w dużych miastach polskich w latach 2005–2008, „Gaz, Woda i Technika Sanitarna” nr 3/2010.
13. Gwoździej-Mazur J., Tuz P.K., Zużycie wody wodociągowej w budynkach wielorodzinnych oraz analiza doboru zastosowanych wodomierzy domowych, mat. konferencyjne „Nowe technologie w sieciach i instalacjach wodociągowych i kanalizacyjnych”, Ustroń 2002.
14. Zarządzenie Ministra Budownictwa i PMB oraz Ministra Gospodarki Komunalnej z dnia 11.02.1971 r. w sprawie wytycznych wyposażania i wykańczania mieszkań budynków mieszkalnych w uspołecznionym wielorodzinnym budownictwie mieszkaniowym dla ludności nierolniczej (Dz. Bud. nr 3, poz. 9).
15. Korol W., Statystyczne metody doboru średnic i ocena poprawności wskazań wodomierzy głównych instalowanych w budynkach wielorodzinnych, „Instal” nr 5/2005.
16. Tuz P.K., Propozycja wprowadzenia współczynnika dopasowania wielkości przepływu do wymagań domowych w oparciu o analizę wyników monitoringu podłączeń wodociągowych, „Instal” nr 7–8/2005.
17. Szaflik W., Projektowanie instalacji ciepłej wody użytkowej w budynkach mieszkalnych, Wydawnictwo Politechniki Szczecińskiej, 2008.
18. Tuz P.K., Gwoździej-Mazur J., Nieprawidłowości działania wodomierzy mieszkaniowych i domowych, identyfikacja i likwidacja przyczyn, „Instal” nr 7–8/2004.
19. Nowakowski E., Technicznie i ekonomicznie uzasadnione układy sieci wodociągowej wewnętrznej w budynkach mieszkalnych średniowysokich, „Gaz, Woda i Technika Sanitarna” nr 2/1966.
20. Sosnowski S., Zależność racjonalnego zużycia wody w gospodarstwach domowych od stopnia wyposażenia mieszkania w urządzenia i przybory sanitarne, mat. konferencyjne „Instalacje wodociągowe i kanalizacyjne w budownictwie mieszkaniowym”, PZITS o. Poznań, listopad 1980.
21. Roman M., Eksploatacja i projektowanie instalacji wodociągowo-kanalizacyjnych w budynkach mieszkalnych, mat. konferencyjne „Instalacje wodociągowe i kanalizacyjne w budownictwie mieszkaniowym”, PZITS o. Poznań, październik 1985.
22. Nowakowska-Błaszczyk A., Zakrzewski J., Możliwości ograniczenia zużycia wody w budynkach wielorodzinnych w warunkach krajowych, mat. konferencyjne „Instalacje wodociągowe i kanalizacyjne w budownictwie mieszkaniowym”, PZITS o. Poznań, październik 1985.
23. Sosnowski S., Tabernacki J., Chudzicki J., Instalacje wodociągowe i kanalizacyjne, Instalator Polski, Warszawa 2000.