Thu nước mưa

Mô tả giải pháp

Thu nước mưa có nghĩa là thu và lưu trữ nước mưa rơi trên khuôn viên công trình (thường là mái). Nước này sau đó thường được sử dụng cho tưới tiêu, nhà vệ sinh hoặc các nhu cầu sử dụng nước xám khác, mặc dù nó có thể uống được nếu qua xử lý thích hợp.

Thu nước mưa có thể là phương pháp giá trị để giảm và thậm chí triệt tiêu nhu cầu cần sử dụng tới mạng nước thành phố mà không cần tới các giải pháp tiết kiệm, giảm thiểu nhu cầu sử dụng. Tuy nhiên, nó sẽ có hiệu quả hơn trong điều kiện khí hậu nhiều mưa hơn là khí hậu khô.

Hệ thống thu nước mưa được đánh giá dựa trên khu vực thu nước (theo m2 hoặc ft2) và thể tích nước có thể lưu trữ (lít hoặc gallons). Hệ thống thu nước mưa đơn giản bao gồm ba yếu tố chính: mái nhà hoặc khu vực thu nước, bể chứa và máng rãnh, đường ống dẫn nước từ thiết bị thu nước tới bể chứa.

Các hệ thống tiên tiến hơn có thể sử dụng thêm bơm để đưa nước từ bể chứa tới nơi sử dụng và có thể làm sạch nguồn nước thông qua bộ lọc hoặc tia cực tím.

Nếu nước mưa được thu với mục đích uống hay tưới tiêu, cần phải lựa chọn vật liệu làm bể chứa hợp lý không có chất độc hại hay sinh mầm bệnh. Ví dụ như bể chứa thép mạ kẽm được lót bởi polyethylene.

Với mái nhà thu nước mưa để sử dụng cho uống hoặc tưới tiêu, vật liệu làm mái nhà cần yêu cầu không sản sinh chất độc. Ví dụ, mái phủ nhựa đường có thể rò rỉ chất độc vào nước trong khi mái nhà bằng tấm kim loại không có hiện tượng này.

         Trung tâm Aldo Leopold biến nước mưa từ trong cống rãnh thành nước phục vụ cho mục đích thẩm mĩ

Dự đoán khả năng thu nước mưa

Để lựa chọn quy mô thích hợp cho khu vực xây dựng, cần xem xét lượng nước yêu cầu của người sử dụng và lượng mưa trên khu vực xây dựng. Phương trình cơ bản để xác định kích thước hệ thống:

(Thể tích) = (Diện tích) • (Lượng mưa) • (%Hiệu suất)

Thể tích là lượng nước mưa thu được trong khoảng thời gian xác định, được đo bằng lít. Diện tích là phần diện tích khu vực thu nước mưa tính trên m2. Lượng mưa là tổng lượng mưa trong khoảng thời gian xác định, đo bằng mm. Hiệu suất là phần trăm lượng mưa thực sự thu được, thông thường nằm trong khoảng 75-90%.

Thể tích cũng có thể được tính theo công thức:

(Thể tích) = (Diện tích) • (Lượng mưa) • (0.62 gal/ft2/inch) • (% Hiệu suất)

Thể tích trong công thức trên được tính theo gallons, diện tích tính theo ft2 và lượng mưa đo bằng inches.

Nhu cầu sử dụng

Thể tích nước cần thiết cho người sử dụng được tính toán dựa trên số lượng người sử dụng, các hoạt động và thời gian sử dụng; đồng thời tính tới cả các trang thiết bị, quá trình cần tới nước.

Những nhu cầu này thông thường ổn định trong năm nhưng nếu nó thay đổi theo mùa, cần xét tới yếu tố này trong quá trình tính toán.

Lượng mưa

Dữ liệu thời tiết từ file TMY có thể được sử dụng để xác định lượng mưa. Giá trị này được đo bằng mm hoặc inches.

Điều cần thiết là phải tính toán lượng mưa trung bình theo từng tháng khác nhau trong năm thay vì chỉ tính toán lượng mưa trung bình của năm. Phần lớn các công trình có lượng mưa nhiều hơn ở một số mùa nhất định và nước thừa thì có thể thu lại được, tuy nhiên việc thiếu nước sẽ đặt ra yêu cầu sử dụng cao nguồn nước máy.

Hiệu suất

Sử dụng hệ thống máng thu, mái và vật liệu mái khác nhau sẽ ảnh hưởng tới hiệu suất của hệ thống. Ví dụ, mái có độ dốc ít hơn sẽ gây ra ít tổn thất hơn so với mái quá dốc.

                                        

                                            Hệ thống thu nước mưa quy mô nhỏ cho hộ gia đình

Xác định kích thước bể chứa nước mưa

Hiện không có bất cứ tiêu chuẩn nào khuyến cáo về kích thước của bể chứa nước mưa. Kích thước của bể chứa phụ thuộc vào nhu cầu sử dụng nước, thời tiết và điều kiện liệu khu vực xây dựng có được liên kết với mạng lưới cấp nước sạch hay không.

Mặc dù mang lại tính độc lập cao hơn nhưng những bể có kích thước lớn thông thường cũng là bộ phận đắt nhất của toàn bộ hệ thống.

Những hệ thống không có mạng nước sạch để làm nguồn dự phòng (hệ thống “tách biệt ngoài mạng lưới”) cần phải lưu trữ lượng nước nhiều hơn, đề phòng trường hợp thiếu nước.

Mức độ quá cỡ của các bể chứa này phụ thuộc vào mức độ cần thiết của nhu cầu sử dụng .

Ví dụ như các nhu cầu sử dụng tự do như tưới tiêu có thể không cần thiết bắt buộc cần tới trong nhiều ngày hay hàng tuần, tuy nhiên với nước uống thì không thể thiếu trong thời gian dài như vậy.

Yếu tố cần xét tới chính khi xác định kích cỡ bể chứa đó là tính tới trường hợp xấu nhất có thể xảy ra – hay nói cách khác, khoảng thời gian dài nhất không có mưa.

Điều này có thể đạt được thông qua việc xem xét dữ liệu lượng mưa theo ngày thay vì xem xét giá trị lượng mưa trung bình hàng tháng.

Sau khi tính tới nhu cầu sử dụng nước của con người và tần suất cũng như lượng mưa trung bình trong mùa mưa, kích cỡ bể chứa cần được nhân với hệ số an toàn nhằm dự phòng cho các trường hợp lỗi tính toán và điều kiện thời tiết cực đoan.

Tưới tiêu và thiết kế cảnh quan sử dụng nước hiệu quả

Mô tả giải pháp

Tưới tiêu và thiết kế cảnh quan sử dụng nước hiệu quả là những giải pháp tiết kiệm nước bằng cách lựa chọn thiết bị tưới tiêu, cây trồng và bố trí cây khác nhau. Chúng có thể được áp dụng kết hợp với tái sử dụng nước.

Cảnh quan thông thường sử dụng nhiều nước hơn trang thiết bị bên trong công trình, do đó, việc tưới tiêu và thiết kế cảnh quan hợp lý, sử dụng nước hiệu quả sẽ là nguồn tiết kiệm nước lớn nhất cho một dự án.

Tưới tiêu tiết kiệm nước

Việc tưới tiêu tiết kiệm nước giúp giảm thiểu lượng nước sử dụng thông qua việc tránh hiện tượng bay hơi và tránh tưới quá nhiều nước.

Hiện tượng bay hơi có thể tránh được bằng cách đưa nước tới trực tiếp tới đất hay tưới nước dưới các giọt lớn để nó không bay hơi dễ dàng, hoặc tưới có hẹn giờ nhằm tránh những thời điểm nóng nực trong ngày mà có thể làm nước bay hơi.

Nước được tưới sát mặt đất thông qua việc “tưới vi mô” hoặc tưới nhỏ giọt. Tưới vi mô là giải pháp tưới mà vòi được bố trí gần sát mặt đất và số lượng vòi sử dụng nhiều nhằm khắc phục việc các vòi này có phạm vi tưới khá ngắn.

Tưới nhỏ giọt thì không xịt nước mà thay vào đó nước chảy nhỏ giọt thông qua các lỗ nằm trên mặt đất hoặc dưới mặt đất nhằm triệt tiêu hoàn toàn hiện tượng bay hơi.

                                                                                                    Vòi tưới nhỏ giọt

Tưới nhỏ giọt có độ hiệu quả lên tới 90% trong khi các vòi tưới phun thông thường chỉ có hiệu quả ở mức 63%.

Việc tránh tưới quá nhiều nước có thể được thực hiện bằng cách không tưới nước lúc trời mưa, lắp đặt cảm biến dưới mặt đất nhằm tắt hệ thống tưới tiêu khi mặt đất đã đủ độ ẩm hoặc các cảm biến hơi nước để ngắt hệ thống tưới khi cây mất ít độ ẩm hơn so với không khí.

Tưới vi mô và tưới nhỏ giọt cũng có thể giúp giảm lượng nước tưới thông qua việc đưa một lượng nước vừa đủ tới từng địa điểm khác nhau.

Thiết kế cảnh quan sử dụng nước hiệu quả

Lựa chọn cây cối, mật độ cây trồng và điều kiện khí hậu (mặt trời trực tiếp vs bóng râm, gió, vân vân) sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới nhu cầu sử dụng nước cho cảnh quan.

Ví dụ, cỏ cảnh thông thường yêu cầu tới gấp 3 lần lượng nước tưới tiêu so với cây lớn, cây bụi hoặc các loại cây khác.

Phần lớn các loại cây khi được trồng gần với nhau sẽ làm tăng gấp đôi lượng nước sử dụng so với trồng rải rác. Cuối cùng, vị trí có nhiều ánh nắng mặt trời và gió có thể sử dụng tới gấp 3 lần lượng nước so với khu vực trong bóng râm và được che chắn.

Lựa chọn cây trồng yêu cầu lượng nước ít hơn lưu lượng mưa hàng năm là giải pháp lý tưởng để loại bỏ nhu cầu cần thiết tưới tiêu.

                                        

                           Các loại cây họ xương rồng sử dụng ít nước hơn hẳn so với các loại cây khác

Tái chế nước thải

Mô tả giải pháp

Phần lớn công trình sử dụng mạng lưới nước uống thành phố cho mọi mục đích sử dụng, mặc dù nhiều mục đích sử dụng (ví dụ như tưới tiêu, xả bồn cầu, vòi trang trí) lại không yêu cầu sử dụng nước có chất lượng cao như vậy.

Tái chế nước thải là hoạt động tái sử dụng nước sau khi đã qua sử dụng và không còn uống được.

Hoạt động tái chế nước thải có thể giảm một cách đáng kể tổng lượng nước sử dụng một cách dễ dàng mà không cần phải có tới các chính sách tiết kiệm chi li bởi nước được sử dụng nhiều hơn một lần.

Tái chế nước thải tái sử dụng “nước xám” – đây là loại nước đã được sử dụng cho công việc rửa, và về cơ bản vẫn đang còn sạch, không như nước cống (hay còn gọi là “nước đen”).

Nhiều hệ thống nước xám lọc và làm sạch nước trước khi đưa đi, loại bỏ cặn, chất hóa học và các tác nhân gây bệnh.

Hệ thống lọc bằng lọc vật lý, hóa học hoặc quá trình sinh học (nhân tạo). Gần như không có hệ thống lọc nào có thể đưa nước trở lại chất lượng ban đầu là uống được, mặc dù điều này là hoàn toàn khả thi.

 

                                            Bồn cầu với nguồn nước sử dụng được cấp từ bể phía trên

Nước xám cho tưới tiêu

Nước xám thông thường được sử dụng cho tưới tiêu bởi khu vệ sinh không sử dụng hết nguồn nước xám cung cấp từ các công trình. Tuy nhiên, có một vài yếu tố cần phải được xem xét khi sử dụng.

Nước sử dụng cho tưới tiêu không được làm hại cây cối, do đó, nước từ vòi, phòng tắm không nên mang chất hóa học nguy hiểm. Điều này có thể đạt được thông qua việc hướng dẫn người sử dụng chỉ dùng các sản phẩm xà phòng sinh học không độc hại hoặc làm sạch nước xám trước khi sử dụng.

Nước sử dụng cho tưới tiêu tất nhiên cũng không được làm hại con người. Điều này có thể xảy ra nếu nước không được làm sạch thích hợp cho nhu cầu sử dụng nhưng vẫn vô tình được sử dụng, ví dụ như con người tiêu thụ thực phẩm trồng từ nước này, hoặc hít phải hơi nước từ vòi tưới.

Để tránh con người hít phải nước từ các vòi tưới, giải pháp tưới sâu có thể được áp dụng. Để tránh việc tiêu thụ các sản phẩm được trồng bởi nước xám không hoàn toàn sạch, cảnh quan có thể được bố trí toàn bộ là các loại cây không ăn được hay khu vực vườn trồng thực phẩm được tưới riêng bằng nước thông thường.

Mạng nước tái chế thành phố

Nhiều thành phố tái chế nước xám với quy mô lớn. Họ xây dựng hệ thống đường ống riêng cho nước xám đã qua tái chế để phục vụ cho các hoạt động tưới tiêu, cảnh quan, trang trí hoặc nước sử dụng cho các quá trình các.

Nước này được lọc hoàn toàn cặn và các thành phần lơ lửng và làm sạch ở mức độ nhất định. Tuy nhiên, hiện vẫn đang có rất ít thành phố có cơ sở hạ tầng dạng này, do đó chưa có một bộ quy chuẩn được công nhận rộng rãi nào quy định về chất lượng của nước trong hệ thống nước tái chế.

Thiết bị tiết kiệm nước

Mô tả giải pháp

Thiết bị vệ sinh tiết kiệm nước bao gồm các đầu vòi hoa sen có dòng chảy chậm, vòi rửa với cơ chế ngắt tự động, xí và tiểu nam tiết kiệm nước. Thiết bị máy tiết kiệm nước bao gồm máy rửa chén, máy giặt, và các thiết bị nhà bếp khác như bình xịt nước và nồi hơi, cũng như các thiết bị máy công nghiệp khác.

Giảm lượng nước sử dụng nhờ thiết bị vệ sinh và thiết bị máy có lẽ là cách dễ nhất để giảm tổng lượng nước sạch sử dụng. Nó không yêu cầu những giải pháp thiết kế rộng rãi mà chỉ chú trọng vào một số phần nhất định. Tránh sử dụng những vòi phun lớn, bể bơi và các công trình nước khác đồng thời cũng sẽ giảm được lượng nước sử dụng.

Dự tính lượng nước tiết kiệm được

Vậy những thiết bị vệ sinh, thiết bị máy trên sẽ giảm được bao nhiêu lượng nước sử dụng? Cần phải tính toán tổng nhu cầu sử dụng nước của toàn nhà dựa trên tình trạng “tiêu chuẩn” của các thiết bị vệ sinh và thiết bị máy, và tổng lượng nước sử dụng với các thiết bị vệ sinh và thiết bị máy tiết kiệm nước.

Trong mỗi trường hợp, nó chỉ đơn giản là tổng lượng nước sử dụng cho tất cả các thiết bị vệ sinh và thiết bị máy trong tòa nhà. Lượng nước sử dụng cho mỗi thiết bị vệ sinh và thiết bị máy là số lít nước cho mỗi lần dùng nhân với số lần sử dụng mỗi năm.

Tổng lượng nước sử dụng = Σ (lít nước cho mỗi lần dùng • số lần dùng trong năm)

Mức tiêu chuẩn lượng nước cho mỗi lần sử dụng có thể thay đổi tùy theo từng khu vực, tuy nhiên một số tổ chức chính phủ và hệ thống chứng nhận phi chính phủ cũng đã có những tiêu chuẩn cho lượng nước sử dụng cơ bản.

Số lần dùng nước được xác định bằng số người dùng, giới tính của họ và khoảng thời gian họ ở trong tòa nhà, cũng như hoạt động họ thực hiện tại đó. Những chi tiết đó sẽ được định nghĩa bởi chức năng của tòa nhà. Tỉ lệ giữa nữ và nam được giả thuyết là 50/50 nếu không biết được tính năng của tòa nhà.

                

Ví dụ, phòng tắm của cửa hàng bán lẻ sẽ có một xí, một tiểu nam, và một chậu rửa. Khách hàng sẽ sử dụng nhà vệ sinh ít hơn so với nhân viên làm việc cả ngày (“FTE”), nhưng ở đó sẽ có nhiều khác hàng hơn là nhân viên.

Nam sẽ sử dụng tiểu nam, nhưng sẽ sử dụng xí ít hơn nữ. Cả hai giới đều được giả thuyết lượng sử dụng chậu rửa là như nhau.

Đối với mỗi loại thiết bị vệ sinh, số lần sử dụng sẽ được tính toán như sau:

Số lần sử dụng trong ngày =

( FTE * hệ số của nam * số  nam sử dụng trong ngày )

+

( FTE * hệ số của nữ * số nữ sử dụng trong ngày )

+

( Khách hàng * hệ số của nam * số nam sử dụng trong ngày)

+

( Khách hàng * hệ số của nữ * số nữ sử dụng trong ngày)

Sau khi tính toán được số lần sử dụng trong ngày, giá trị đó sẽ được nhân với số ngày trong năm mà tòa nhà đó hoạt động (250 hoặc 260 ngày mỗi năm đối với khối nhà văn phòng).

Đó là tổng số lần sử dụng trong một năm. Kết quả sẽ được lắp vào phương trình đầu tiên ở trên, tính toán tổng lượng nước sử dụng bằng cách nhân số lít nước mỗi lần sử dụng với số lần sử dụng trong một năm.

Nguồn nước trong công trình

Mô tả giải pháp

Khái niệm sử dụng nước nhìn chung thường để chỉ nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt từ mạng lưới thành phố tại công trình. Nó bao gồm nước cấp cho các thiết bị vệ sinh dùng nước (như vòi rửa, xí, chậu rửa v.v), và các thiết bị máy khác (như máy rửa chén v.v), cũng như các nhu cầu sử dụng ngoài nhà khác.

Một hệ thống được thiết kế tốt và những sản phẩm có chỉ dẫn chi tiết có thể giảm lượng nước sử dụng lên tới 50% hoặc hơn. Tối thiểu để một tòa nhà được cấp chứng chỉ công trình xanh thì phải đạt mức sử dụng nước bằng 0.1

Có một vài cách để tiết kiệm đến từng giọt nước: các thiết bị vệ sinh và thiết bị máy tiết kiệm nước, các công trình tưới tiêu và cảnh quan với thiết kế tiết kiệm nước, tuần hoàn nước để sử dụng được nhiều lần và trữ nước mưa.

Bạn cũng có thể làm sạch nước tại nguồn với các cỗ máy “sống” (như thực vật và lợi khuẩn) hoặc hệ thống tự hoại tiên tiến.