Inteligentne infrastruktury pompowe w różnych branżach
Strat wody wynikających z instalacji wodociągowych nie da się całkowicie wykluczyć. Można jednak znacząco je ograniczyć. Aktualnie zmiany klimatyczne w Polsce, charakteryzujące się coraz częściej występującymi ulewnymi deszczami i sezonowymi suszami, dają powód do niepokoju w kwestii zarządzania infrastrukturami wodnymi. Pewne jest, że klimat się zmienia, a zastosowane lata temu rozwiązania nie sprawdzają się w obecnych warunkach. Społeczeństwo coraz mocniej zdaje sobie sprawę jak ważna jest oszczędność wody, jednak większą uwagę należy zwrócić na system poboru i odprowadzania wody. Jak sytuacja ma się w Polsce?
Po pierwsze: jakie zasoby wody posiada Polska?
Niskie. Skutki tej sytuacji zaczną być odczuwalne już w niedalekiej przyszłości. Przyczyną strat infrastruktur wodnych jest nieszczelna instalacja. Standard wykonania infrastruktury, rozszczelnienia, korozje, dziury w rurociągach wcześniej czy później stają się przyczynami awarii. Im starsze technologie, tym straty wody są większe. Żywotność tego typu instalacji szacowana jest na mniej więcej 50 lat. W praktyce jednak wcześniej dochodzi do uszkodzeń sieci, które – nawet jeśli nie bezpośrednio – to w pośredni sposób wpływają na podmywanie dróg publicznych, zakłócenia w ruchu, przerwy w dostawie wody bieżącej do mieszkań.
Pocieszające jest to, że Polska wypada całkiem dobrze w obszarze strat występujących w systemach wodociągowych. Wartości strat określa się procentowo. Wskazują one różnicę pomiędzy tym, ile wody wodociągi wtłaczają do sieci, a ile rzeczywiście sprzedają lub przeznaczają do celów technologicznych. W Polskich miastach wartość ta wynosi od 18 do 20%. To bardzo dobry wynik, nawet na tle krajów Europy Zachodniej. Dla porównania – w Niemczech straty szacuje się na około 30%, w Hiszpanii 40%, a we Włoszech 70%! Wysoki wynik polskich miast jest zasługą modernizacji przeprowadzonych w ostatnich latach. Jeśli spojrzeć wstecz, do połowy lat 90 nikt specjalnie nie interesował się instalacjami wodnymi, przeciekami, awariami czy nawet kradzieżami wody. Po 1995 roku sytuacja zaczęła ulegać poprawie, a po akcesji Polski do Unii Europejskiej można mówić o dużym kroku naprzód. Polskie miasta inwestują w renowację sieci, budowę nowych, a nawet zaczynają wykorzystywać automatykę służącą dokładniejszemu zbieraniu danych.
Nieco gorzej sytuacja ma się z kanalizacją, która jeszcze przegrywa w walce z zmianami klimatu. Infrastruktura kanalizacji w Polsce liczy swoje lata. Dysonanse klimatyczne są zjawiskiem postępujących. Zmieniła się charakterystyka opadów. W efekcie nawiedzające Polskę coraz częściej w ostatnich latach ulewne deszcze ujawniają braki w sieciach kanalizacyjnych. Wynika to z faktu, że kilkadziesiąt czy nawet kilkanaście lat temu budowano kanalizacje ogólnospławne. Do kanału sanitarnego trafiały ścieki sanitarne i wody deszczowe. W przypadku nawalnego deszczu kanalizacja przepełniała się, a ścieki trafiały ujściem awaryjnym do rzek. Przyczyniało się to również to awarii rurociągów, wybijania ścieków ze studzienek, spiętrzania wody czy zalewania ulic. Dlatego obecnie buduje się kanalizację rozdzielczą. To rozwiązanie sprawia, że ścieki sanitarne odprowadzane są do oczyszczalni rurami o mniejszych średnicach, a woda deszczowa kierowana do rur o większej średnicy. Kanalizacja deszczowa nie pracuje 24 godziny na dobę, dzięki czemu nie jest przepełniona, a w razie potrzeby zachowuje odpowiednią przepustowość.
Po drugie: które pompy dla której branży?
Rynek pomp zaopatruje wszystkie istotne dla gospodarki branże: przemysłową, budowlaną, wodno – ściekową, rolną. Pompy pracują przy produkcji żywności, leków, części do samochodów i maszyn, w procesach wydobycia, powstawania biopaliw, stoczniach. Oferuje również rozwiązania dla klientów indywidualnych, którzy potrzebują instalacji do domu czy ogrodu. Producenci pomp proponują konkretne rozwiązania lub zestawy pompowe pod konkretną branżę.
Inne systemy pompowe stosowane są w procesach: zasilania kotłów, filtrowania, uzdatniania wody
i oczyszczania ścieków. Użytkowanie dedykowanych pomp zmienia się w zależności od gałęzi przemysłu. Kotły mogą być zasilanie gorącą wodą, parą wodną, ale też olejami termicznymi, a to warunkuje pompy lub rozwiązania pompowe o wymagających właściwościach. Zaopatrzenie w wodę może przybrać formę częstego podawania w mniejszych ilościach lub szybkiego napełnienia dużych zbiorników. Linia produkcyjna może potrzebować zasilania w wodę pod różnym ciśnieniem. Zróżnicowanie potrzeb lub czasami ekstremalne warunki wpływają nie tylko na dobór odpowiedniej pompy lub systemu, ale także zoptymalizowanie rozwiązania pod kątem kosztów i ochrony środowiska.
W branży przemysłowej zastosowanie znajduje najwięcej rodzajów pomp, co wynika z wielkości tego sektora. Systemy pompowe stosowane są w: produkcji żywności i napojów, przemyśle farmaceutycznym, motoryzacyjnym, maszynowym, stoczniowym, wydobywczym, metalowym i biopaliw. W tych przypadkach najczęściej stosowanym rozwiązaniem są instalacje procesowe, umożliwiające sterowanie pompami i monitorowanie zintegrowane z procesami przemysłowymi. Tutaj znaczenie mają także rozwiązania materiałowe, ponieważ w zależności od wytwarzanych produktów istotna może okazać się wrażliwość na temperaturę, substancje chemiczne, czy najwyższe wymogi higieny.
Kolejnym obszarem przemysłu wyposażonym w systemy pomp są producenci i OEM. Tutaj najważniejszym czynnikiem jest znalezienie rozwiązania przeznaczonego z reguły do pracy w procesie masowej produkcji. Pompy muszą być zatem trwałe, wytrzymałe i niezawodne oraz jak najbardziej odporne na proces kawitacji, prowadzącej do korozji. W energetyce pompy tworzą sieci chłodnicze i sieci ciepłownicze.
Branża budowlana, a zatem nowopowstające osiedla, biurowce, budynki komercyjne, szpitale, resory wakacyjne etc., potrzebują złożonych rozwiązań pompowych, aby działać sprawnie. Zarządzający obiektem, już na etapie projektu, powinni zweryfikować istniejące rozwiązania, by na etapie budowy móc wdrożyć systemy pompowe. Działający na rynku producenci oferują co prawda wpasowanie się w istniejące instalacje, ale najbardziej efektywne będzie zaopatrzenie budynków w systemy pompowe na etapie projektowania. W tej branży każdorazowo liczy się: ochrona przeciwpożarowa, zaopatrzenie w wodę, ogrzewanie i klimatyzacja, odprowadzanie ścieków, uzdatnianie wody, udoskonalenie instalacji podnoszących ciśnienie wody. W systemach ochrony ppoż. wykorzystać można pionowe, wielostopniowe pompy odśrodkowe z króćcami ssawnymi i tłocznymi w układzie in-line, wykonane ze stali nierdzewnej lub żeliwa szarego. Innym rozwiązaniem mogą być pionowe, wielostopniowe pompy odśrodkowe ze zintegrowaną przetwornicą częstotliwości, ze stali nierdzewnej lub żeliwa szarego. Zastosowanie znajdą też pompy przeciwpożarowe HSEF dopuszczone przez FM zgodnie z NFPA 20 oraz systemy ppoż. zgodne z VdS. Zaopatrzenie w wodę oraz jej uzdatnianie możliwe jest dzięki: pionowym, wielostopniowym pompom odśrodkowym z króćcami ssawnymi i tłocznymi w układzie in-line, tłokowo – membranowym pompom dozującym z membraną poruszaną hydraulicznie, membranowym pompom dozującym z zewnętrznym silnikiem asynchronicznym, cyfrowym pompom dozującym. Istnieją również nieco bardziej skomplikowane rozwiązania, typu regulatory podciśnienia chloru, elektrolityczne systemy chlorowania lub generatory dwutlenku chloru do dezynfekcji wody. Do odprowadzania ścieków wykorzystywane są pompy drenażowe.
Niezależnie od systemu, dodatkowo dostępne są rozwiązania, które udoskonalają instalacje, m.in. poprzez usprawnienie przepływu wody czy odpowiedni drenaż. Istnieją też duże możliwości serwisowe, oferujące zarówno standardowy, jak i mobilny serwis. Dobór odpowiedniej instalacji sieciowej oraz wybór kompleksowej opieki serwisowej zapewnia sprawne działanie sieci przez lata.
Po trzecie: jakie rozwiązania można wdrażać niezależnie od branży?
Aktualnie dostępne są rozwiązania, o których dekadę temu można było jedynie pomarzyć. By możliwie najskuteczniej zapobiec stratom wody, konieczna jest modernizacja infrastruktur wodociągowych. Istotne jest, że obecnie wykorzystywane są inne materiały. Co jednak ważniejsze, zmieniły się sposoby instalacji. Nie stosuje się już systemów rozłącznych. Ich miejsce zastępują dłuższe, pospawane odcinki, minimalizujące ryzyko nieszczelności. Budowane są zupełnie nowe instalacje lub wykonywane renowacje nieszczelnych połączeń (jeśli same rurociągi są w dobrym stanie). Coraz szerzej stosowana jest technika bezwykopowa, dzięki której możliwe jest między innymi oczyszczenie rur z osadów czy wprowadzanie nowych rur do starych instalacji. Zwiększa się także świadomość zarządców obiektów dotycząca właściwej eksploatacji sieci, wspartej działaniami serwisowymi i konserwującymi.
Branża wod – kan przez lata korzystała z prostych narzędzi opierających się na modelach statystycznych, mechanice i telemetrii. Olbrzymi rozwój informatyki, elektroniki i technologii komunikacyjnych stworzył nowe rozwiązania. Aktualnie coraz częściej tworzone są inteligentne sieci wodociągowe. Nowoczesne technologicznie urządzenia potrafią zabrać setki danych dotyczących pomiaru i monitorowania całego procesu przesyłu wody. Dzięki temu możliwa jest kontrola sytuacji i ewentualna szybka interwencja. Współczesne urządzenia pomiarowe nie mają żadnych części mechanicznych, wykorzystują technologię elektromagnetyczne i ultradźwiękowe, a pobierane dane automatycznie przesyłają dalej. Tego rodzaju rozwiązanie wprowadzono we Wrocławiu, co pozwoliło zaoszczędzić miastu 500 milionów litrów wody w ciągu roku.
Do zarządzania infrastrukturami pomp wykorzystuje się także internetowe platformy danych mierzące wydajność, efektywność, a nawet oszczędność energetyczną pomp. Na podstawie tych informacji szacuje się żywotność całej infrastruktury, zarządza nią, jej przeglądami i konserwacjami. Takie platformy dysponują specyfikacjami pomp, zbierają dane o przeprowadzonych działaniach, rejestrują zmiany, dzięki czemu infrastruktura jest pod stałą kontrolą, a wszelkie alerty kierowane bezpośrednio do serwisu. Z poziomu platformy – online – klient może także zgłosić awarię, wezwać serwis lub skontaktować się z konsultantem w przypadku każdej niepokojącej zmiany. System pozwala na zarządzanie wieloma urządzeniami lub obiektami, łącznie z pełną opieką serwisową i szybkim dostępem do dokumentacji. Jedną z najnowszych platform tego typu w Polsce jest iService Pompax, responsywna z każdą branżą.
Coraz szerzej stosowanym rozwiązaniem jest wykorzystanie szarej wody. Okazuje się, że szara woda, czyli ta pochodząca z mycia naczyń, kąpieli czy prania, może zostać wykorzystana jeszcze raz. Takie działania wprowadzono w Krakowie. Szara woda, po przejściu procesu oczyszczania, wykorzystywana jest do spłukiwania krakowskich ulic. Dla zapewnienia bezpieczeństwa, woda jest odmulana, filtrowana, a na końcu podwójnie dezynfekowana. Przestaje być szarą wodą, a staje się wodą technologiczną. W procesie dezynfekcji stosowane są dawki chloru wielokrotnie większe niż w przypadku uzdatniania wody. Woda technologiczna służy w Krakowie do spłukiwania ulic, dzięki czemu miasto jest w stanie pobrać 6400m3 wody szarej miesięcznie. Dla zobrazowania sytuacji – daje to średnio 23 cysterny wody dziennie.
Natomiast w kontekście do tego, że zasoby wodne Polski są na stosunkowo niskim poziomie, deszcz powinien być dla nas ważnym zasobem dodatkowym. Woda deszczowa oznacza nie tylko ponowne wykorzystanie deszczówki, ale także eliminowanie zanieczyszczania rzek ściekami oraz racjonalne odprowadzanie opadów do rzek. Szybkie odprowadzanie deszczu do rzek oznacza powodzie. Tworzenie zbiorników retencyjnych lub skrzynek rozsączających sprawia, że woda deszczowa jest szybko łapana, a wolno rozprowadzana w gruncie. Takie rozwiązana powinny być stosowane zarówno przy domach jednorodzinnych, jak i w miastach, a zebrana woda mogłaby byś wykorzystywana do czyszczenia ulic czy podlewania zieleni miejskiej.
Reasumując, w obliczu stanu wodnego na przestrzeni ostatnich lat trzeba zdać sobie sprawę, że jesteśmy krajem z niskim poziomem zasobów wodnych, a zmiany klimatu stają się faktem. Już na przykładzie Polski widzimy, że częściej towarzyszą nam susze, mieszające się z ulewnymi opadami. Kolejną kwestią, której nie unikniemy, są straty wody w systemach wodociągowych. Dlatego kluczowym jest racjonalnie gospodarowanie wodą i zmiana podejścia do zarządzania nią. W domach – oszczędzanie wody, w systemach wodociągowych – inwestowanie w nowe technologie i rozwiązania, wsparte stałą opieką serwisową, w środowisku – tworzenie zbiorników retencyjnych, pozwalające na rozsądne wykorzystywanie deszczówki. Jeśli polskie miasta wielkości Wrocławia są w stanie – dzięki technologii – zaoszczędzić 500 milionów litrów wody rocznie oznacza to, że możemy osiągnąć naprawdę wiele, wdrażając nowe rozwiązania.
