Потребление воды и энергии туманным душем настолько низкое, что ванную комнату можно отключить от электросети и водопровода даже в городских условиях.
Ежедневный душ было бы трудно поддерживать в мире без ископаемого топлива. Туманный душ, удовлетворяющая, но забытая технология, которая потребляет очень мало воды и энергии, может стать решением. Дизайнер Йонас Гёрген разработал набор для самостоятельного изготовления, чтобы превратить практически любой душ в туманный душ, и прислал мне один для пробы.
Углеродный след ежедневного душа
Душ не привлекает особого внимания в контексте изменения климата. Однако, как и самолеты, автомобили и системы отопления, он стал очень расточительным и углеродоемким способом удовлетворения базовой потребности: мытья тела. Каждый день многие из нас выливают на себя около 70 литров горячей воды, чтобы быть «чистыми». Эта практика требует двух дефицитных ресурсов: воды и энергии. Больше внимания уделяется высокому потреблению воды в душе, но использование энергии также является проблемой. Производство горячей воды является вторым по значимости использованием энергии во многих домах (после отопления), и большая ее часть используется для принятия душа. Очистка и распределение воды также потребляют много энергии. В отличие от энергии, используемой для отопления помещений, которая сократилась за последние десятилетия, энергия, используемая для горячего водоснабжения в домохозяйствах, неуклонно растет. Одна из причин заключается в том, что люди принимают душ дольше и чаще, а также используют все более мощные душевые насадки. Например, в Нидерландах с 1992 по 2016 год частота принятия душа увеличилась с 0,69 до 0,72 душа в день, продолжительность ливня увеличилась с 8,2 до 8,9 минут, а средний расход воды увеличился с 7,5 до 8,6 литров в минуту.
Во многих индустриальных обществах сейчас принято принимать душ не реже одного раза в день.
В целом, среднестатистический голландец использовал 50,2 литра воды в день для принятия душа в 2016 году, по сравнению с «всего лишь» 39,5 литрами воды в день в 1992 году. Это консервативный расчет: эти данные не включают душ, принимаемый вне дома, например, в спортзале. Исследования показывают, что во многих индустриальных обществах, и особенно среди молодых людей, теперь принято принимать душ по крайней мере один раз в день.
Возьмем в качестве примера голландцев и рассмотрим потребление энергии и выбросы углерода при ежедневном принятии горячего душа. Нагрев 76,5 литров воды (8,9 минут x 8,6 литров в минуту) с 18 до 38 градусов по Цельсию требует 2,1 киловатт-часа (кВт·ч) энергии. В зависимости от источника энергии (газ, электричество), интенсивности выбросов углерода в электросети (США/ЕС) или эффективности газового котла (новый/старый) результирующие выбросы CO2 при принятии душа в среднем составляют 0,462–0,921 кг. Если сравнить это с выбросами углерода относительно экономичного автомобиля (130 г CO2/км), выбросы при принятии типичного душа равны 3,5–7 км езды, и этот результат не учитывает стоимость энергии, требуемую для очистки и распределения воды.
Выбросы типичного душа эквивалентны 3,5–7 км езды.
В принципе, энергия для душа может быть получена из возобновляемых источников энергии. Однако, если бы восемь миллиардов человек принимали душ ежедневно, общее потребление энергии в год составило бы 6132 тераватт-часа (ТВт·ч). Это в восемь раз больше энергии, произведенной ветряными турбинами во всем мире в 2017 году (745 ТВт·ч). Все (текущие) ветряные турбины в мире могли бы обеспечить только 1 миллиард человек «устойчивым» ежедневным душем. Более того, использование возобновляемых источников энергии не снижает потребление воды для ежедневного душа. Чтобы было ясно, возобновляемая энергия является частью решения — солнечные котлы, биомасса, ветряные мельницы, вырабатывающие тепло, — но нам также нужно рассмотреть спрос на стирку в постуглеродном мире.
Более мощные душевые лейки
С начала 1990-х годов душевые лейки с низким расходом воды стали более экономичным способом принятия душа. Эти душевые лейки расходуют от четырех до девяти литров воды в минуту, что примерно вдвое меньше расхода обычного душа (от десяти до пятнадцати литров в минуту). Почти половина всех голландских домохозяйств в 2016 году установили душевые лейки с низким расходом воды, но, как мы видели, расход воды в среднем душе с 1990-х годов увеличивался, а не уменьшался.
Это потому, что другие голландцы перешли на тропические души, которые имеют поток воды около 25 литров в минуту — вдвое больше, чем у обычной душевой лейки, и в три раза больше, чем у душевой лейки с низким расходом. Для 8,9-минутного тропического душа требуется 222 литра воды и 6,3 киловатт-часа энергии для его нагрева. Углеродный след соответствует 14,3–21,3 км езды.
Жизнь до душа
Это может шокировать некоторых молодых читателей, но всего пятьдесят лет назад большинство людей в индустриальном обществе вообще не принимали душ. Настенные душевые кабины, устанавливаемые над ванной, получили широкое распространение только в 1970-х годах, а специальные душевые кабины стали обычным явлением в новых домах только с 1980-х и 1990-х годов. До появления душа люди принимали ванну (или несколько) раз в неделю, а в промежутках мылись в раковине, используя мочалку (так называемое мытье раковины, купание для птиц или купание губкой).
Еженедельное потребление воды и энергии при ежедневном принятии душа быстро превосходит потребление воды и энергии при принятии ванны один, два или даже три раза в неделю.
Душ часто представляется как более экологичный вариант, чем ванна, поскольку, как говорят, последняя потребляет больше воды. Однако еженедельное потребление воды и энергии при ежедневном принятии душа быстро превосходит потребление воды и энергии при однократном, двукратном или даже трехкратном еженедельном принятии ванны.
Обтирание губкой еще более эффективно с точки зрения потребления воды и энергии: для того, чтобы очиститься, достаточно примерно двух литров воды, и вода может быть даже холодной, поскольку не все тело одновременно становится мокрым.
Экологические организации, компании водоснабжения и муниципалитеты призывают людей в индустриальных обществах принимать душ покороче, использовать душевые головки с низким расходом воды и устанавливать энергоэффективные водонагреватели. Существуют также факторы, влияющие на потребление энергии и/или воды, которые эти учреждения не осмеливаются подвергать сомнению: частота принятия душа, температура воды («принимать холодный душ») или сам процесс принятия душа — никогда не предполагается, что обтирание губкой на самом деле будет достаточным. Очевидно, что ежедневный горячий душ сегодня рассматривается не как роскошь, а как базовая необходимость.
Зачем мы принимаем душ?
Однако душ — это не только мытье тела. Душ, который полностью сосредоточен на очищении тела — так называемый душ ВМС или морской душ — требует очень мало времени, энергии и воды. Душ ВМС состоит из 30-секундного душа, чтобы намокнуть, намыливания тела, пока вода выключена, и завершается еще одним 30-секундным душем, чтобы смыть мыльную воду.
Если предположить средний расход воды, (горячий) душ ВМС использует всего 8,3 литра воды и 0,2 киловатт-часа энергии. Ежедневное обтирание губкой будет иметь еще меньшее потребление воды и энергии. Девятиминутный горячий душ в день ни в коем случае не является предметом первой необходимости: это удовольствие. С 1990-х годов ежедневный душ изображался в рекламе как средство релаксации, снятия стресса и чувственного удовольствия.
Туманный душ
Использование душа для лечения, кажется, несовместимо с резким сокращением потребления воды и энергии. Однако есть технология, которая может это сделать: туманный душ.
Туманный душ распыляет воду на очень мелкие капли (менее 10 микрон), что значительно уменьшает расход воды. Бакминстер Фуллер изобрел первый такой душ в 1936 году как часть своей ванной комнаты Dymaxion (он назвал его «туманным пистолетом»). Идея была снова подхвачена в 1970-х годах, когда было проведено несколько испытаний и экспериментов как с распыленным мытьем рук, так и с душем.
NASA разработало туманный душ с ручным подвижным соплом, включающим в себя управляемый большим пальцем водяной клапан, прикрепленный к гибкому шлангу. Средний расход воды за девятиминутный душ составил 2,2 литра, что соответствует расходу воды всего 0,24 литра в минуту. Канадская группа минимального жилья разработала и протестировала несколько туманных душей и получила расход 0,33 литра воды в минуту. В обоих случаях тесты мазков на наличие бактерий на коже показали, что туманный душ очищает тело так же хорошо, как и «обычный» душ той же продолжительности — используя в 30–40 раз меньше воды.
Йонас Гёрген разработал комплект, который превращает практически любой душ в туманный душ.
Йонас Гёрген, молодой дизайнер, окончивший Академию дизайна Эйндховена в 2019 году, был очарован историей туманного душа и решил построить его сам. По сравнению с более ранними туманными душами, Гёрген улучшил концепцию двумя важными способами. Во-первых, он разработал комплект, который может превратить практически любой душ в туманный душ с минимальными усилиями. Во-вторых, в отличие от более ранних экспериментов, его туманный душ использует не одну, а от трех до шести форсунок. Это превращает функциональный, но очень простой туманный душ (использующий только одну форсунку) в приятное ощущение, которое ощущается так же комфортно и бодряще, как и «обычный» душ.
В набор, который прислал мне Йонас, входят шесть насадок, несколько соединителей и разделителей, несколько гибких пластиковых трубок («можно отрезать любой длины») и несколько кусков медной проволоки («чтобы закрепить и прикрепить насадки в нужных положениях»). Я установил пятинасадочный душ с распылителем менее чем за двадцать минут, и хотя результат не получит награду за дизайн (на самом деле Йонас построил более красивый душ с распылителем для своего дипломного проекта), как руководство по самостоятельному изготовлению душа он просто великолепен.
С пятью насадками я измерил расход воды в два литра в минуту, что в пять раз меньше, чем у моей устаревшей душевой лейки.
В моей установке четыре сопла фиксированы (одно направлено на голову, одно на спину и два на бедра), а одно гибкое и может быть направлено туда, куда нужно — как в экспериментах NASA. Использование более чем одного сопла увеличивает поток воды, но экономия воды остается значительной.
Для пяти форсунок я измерил расход воды в два литра в минуту, что в пять раз меньше, чем у моей устаревшей душевой головки (десять литров в минуту) и в 12,5 раза меньше, чем расход воды тропического душа. Необычно получать такую большую экономию при таких небольших усилиях. Йонас пишет о своем душе, что «это не все компромиссы в комфорте, как это иногда предполагалось в исследовательских работах 1970-х годов», и я полностью согласен. Разница явно связана с тем, что более ранние туманные души использовали только одну форсунку.
Экономия энергии при использовании туманного душа
Экономия энергии при использовании туманного душа меньше, чем экономия воды. Это связано с тем, что для туманного душа требуется более высокая температура воды. Увеличенная площадь поверхности воды уменьшает потребление воды, но также заставляет тепло быстрее растворяться в воздухе. Даже если вода, выходящая из крана, имеет максимальную температуру (обычно 60 градусов по Цельсию и уже немного горячая на ощупь), при распылении из форсунки она быстро теряет свою температуру, чем дальше вы относите свое тело от отверстия. Хитрость заключается в том, чтобы расположить форсунки таким образом, чтобы они плотно окружали тело. Я сделал это с помощью железной проволоки и клейкой ленты, но есть и более элегантные способы.
Экономия энергии при использовании туманного душа меньше экономии воды
Я обнаружил, что температура воды около 50 градусов по Цельсию достаточна для теплового комфорта, но для туманного душа зимой может потребоваться более высокая температура воды, поэтому давайте предположим значение 60 градусов, чтобы рассчитать энергопотребление моего туманного душа с 5 форсунками. При расходе два литра в минуту душ в течение 8,9 минут потребляет 17,8 литров воды. Нагрев этого объема воды с 18 до 60 градусов требует 1,04 кВт·ч. Это вдвое меньше энергопотребления среднего душа в Нидерландах (2,1 кВт·ч) и в шесть раз меньше энергопотребления тропического душа (6,3 кВт·ч).
Потребление энергии туманным душем можно еще больше сократить, принимая душ в закрытой кабине, что повышает тепловой комфорт при более низкой температуре воды. Еще один прием для повышения теплового комфорта зимой — немного открыть форсунки, чтобы площадь поверхности воды уменьшилась. Это увеличивает потребление воды, но снижает потери тепла. Человек должен найти баланс между экономией энергии или воды в зависимости от местных обстоятельств. Аргумент, который часто выдвигается против водосберегающих душевых головок, заключается в том, что люди компенсируют меньший расход воды, принимая душ дольше. Похожий аргумент можно выдвинуть против туманного душа, потому что использование тумана увеличивает время, необходимое для ополаскивания тела мыльной водой. Однако туманный душ продолжительностью 8,9 минут дает достаточно времени, чтобы избавиться от мыла и шампуня. Все испытуемые в экспериментах НАСА смогли вымыться и ополоснуться в течение 9 минут, используя только одну форсунку на гибком шланге. Мытье длинных волос более проблематично, но и в этом случае проблему можно решить, немного открыв форсунки, увеличив поток воды.
Сколько насадок мы можем себе позволить?
Пятифорсуночный туманный душ обеспечивает значительную экономию воды и энергии по сравнению с «обычным» душем и делает это без ущерба для комфорта. Однако достаточно ли он экологичен? Если бы восемь миллиардов человек использовали пятифорсуночный туманный душ, все ветряные турбины в мире все равно могли бы обеспечить только два миллиарда человек ежедневным горячим душем. И по сравнению с одноминутным душем Navy, который полностью ориентирован на эффективность, а не на комфорт, потребление энергии в пять раз выше, а потребление воды в два раза выше. Итак, давайте посмотрим, что произойдет, если мы уменьшим количество насадок, по-прежнему предполагая среднюю частоту и продолжительность душа.
Три форсунки с расходом примерно один литр воды в минуту — это минимум для обеспечения комфорта от горячего душа.
Я обнаружил, что три форсунки — с расходом примерно один литр воды в минуту — являются минимальными для обеспечения комфорта горячего душа. Это снизит потребление воды 8,9-минутного туманного душа до 8,9 литров, что соответствует потреблению воды одноминутным душем Navy. Потребление энергии снизится до 0,52 кВт·ч, что в два-три раза больше, чем у душа Navy. Это обеспечит четыре миллиарда человек ежедневным горячим душем от ветровой энергии, а это означает, что если бы мы вдвое сократили продолжительность душа (с 8,9 до 4,5 минут) или принимали душ реже (раз в два дня), население мира могло бы очищаться и баловаться, используя только энергию ветра.
Если мы откажемся от комфорта и просто будем мыться с минимальными затратами энергии и воды, мы сможем принимать туманный душ, используя только одну насадку, как в семидесятые. Используя только одну насадку, я измерил расход воды, который составил 0,3 литра в минуту, что означает, что для 8,9-минутного туманного душа потребуется всего 2,67 литра воды и 0,156 киловатт-часа энергии. Потребление ресурсов туманным душем тогда соответствует использованию губки и значительно ниже, чем у одноминутного Navy Shower. Все ветряные турбины в мире могли бы обеспечить примерно 15 миллиардов человек ежедневным 8,9-минутным горячим туманным душем.
При использовании более пятнадцати форсунок энергопотребление туманного душа выше, чем у обычного душа.
Наоборот, потребление воды и, особенно, энергии в туманном душе быстро увеличивается по мере добавления большего количества форсунок. При двадцати форсунках потребление воды все еще ниже, чем в среднем душе (6-7 литров против 8,3 литров в минуту), но потребление энергии уже выше: 3,1 кВт·ч по сравнению с 2,1 кВт·ч. При десяти форсунках — например, см. коммерчески доступный Nebia Spa Shower — потребление воды остается очень низким — всего 3 литра в минуту, но потребление энергии всего на 25% ниже по сравнению с обычным душем (1,45 против 2,1 кВт·ч). Туманные души по определению не являются низкоэнергетическими продуктами. Все зависит от того, как мы их используем.
Off-Pipe
Есть одна проблема с туманными душами, работающими только с одной-тремя форсунками: современные водонагреватели не срабатывают при расходе ниже 1 литра воды в минуту, что означает, что выходит только холодный туман. Это не принципиальная проблема — технически возможно сделать водонагреватели, которые нагревают небольшое количество воды — и это подводит нас к другому потенциальному преимуществу туманного душа: его влиянию на ванную комнату.
Современный душ — это не устройство, которое стоит само по себе. Он подключен к нескольким инфраструктурным сетям, таким как водопровод, канализация, электросеть или газовая инфраструктура. Напротив, хотя туманный душ может быть подключен к тем же инфраструктурам, он может работать и без них, что еще больше сокращает использование ресурсов.
Современные водонагреватели не срабатывают при расходе воды менее 1 литра в минуту, а это значит, что выходит только холодный туман.
Прежде всего, переход на туманные души позволит использовать гораздо меньшие и менее мощные водонагреватели, которые могут питаться от местных солнечных или ветровых систем, которые меньше и дешевле тех, которые требуются для обычных водонагревателей. При минимальном туманном душе можно даже усомниться в необходимости водонагревателя вообще. Количество воды настолько мало (2,67 литра), что ее можно нагреть на огне — как в старые времена.
Во-вторых, из-за высокого потребления воды обычный душ необходимо подключать к сливу. Душ с туманом сбрасывает гораздо меньше воды, что позволяет отключать душ от водопровода и очищать воду на месте, например, для смыва в туалете, полива растений или чистки тротуара. В-третьих, водоснабжение в ванной комнате также не является строго обязательным: небольшую емкость можно наполнить в другом месте и отнести в ванную. Канадские эксперименты 1970-х годов привели к появлению такого переносного душа с туманом. Вода хранилась в резервуаре для мытья окон Volkswagen, подключенном к велосипедному насосу для нагнетания воды. 2,5 литра воды нагнетались примерно двадцатью качками велосипедного насоса. Короче говоря, если мы перейдем на туман, инфраструктура, которая сделала возможным современный душ, может быть уменьшена и упрощена до такой степени, что ванная комната может быть отключена от электросети и водопровода даже в городских условиях, что приведет к дальнейшему сокращению потребления воды и энергии. Тот же подход можно применить к мытью рук и посуды.
Но есть и возможные сложности — стоит обратить внимание на то, что все души несут в себе риск легионеллы. Более мелкие капли воды из туманного душа остаются в воздухе дольше, что увеличивает риск вдыхания. Поэтому важно соблюдать элементарные меры предосторожности.
P.S. — Насадки для создания тумана используют в наше время по разному.
С одной стороны для распыления конденсата кондиционера, чтоб не попадать под штраф, а с другой, для распыления на посетителей кафе и ресторанов, чтобы экономить на охлаждении в летнее время.
