WCeco2008 : Extremt snålspolande toalett

WCeco2008

Martin Elmgren

Per Månsson

EXAMENSARBETE 2008

WCeco2008

Martin Elmgren Per Månsson

Detta examensarbete är utfört vid Tekniska Högskolan i Jönköping inom ämnesområdet Maskinteknik. Arbetet är ett led i den treåriga

högskoleingenjörsutbildningen. Författarna svarar själva för framförda åsikter, slutsatser och resultat.

Handledare: Mikael Cederfeldt Omfattning: 15 poäng (C-nivå) Datum: 2008-05-28

Abstract

This thesis is performed in cooperation with Prodelox AB and JTI (Swedish Institute of Agricultural and Environmental Engineering).

The purpose of the project is to generate and develop a WC-technique with a closet sewer that keeps a higher TS-substance than 1.5 %. The WC-technique is mainly directed towards permanent households in sparsely-populated areas and cabins. The goal is to generate concepts of toilets with an extremely low use of water in terms of flushing. The design should be appealing and touch more senses than only the visual.

To meet the requirement of a TS-substance of 1.5 %, with regards to the amount of flushes per person and day, the final concept can only use a water amount of 0.3 liters per flush.

The implementation begins with a market survey, which shows a lack of toilets on the market with extremely low use of water when flushing and that the

competitors’ offers do not reach the customers’ requirements.

The implementation continues in to an idea generating phase. The phase consists of producing ideas concerning function and performance as well as shape and experience. The developed ideas concerning function and performance results in 14 solutions. The different solutions are combined into entire concept suggestions which are sifted out to one concept. The developed ideas regarding shape and experience results in 5 design suggestions.

Function and design is combined to a final concept. The concept consists of two variations, one with a cistern, were its only use is as a visual effect, and one without. The exterior of the toilet consists mainly of china. The concept uses vacuum as means of transportation and high-pressure flushing for cleaning the toilet-bowl. The toilet-bowl is treated with a low friction surface during

production, which makes the cleaning process more reliable.

The authors are very pleased with the developed concept since the solutions and the design of the toilet are comparable with a traditional toilet, at the same time as it solves the problem with smell and cleaning of the toilet-bowl, where today’s toilets with low use of water when flushing do not. The authors believe that the concept contains solutions which are both innovative and interesting in terms of future realization of the product.

This edition is classified as secret. For a complete report, please contact Prodelox AB.

Sammanfattning

Examensarbetet är utfört i samarbete med Prodelox AB och JTI (Institutet för jordbruks och miljöteknik).

Syftet med uppgiften är att ta fram och utveckla en WC-teknik vars utgående klosettavlopp håller en TS-halt på 1,5 % eller högre. WC-tekniken riktar sig först och främst till permanenta hushåll på glesbygden och ägare av sommarstugor. Målet är att generera konceptförslag på en extremt snålspolande toalett med en tilltalande design som berör fler sinnen än det visuella.

För att uppnå kravet på en TS-halt på 1,5 %, med hänsyn till antal spolningar per person och dygn, får det framtagna konceptet endast använda en spolmängd på drygt 0,3 liter/spolning.

Genomförandet inleds med en marknadsundersökning, som visar en brist på extremt snålspolande toalettalternativ på marknaden och att de toaletter som konkurrenter kan erbjuda inte når upp till kundernas krav.

Genomförandet fortgår i en idégenereringsfas, en generering inom funktion och prestanda och en inom form och upplevelse. Genereringen inom funktion och prestanda resulterar i 14 dellösningar. Dellösningarna kombineras till hela

konceptförslag som slutligen sållas till ett koncept. Idégenereringen inom form och upplevelse resulterar i 5 designförslag.

Funktion och design sammankopplas till ett slutligt koncept. Konceptet består av två varianter, en modell med cistern, där cisternen enbart har en visuell egenskap, och en modell utan. Toalettens yttre tillverkas huvudsakligen i porslin. Konceptet använder vakuum som transportteknik, med högtrycksspolning för rengörning av toalettskålen. Toalettskålens insida behandlas vid tillverkningen av en

lågfriktionsbeläggning, vilket gör rengörningen pålitligare.

Författarna är mycket nöjda med det utvecklade konceptet eftersom lösningarna och utformningen av toaletten är jämförbar med en traditionell toalett, samtidigt som konceptet löser problem med lukt och renhållning av toalettskålen, där dagens snålspolande toalettalternativ brister. Författarna anser även att konceptet innehåller lösningsförslag som både är innovativa och intressanta för en eventuell framtida realisering av produkten.

Denna rapportutgåva är sekretessbelagd. Kontakta Prodelox AB för komplett rapport.

Nyckelord WCeco2008 Extremsnålspolande toalett Miljövänlig toalett Vakuumtoalett Enskilda avlopp

JTI, Institutet för jordbruks och miljöteknik Prodelox AB

Förord

Författarna vill framföra ett stort tack till samarbetspartnern Prodelox AB, speciellt till Martin Eveborn och Johannes Walfridsson. Ett stort tack till vår handledare Mikael Cederfeldt på JTH, för råd och stöd under examensarbetet, samt ett tack till uppdragsgivaren JTI.

Innehållsförteckning

2.1.1 Idégenerering och sållning ... 12

2.1.2 WBS – Work Breakdown Strukture ... 13

2.1.3 QFD- Quality Function Development ... 13

2.2 VÅTKOMPOSTERING... 14

2.3 LAGAR OCH REGLER... 14

3 Genomförande ... 15

3.1 MARKNADSUNDERSÖKNING... 15

3.1.1 Dagens system ... 16

3.2 KONKURRENTANALYS... 18

3.2.1 Konkurrerande snålspolande toaletter ... 18

3.2.2 Konkurrenttabell... 21

3.3 ANVÄNDARANALYS... 23

3.4 WBS–GRUNDLÄGGANDE LÖSNING... 25

3.5 QFD-QUALITY FUNCTION DEVELOPMENT... 26

3.6 IDÉGENERERING... 28

3.6.1 Idégenerering; Funktion och prestanda ... 28

3.6.2 Sållning... 36

3.6.3 Val av koncept ... 38

3.6.4 Idégenerering; Form och upplevelse ... 39

3.6.5 Val av designkoncept ... 41 4 Resultat ... 42 4.1 SLUTGILTIGT KONCEPT... 42 4.1.1 Toalettutformning ... 43 4.1.2 Spolning ... 45 4.1.3 Vakuumsystem ... 46 4.1.4 Dellösning 14... 46 4.1.5 Dellösning 8... 47 4.1.6 Ytbehandling... 47 4.1.7 Styrenhet ... 47 4.2 WBS–SLUTLIGT KONCEPT... 48

5 Slutsats och diskussion ... 49

8.1 ANVÄNDARUNDERSÖKNING... 54 8.2 ANVÄNDARUNDERSÖKNING UTVÄRDERING... 57 8.3 FÄLTSTUDIE, DELTAGARE... 61 8.4 BERÄKNING AV SPOLVATTENMÄNGD... 62 8.5 BERÄKNING AV SPOLTID... 63 8.6 KRAVVIKTNING... 64 8.7 GANTT SCHEMA... 65 8.8 LAUFEN –ALESSI... 66 8.9 TEFLON... 67 8.10 BERÄKNING AV VAKUUMPUMP... 68 8.11 KONKURRENTERS TS-HALT... 69 8.12 MONTERINGSBESKRIVNING... 70

1 Inledning

I början av 90-talet startade JTI (Institutet för jordbruks och miljöteknik) arbetet med utveckling och utvärdering av en ny behandlings och hygieniseringsteknik för organiskt avfall, kallad våtkompostering. Metoden resulterar i en betydligt säkrare hygienisering av slutprodukten vilket har banat väg för att JTI under de senaste åren velat införa tekniken som en avloppslösning, men har där stött på problem då dagens WC-teknik inte genererar ett tillräckligt behandlingsbart organiskt avfall för vidare hantering. Detta beroende på att dagens vattenbaserade WC-tekniker använder en allt för stor mängd vatten vid spolning. Detta ligger till grund för ett samarbete mellan JTI och Prodelox AB, där Prodelox AB har kontaktats för att generera idéer på en extremt snålspolande toalett som gör det realiserbart att förespråka våtkompostering som ett attraktivt alternativ vid köp av avloppslösning. Examensarbetet görs i samarbete med konsultföretaget Prodelox AB i Linköping, där arbetet utgör Prodelox idéer i samarbetet med JTI. Arbetet inleds med en marknadsundersökning där dagens befintliga produkter analyseras, för att ge en övergripande bild vad konkurrenterna erbjuder. Arbetets kravspecifikation

fastställs i samråd med berörda parter, vilket sätter riktlinjerna för arbetet. Förslag på dellösningar genereras, vilka på olika sätt löser toalettens funktions- och

prestandakrav, vartefter förslagen kombineras till kompletta funktionella

konceptförslag. Designförslag på toalettens form och upplevelse genereras, för att fastställa toalettens huvudsakliga design. Funktionella koncept kombineras slutligen ihop med valt designförslag till ett eller fler slutkoncept.

1.1 Bakgrund

JTI har sedan början av 90-talet arbetat med utveckling och utvärdering av våtkompostering, vilket är en behandlings- och hygieniseringsteknik för organiskt avfall. Våtkomposteringstekniken kan appliceras på i stort sätt alla typer av

organiska avfall, med kravet att materialet som behandlas är så beskaffat att det kan pumpas och med hjälp av omrörning hållas homogent suspenderat.

Som en avloppslösning, har våtkompostering på senare år i Sverige väckt ett större intresse, men det finns tekniska delar i våtkomposteringssystemet som behöver förfinas för att göra det till ett konkurrenskraftigare alternativ. Den mest avgörande bedöms vara att finna en WC-lösning som kan generera ett mycket koncentrerat avlopp, då komposteringsprocessen inte fungerar på ett allt för utspätt material. På torrsubstansbasis (TS-halt), den del av materialet som återstår efter all vätska avlägsnats, räknar man med att gränsen för vad som är

behandlingsbart idag ligger vid ca 3 %. Med förfinad processteknik bör gränsen kunna pressas ner till ca 1,5 %, vilket sägs vara en rimlig utveckling. För att man i framtiden ska kunna processa avfall i en våtkomposteringsanläggning utan att behöva sambehandla det med annat organiskt material, krävs därför en

snålspolande WC-teknik som klarar kravet av TS-halt över 1,5 %.

Det finns idag olika snålspolande WC-tekniker, men ingen av dem anses klara de givna kraven. En extremt snålspolande toalett av traditionellt mått, spolar med mindre än 1 liter per spolning, genererar ett material med en TS-halt på ca 0,6 %. En latrin, som är fri från tillsatt vatten, och dessutom ofta har en lägre andel urin än vanligt klosettavlopp samt innehåller en del strömedel, har normalt en TS-halt på ca 5 %. Därför krävs det en exceptionellt snålspolande toalett för att uppnå målet på en TS-halt över 1,5 %. [1][2]

1.1.1 Prodelox AB

Prodelox AB är ett konsultföretag med inriktning på produktutveckling.

Verksamheten startades 2007 i Linköping och ägs av ett antal personer anställda i företaget. Organisationen har i dagsläget runt 20 anställda, många med

erfarenheter inom olika teknikområden. Prodelox utvecklar nya och befintliga fysiska produkter på uppdrag av enskilda innovatörer samt mindre-/medelstora – och stora produktägda företag. [3]

1.1.2 JTI

JTI – Institutet för jordbruks och miljöteknik arbetar med forskning, utveckling och information inom områdena jordbruks- och miljöteknik samt arbetsmaskiner. Områdena omfattar avfall och avlopp, energi, husdjur och stallgödsel, maskiner och arbetsmiljö samt växtodling. JTI fungerar som en länk mellan forskning och näringsliv. Tillsammans med näringslivet tar man fram resultat som kan omsättas i verklighet. JTI’s forskning och utveckling producerar fram resultat som ger företag och myndigheter starkare beslutsgrunder, starkare konkurrenskraft och mindre belastning på miljön. JTI samarbetar och leder gärna projekt med andra institut, universitet, högskolor och organisationer. [4]

1.2 Syfte och mål

Syftet med uppgiften är att tillsammans med Prodelox AB och JTI ta fram och utveckla en WC-teknik vars utgående klosettavlopp håller en TS-halt på över 1,5 %, utan avvattning eller uppblandning med andra materialfraktioner. WC-tekniken riktar sig först och främst till permanenta hushåll på glesbygden och ägare av sommarstugor, som alla använder enskilt avlopp. Målet är att en ta fram koncept på en extremt snålspolande toalett med en tilltalande design. Lösningen ska innehålla en tekniskt fungerade konstruktion som löser de brister som

förefaller på dagens system. Målet är att redovisa ett eller flera konceptförslag och eventuellt en prototyp.

1.2.1 Kravspecifikation

Författarna har sammanställt en kravlista som täcker alla krav JTI har på slutprodukten för att möjliggöra införandet av våtkompostering som

avfallshantering, men även krav på produkten för att uppfylla kundförväntningar och göra den attraktiv på marknaden.

Allmänna produktkrav

• Vara möjligt att samla in klosettavloppsvatten till en sluten tank i bostäder med 1-10 boende.

• Vara möjligt att i varje fastighet koppla samman minst 3 insamlingsenheter.

Slamkrav

• Slammet måste innehålla en TS-halt på mer än 1.5 %, för att kunna behandlas obehandlat genom våtkompostering.

• All näring som finns i klosettavloppet ska bibehållas, så att näringsåterförelse kan ske.

Komfortkrav

• Komforten ska hålla mycket hög standard och vara fullt jämförbar med traditionell WC-teknik.

• Intryck/Upplevelse ska kännetecknas av god hygien, pålitlighet, kvalitet och funktionalitet.

• Renhållningsmomentet får inte upplevas betungande eller äcklande.

• Om extra renhållningsarbetet behövs, får inte rutinmässiga åtgärder kännas obekväma för användaren, samt äventyra anläggningens möjlighet att uppnå slamkraven.

Pålitlighetskrav

• Produkten måste vara extremt robust, pålitlig och okomplicerad att hantera vid tillfällen då fel ändå uppstår.

• Viss avvikelse kan dock accepteras, beroende på hur viktigt det är för lösningen.

Energikrav

• Framtagningen av produkten ska genomsyras av målet att minimera resurs och energibehovet i alla faser av framtagningen (val av material och

utrustning mm). Designkrav

• Hela designaspekten ska gälla fler sinnen än bara det visuella, även tänka på ljud och känsla vid användning av produkten.

• Produkten som helhet ska utstråla komfort, pålitlighet, kvalitet och god hygien.

Ekonomikrav

• Övergripande tanke om att den totala kostnaden (produkt, installation och drift) måste vara konkurrensmässigt i jämförelse med andra tekniker som är tänkbara att använda under samma förhållanden.

1.3 Avgränsningar

För att JTI´s behandlingsteknik ska vara realiserbar som avloppslösning krävs det att hela WC-tekniken är anpassad, från toalett till tank. Examensarbetets

omfattning har begränsats till utveckling av toalettenheten, vilket anses vara den mest relevant utvecklingsområdet av WC-tekniken då dagens alternativa toaletter inte klara kraven i sammanhanget. I dagsläget finns det utvecklade tekniker som transporterar avfallet från toalettenheten till tanken, men då detta enligt JTI inte anses inverka negativt på möjligheten att använda våtkompostering, så bortses detta i arbetet. Med hänsyn till tidsbrist och arbetets omfattning kommer inte detaljkonstruktioner och fullständiga ritningar på konceptet/koncepten presenteras.

1.4 Disposition

Inledningsvis presenteras teoretisk bakgrund med metodvalsförklaring, förklaring av våtkompostering samt de lagar och regler som miljöbalken ställer på enskilda avlopp.

Kapitlet genomförande inleds med marknadsundersökning samt konkurrentanalys med ingående konkurrenttabell. Marknadsundersökningen följs av idégenerering, där dellösningar samt hela konceptförslag presenteras och viktas. Idégenereringen delas upp i en idégenerering runt funktion och prestanda, följt av en idégenerering runt form och upplevelse.

I resultatet sammankopplas funktion och design till ett slutgiltigt koncept, där de ingående lösningarna förklaras. Konceptet presenteras med CAD-modeller gjorda i SolidWorks.

Det avslutande kapitlet slutsats och diskussion ger utrymme för författarnas egna tankar och kommentarer om arbetet.

2 Teoretisk bakgrund

2.1 Metodval

Under arbetets gång tillämpas olika metoder som hjälper till med framtagning av idéer och lösningar, hur de skall kombineras och vilka som därefter ska

vidareutvecklas. De framhäver även relationer mellan ingående delar i produkten samt visar de viktigaste kraven i kravspecifikationen.

2.1.1 Idégenerering och sållning

Brainstorming

Metoden syftar till att hitta och generera nya idéer och lösningskoncept.

Brainstorming kan utföras i grupp så väl som individuellt. Brainstormning går ut på att generera så många spontana idéer som möjligt. Idéer får inte kritiseras under metodens gång. Alla idéer, realistiska som orealistiska, kan leda till bra förslag. Metoden används under idégenereringen i kapitlet genomförande. [5]

Morfologisk matris

Metoden syftar till att hitta helhetslösningar. Genom att kombinera funktionerna med varandra skapar man olika helhetslösningar. Metoden går ut på två

grundläggande steg:

• Skapa så många koncept/funktioner som möjligt.

• Kombinera koncepten/funktionerna till ett koncept som löser kraven. Morfologiska matrisen tillämpas under sållningen i kapitlet genomförande. [5] Elimineringsmatris (Go/No-Go)

Metoden används för att utvärdera vilka krav koncepten löser. Koncepten viktas mot kraven och utvärderas utefter vilka krav som uppfylls. Två typer av

värderingar används:

• Uppfyllande av kundkrav • Tilltänkt teknisk tillgänglighet

Elimineringsmatrisen används under sållningsmomentet i kapitlet genomförande. [5]

2.1.2 WBS – Work Breakdown Strukture

WBS är en metod för att bryta ner en befintlig eller framtida produkt. Syftet är att skapa en överskådlig bild av en produkts olika delar och hur de påverkar varandra. Nerbrytningen görs i fyra steg, först klargörs de övergripande funktionerna följt av beskrivning av de underliggande delfunktionerna. När de övergripande

funktionerna och dess delfunktioner är fastställda skapar man en logisk ordning bland delfunktionerna. Slutligen förfinar man och utvecklar delfunktionerna. [5]

2.1.3 QFD- Quality Function Development

QFD är en metod för att sätta krav [se Figur 1]. QFD matrisen ger förståelse för en produkt och dess problem genom specifikationer, syfte och mål för produkten. I QFD identifierar man vilken/vilka som är kund/kunder samt vilka krav och önskemål de har. Man viktar kundernas krav för att se vilka krav som är viktigast. Betygssättning av befintliga produkter görs för att se hur nöjda kunderna är idag. Mätbara produktegenskaper identifiering för att sedan urskilja vilka åtgärder som löser vilka krav. Slutligen fastställs hur de olika åtgärderna påverkas av varandra. QFD matrisen redovisar även en jämförelse mellan egna produkten och

konkurrentprodukter. [5]

2.2 Våtkompostering

Våtkomposteringen har fördelen, gentemot vanlig torrkompostering av fast organiskt avfall, att den resulterar i en betydligt säkrare hygienisering av slutprodukten. Detta har öppnat vägen för användning av våtkompostering i avloppssammanhang. Efter behandlingen är slutprodukten ett väl nerbrutet, hygieniserat och näringsrikt material som lämpar sig som gödselmedel i

jordbruket. Det finns idag minst tre anläggningar som nyttjas helt eller delvis för behandling av avloppsavfall. Ett avloppssystem som utnyttjar våtkompostering som behandlingsmetod skiljer sig fundamentalt från konventionella system genom att avlopp från klosetter skiljs från det övriga avloppet i fastigheten och samlas upp i en sluten tank. Innehållet i tanken transporteras sedan vidare till en central våtkompostanläggning för behandling, vartefter det kan spridas på jordbruket. System av denna typ är lämpade i miljöer där man ställer mycket hårda

utsläppskrav eller där terrängförhållanden gör det svårt att applicera traditionell avloppsteknik. Ur ett kretsloppsperspektiv är tekniken också mycket attraktiv, eftersom i princip all näring från hushållen kan återföras till jordbruket. Återföringspotentialen är överlägset de traditionella avloppssystemen. Vid

konventionella avloppsanläggningar kan visserligen ett slam avskiljas. Möjligheten att använda detta slam i jordbruket kompliceras dock av oron över kontaminering av mark samt smittospridning. Ur gödslingssynpunkt är kvävet i avloppsvattnet eftertraktat av lantbrukarna, men det går förlorat under den konventionella reningsprocessen. Våtkompostering eliminerar alla dessa problem i stort sätt fullständigt eftersom klosettavloppsvattnet källsorteras och kvävet behålls i processen. [1][2]

2.3 Lagar och regler

Då uppgiftens syfte och mål berör användare av enskilda avlopp anser författarna det relevant att nämna lagar och regler som berör området. Vid anslutning och användning av enskilda avlopp gäller de lagar och förordningar som följer i miljöbalken (SFS 1998:808).

Miljöbalken reglerar systemen för enskilda avlopp (för 1-10 hushåll). Kapitel två i miljöbalken avser allmänna hänsynsregler och skyldigheter för verksamhetsutövare. Ägare av en fastighet med enskilt avlopp är en verksamhetsutövare. Miljöbalken ställer krav på att alla som bedriver en verksamhet ska skaffa sig kunskap och ta hänsyn till miljön och människors hälsa och att verksamhetsutövaren ska välja den mest lämpade platsen för verksamheten. Verksamhetsutövaren ska sträva efter möjligheterna till återvinning och återanvändning. I första hand ska förnybara energikällor användas. Om verksamheten gjort sig skyldig till skada eller olägenheter på miljön är verksamhetsutövaren skyldig att ersätta skadan. En verksamhet får inte bedrivas om den medför risk för att ett stort antal människor får sina levnadsförhållanden väsentligt försämrade eller miljön försämras avsevärt. Om en verksamhet inte når upp till kraven som ställs får verksamheten endast bedrivas om regeringen finner att det finns särskilda skäl. [6]

3 Genomförande

3.1 Marknadsundersökning

Marknadsundersökningen inleds med en fältstudie, utförd i mitten av mars 2008, för att skapa en övergripande blick av marknadsutbudet av extremt snålspolande toaletter.

På marknaden saknas det i dagsläget alternativ på extremt snålspolande toaletter. Dubbelspolande toaletter med hel- och halvspolning är det marknaden kan erbjuda. Ingen av de återförsäljare eller tillverkare som ingått i fältstudien har extremt snålspolande toaletter i sitt sortiment. Gustavsberg är den enda

tillverkaren som har erbjudit en extremt snålspolande toalett tidigare, Miniflush. Efterfrågan och försäljningen av Miniflush var låg och därför utgick toaletten ur sortimentet. Författarna upplever att få av dem medverkade tillverkarna och återförsäljarna har erfarenheter av extremt snålspolande toaletter. Återförsäljarna och tillverkarna som känner till extremt snålspolande toaletter erfar att användarna anser att rengöringsförmågan är för dålig och att toaletterna kvalitetsmässigt skiljer sig från en traditionell toalett. Återförsäljarnas och tillverkarnas reaktioner stärks av användarundersökning utförd i tidigare rapport av JTI. [2]

Marknadsundersökning på Internet visar dock att det finns ett utbud av extremt snålspolande toaletter hos mindre återförsäljare och tillverkare.

3.1.1 Dagens system

Vakuum (Tryckavlopp)

I ett vakuumsystem används en vakuumpump som transporterar avfallet med hjälp av luft. Vakuumsystemet gör det möjligt att transportera avfallet både korta

sträckor vertikalt och lång sträckor horisontellt, då systemet är oberoende av gravitationskraft. Vattnet som tillförs används endast för att skölja rent

toalettkoppen. Ett vakuumsystem arbetar normalt i ett par sekunder, då systemet skapar ett vakuum, vartefter en ventil öppnas och avfallet sugs ut. Systemet medför dock en högre spolvolym jämfört med det traditionella toalettsystemet, men det går att undvika ljudet genom att placera vakuumpumpen utomhus. Med

vakuumsystemet kan man reducera vattenmängden avsevärt, men vakuumsystem kräver samtidigt elektricitet och är relativt dyra att installera.

Många system som används idag är installerade på skolor eller hotell, anpassade för många användare som använder systemet regelbundet vilket medför att system är aktiverat dygnet runt. Utöver dessa system finns även mjukvakuumsystem som är anpassade till enskilda hushåll med sluten tank. Vakuumgeneratorn är inte alltid igång utan aktiveras först vid spolningsmomentet, vilket ger en lägre

energiförbrukning. I de mindre vakuumsystemen för enskilda hushåll bör vakuumgeneratorn inspekteras någon gång per år medan de större

vakuumsystemen kräver regelbunden service, i många fall av servicetekniker. [7] Vanliga toaletter

Vanliga toaletter är normalt kopplade till lokala behandlingsanläggningar med reningsverk dit avfallet leds via avloppsrör och kloaker, där vattnet renas och åter släpps ut i naturen. På dagens nytillverkande toaletter levereras det vanligtvis två spolningsalternativ, hel- eller halvspolning. En av de största toalettillverkare som använder minst vattenförbrukning vid spolningen använder 2 liter vatten vid liten spolning och 4 liter vatten vid stor spolning. Om man beräknar den totala

vattenanvändningen per person och dygn enligt vårt beräkningsunderlag, ligger den vanliga dubbelspolande toaletten på 29 liter. [se Bilaga 8.4]

De traditionella toaletterna är utformade med en cistern placerad över toalettens sitthöjd, där allt spolvatten samlas innan spolningsmomentet. Konstruktionen av cisternen och dess ingående detaljer skiljer sig mellan olika tillverkare, men grundfunktionen är densamma. Grundidén är att den mängd vatten som samlas i cisternen är den vattenmängd som används för att spola rent toalettstolen och transportera avfallet ut i avloppsrören. Då spolningsmekanismen dras ner, öppnas en ventil som gör att vattnet rinner ut ur cisternen och ner i toalettskålen. På vattenytan inuti cisternen flyter flottören och när vattennivån sjunker öppnar flottören mekaniskt tillförseln av nytt vatten. När vattennivån hamnar i sitt ursprungsläge sluts tillförseln av vattnet och toaletten är redo för ny spolning. [7][8][9][10]

Extremt snålspolande toaletter

Extremt snålspolande toaletter som förbrukar max 1 liter/spolning bygger ofta på smarta lösningar av vattenlåset för att minska vattenförbrukningen. Vattenlåset hindrar lukt att sprida sig upp ur avloppet. Extremt snålspolande toaletter rekommenderas till slutna tankar, då minskad mängd vatten leder till färre tömningar av tanken. Toaletter med själfallssystem ställer ofta höga krav på ledningarnas lutning och material. Vid för låg lutning får inte vattnet den kraft som krävs för att transportera bort avfallet och vid för hög lutning tenderas vattnet rusar förbi och lämna kvar avfall i avloppet. Extremt snålspolande toaletter har en större tendens till stopp i avloppen jämfört med konventionella toaletter, beroende på en för liten vattenmängd vid avfallstransporten till tanken. Avståndet mellan toalett och tank bör därför inte vara mer än 20 meter. [7]

Urinsorterade vattentoaletter

Toaletten består av två fack, det främre facket är till för urin och det bakre för fekalier. Urinen leds till en tank och fekalierna leds till en behandlingsanläggning tillsammans med bad- disk- och tvättvatten. Uppsamlingstanken för urinen töms regelbundet beroende på dess storlek, för att efter lagring kunna återanvändas till gödsling. [7]

Urinsorterande torrtoalett

Toaletten består av två fack, det främre facket ät till för urin och det bakre för fekalier. Fekalier faller ner genom ett hål och samlas upp i en behållare under toaletten. Vatten kan användas vid behov av sköljning. Det finns varianter med mekaniska insynsskydd som faller undan då man sätter sig på sitsen. Tömning av uppsamlingsbehållaren görs vid behov. Urinbehandlingen fungerar på samma sätt som nämnts under urinsorterade vattentoaletter. [7]

Mulltoalett

I en mulltoa samlas avfallet i en behållare som är placerad under toalettstolen. Avfallet bryts ner biologiskt, och kan påskyndas genom att avfallet rörs runt manuellt eller mekaniskt. [7]

3.2 Konkurrentanalys

3.2.1 Konkurrerande snålspolande toaletter

Extrem snålspolande toaletter Miniflush (Gustavsberg)

Miniflush har en vattenförbrukning på 1 liter per spolning. Spolningen sker via en spolventil, vilket gör att vattenmängden vid spolningen minimeras. Spolvolymen kan ökas genom att spolventilen trycks in längre tid. Toalettens vattenlås är flexibelt och rymmer en liten vattenvolym, vilket gör det möjligt att använda en liten vattenmängd vid spolning. WC-skålen töms via en lucka som öppnas då spolventilen aktiveras, efter spolningen stängs luckan och vattenlåset fylls åter med rent vatten. Miniflush är en golvstående toalett, tillverkad i plast och metall. Nackdelen med toaletten är att det ställs höga krav på avloppsrörens lutning, material och dimensioner. [11]

Aqua Magic (Thetford)

Aqua Magic har en vattenförbrukning på 0,2 liter vid urinspolning och 2,0 liter vid fekalierspolning. Spolningen sker med hjälp av två fotpedaler och

spolvattenmängden beror på hur länge fotpedalen hålls nertryckt. Då den stora pedalen trycks ner sker spolningen i samband med att en bladventil är öppen. Då den lilla pedalen trycks sker spolningen med mindre mängd vatten, genom att bladventilen är stängd. Aqua Magic är en golvstående toalett, tillverkad i plast. Nackdelen med Aqua Magic är att spolningen kan uppfattas något krånglig, vilket gör att det krävs en motiverad brukare. [11]

Clever (Wost Man Ecology)

Clever har en vattenförbrukning på 0,6 liter per spolning. Spolningen sker med en fotpedal och spolvattenmängden beror på hur länge fotpedalen hålls nertryckt. Clever har ett patenterat vattenlås som viks ner vid spolning, i samband med att fotpedalen trycks ner. Toaletten är väggstående, med huvudsaklig tillverkning i plast förutom toalettskålen som tillverkas i porslin. Nackdelen med toaletten är att det ställs höga krav på avloppsrörens lutning, material och dimensioner. [11]

Sealand (Sealand Technology Inc.)

Sealand har en vattenförbrukning på 0,2 liter vid urinspolning och 1,0 liter vid fekalierspolning. Spolmängden regleras beroende på hur länge spolpedalen hålls nertryckt. Sealand har en stor kulventil i botten av toalettstolen, vilket ersätter det traditionella vattenlåset, som öppnas då spolning sker. Toaletten är en populär båttoalett som är tillverkad i porslin. Nackdelen med toaletten är att det ställs höga krav på avloppsrörens lutning, material och dimensioner. [11]

Vakuumbaserade toaletter Eco-Vac (Wost Man Ecology)

Eco-vac har en vattenförbrukning på 0,1 liter vid urinspolning och 0,6 liter vid fekalierspolning. Eco-Vac är en vidareutveckling av Miniflush [12]. Toaletten är urinsorterad dvs. har en separat avgränsning för urin. Transporten av avfallet sker med hjälp av en vakuumpump tillsammans med en liten mängd vatten. Pumpen kan placeras utomhus för att undvika ljudstörning. Vakuumenheten aktiveras endast vid användning av toaletten och elförbrukningen ligger på ca 3kwh/år. Vakuumenheten gör det möjligt att minska avloppsrörets diameter till 50mm, jämfört med dagens standardmått 110mm. Toaletten är golvstående. [13]

Jets (Jets Standard AS)

Jets har en vattenförbrukning på 0,5-0,8 liter per spolning. Vid aktivering av spolknappen, skapar Jets Vacuumarator ett vakuum i systemet, vilket i

standardutförande tar ca 1 sekund, varpå en ventil öppnas och allt avfall sugs ur toaletten. Jets Vacuumaratorer maler samtidigt avfallet med en kniv innan det pumpas vidare till tanken. Samtidigt tillförs vatten automatiskt som är till för rengörning av skålen. Systemet gör det möjligt att koppla samman 1-10

Urinsorterade toaletter ES-System (Porso vvs)

ES-System har en vattenförbrukning på 0,2 liter vid urinspolning. Fekalier faller ner och samlas i en tunna som står i en isolerad behållare placerad under toaletten. Ett undertryck skapas i tunnan med hjälp av en fläkt för att undvika lukt. Det fasta toalettavfallet torkar, varvid bakterier och virus dör. Avfallets totala torktid är runt sex månader, vartefter tunnan kan tömmas. Nackdelen med ES-System är att en tunna måste placeras rakt under toaletten. [15]

Förbränningstoaletter Cinderella Ecocat

Cinderella är en eldriven förbränningstoalett. Vid användning placeras en påse i toalettens skål vari avfallet samlas. Genom att aktivera värmeslingor i skålen förbränns avfallet och kolet samlas i en förbränningsskål som töms vid behov. Toaletten förbrukar 0,7 kW per användning och är försedd med ett

överhettningsskydd och en katalysator för luktfri förbränning. Toaletten är utrustad med ett batteri som driver en elmotor och fläkt vid tillfälliga elavbrott. Invändigt är toaletten tillverkad i syrefast stål och skalet är tillverkat i plast.

Nackdelen med Cinderella Ecocat är en något komplicerad användning, vilket gör att det krävs en motiverad brukare. [16]

3.2.2 Konkurrenttabell

Tabellen är en sammanfattning av konkurrenternas produkter.

Konkurrenttabellen redovisar konkurrentprodukternas utförande, teknik,

vattenförbrukning och TS-halt. Tabellen ger en överblick på hur konkurrenternas toaletter står sig gentemot huvudkraven.

Namn och Typ

Funktion Vattenförbrukning a TS-Halth Övrigt Tillverkare Miniflush Pattenterat

vattenlås.b

B: 1,0 liter 0,65 % Vattentryck minst 1bar krävs. Ställer höga krav på avloppsrörens lutning och dimension. Gustavsberg SeaLand En kulventil ersätter vattenlåset.c U: 0,2 liter F: 1,0 liter

0,96 % Ställer höga krav på avloppsrörens lutning och längd. Förekommer som båttoalett. SeaLand Technology Inc VT 2500 Vakuum B: 0,4 liter 1,33 % Utvecklad för husbilar

och husvagnar. Tank avstånd upp till 8m.

Dometic Aqua Magic Urinsorterad.

Två spolpedaler.d U: 0,2 liter F: 2,0 liter 0,58 % Något krånglig spolning. Kräver en motiverad brukare. Thetford Clever Pattenterat vattenlås.e B: 0,6 liter _{0,99 %} Vattenlåset är nerfällbart. Ställer höga krav på avloppsrörens lutning. WostMan Eco-vac Urinsorterad med vakuumenhet. U: 0,1 liter F: 0,6 liter 1,42 % Energiförbrukning på ca 3kwh/pers/år. Vakuumenheten placeras utomhus för

att reducera ljudet.

Wostman

Cindirella Ecocat

Förbrännings toalett.f

Ingen - Drivs med 230V, 10A. Effekt 2kw. Kan drivas med batteri vid

strömavbrott. Komplicerad användning. (Påse, förbränning, tömning).

Callidus

ES-System Urinsorterad U: 0,2 liter Fekalier samlas i

tank utan vattentillförsel

2,04 % Den isolerade tanken måste placeras under toaletten. Avfallet torkar i tanken vilket

tar ca 6 mån.

Porso vvs

Jets Vakuum B: 0,5-0,8 liter _{0,78 %} Jets Vakuumaratorg kan placeras både inomhus och utomhus.

Upp till 10 toaletter kan kopplas till vakuumenheten. Energiförbrukning ca

4kwh/pers/år.

Jets

a. Vattenförbrukning per person per spolning. U=Urin, F=Fekalier och B=Urin+Fekalier.

b. En lucka fylls med vatten som bildar ett vattenlås. Vattnet spolas via en spolventil. Vid aktivering av spolventilen spolas WC-skålen ren och tryckdosans membran påverkar luckan som öppnas och WC-WC-skålen töms. Efter spolning stängs luckan av en fjäder i tryckdosan och skopan fylls åter med rent vatten. När spolventilen stänger stängs även vattenlåset.

c. Spolar som en vanlig toalett men öppnar samtidigt en kulventil, som ersätter vattenlåset.

d. Spolning sker med hjälp av två fotpedaler. Större pedalen; bladventilen öppnas, en spolning sker och avfallet sköljs ner i tanken. Lilla pedalen; bladventilen stängd och en liten mängd vatten lägger sig som ett extra luktlås över bladventilen. e. Vattenlåset som viks ner m h a en fotpedal. Den spolas och återfylls med magnetventiler med 12 volts spänning.

f. En påse placeras i koppen varpå avfallet hamnar i. Förbränningen sker med 2kw. Toaletten drivs med 230V, 10A el. Tömning sker under sitsen.

g. Jets egen vakuumenhet har knivar som maler sönder avfallet samtidigt som det pumpas ut i tanken. Avfalls transporten fungerar bäst då vakuumenheten placeras nära toaletten.

3.3 Användaranalys

Norrtälje kommun har länge engagerat sig i att hitta en lösning för att på ett bättre sätt hantera enskilda avlopp i kommunen. Det startades ett utvärderingsprojekt mellan åren 2004-2006 sedan kommunen redan 2003 installerade ett

våtkomposteringssystem för att hantera klosettavloppsvattnet från enskilda avlopp på ett hygieniskt sätt. [2]

JTI och Norrtälje kommun har tillsammans utvärderad projektet och författarna använder sig av undersökningen för att stödja sitt arbete.

Deltagarna i undersökningen var alla kopplade till våtkomposteringsystemet, de hade alla sluten tank medan valet av toalett skilde. 52 % av deltagarna använde sig av en extremt snålspolande toalett, Miniflush, medan de resterande deltagarnas toaletter tillhörde kategorin snålspolande toaletter.

Gällande vad brukarna anser om det generella omdömet av hela

våtkomposteringssystemet visade sig resultatet vara spritt. 30 % av brukarna ansåg systemet vara mycket bra, medan 22 % tyckte systemet var dåligt. Av de 22 % som tyckte systemet var dåligt, var 82 % Miniflushanvändare.

Gällande omdöme av toaletten i sig, om de hade varit anledningen till fler uppkomna problem än tidigare, visar det sig att oavsett toalettstol leder det

generellt till fler problem. De två största anledningarna till problem visade sig vara rengörningsförmågan och sitthöjden. 44 % av svararna ansåg problem med

rengörningsförmågan. Av denna gruppen var 83 % Miniflushanvändare, vilket motsvarar 70 % av alla Miniflushanvändarna, jämförbart med 17 % var användare av snålspolande toaletter, vilket motsvarar 16 % av alla användare av snålspolande toaletter. 23 % av svararna ansåg det bara problem med sitthöjden. Av dessa var det andelen 37 % av alla Miniflushanvändare, jämfört med 8 % av alla användare av snålspolande toaletter.

Med detta menar författarna att det är tydligt att de snålspolande toaletterna har problem med rengörningsförmågan. Den teknik som finns i toaletterna idag och den mängd vatten som används, räcker inte till för att transportera bort fekalierna samtidigt som det rengör toaletten invändigt. [2]

Spolningar

Enligt tidigare rapport [17] spolar svensken i genomsnitt 9,5 ggr/dygn. Undersökningen bygger på information från användare av urinseparerande toaletter. JTI har använt sig av undersökningen och tolkat resultaten efter icke urinsorterande toaletter till att 4,5 ggr används för urinspolning, 2 ggr används för fekalier + urinspolningar medan 3 ggr används till övriga spolningar av enbart papper eller kosmetiska produkter [2]. Författarna använder sig av tolkningen i sitt vidare utvecklingsarbete.

Spolmängd

För att uppnå kravet på en TS-halt på 1,5 % eller högre, med hänsyn till antal spolningar per person och dygn, får det framtagna konceptet endast använda en spolmängd på 0,3 liter/spolning. [se Bilaga 8.4]

3.4 WBS – Grundläggande lösning

WBS-metoden tillämpas för att ge en övergripande bild över de grundläggande lösningar konceptet måste innefatta. Konceptets övergripande lösningar samt dess underliggande dellösningarna identifieras för att underlätta framtida utveckling av projektet. Dellösningarna är i detta skede inte bestämda, vilket gör att dess interna påverkan inte går att fastställa.

3.5 QFD - Quality Function Development

Författarnas QFD utgår ifrån kraven i kravspecifikationen och lösningsförslag har skapats [se Figur 4]. Matrisen visar hur lösningarna uppfyller olika krav och i vilken omfattning det görs, i stor, i mellan eller i liten grad. Kraven ur

kravspecifikationen har viktats av både toalettanvändaren samt JTI [se Bilaga 8.6]. De viktigaste kraven identifieras och ger en klar blick över vilka krav som är viktigast för toalettanvändaren samt hur viktigt JTI anser kravet är för möjlig lansering i samband med våtkompostering. Matrisen visar en jämförelse mellan det framtagna konceptet, i förhållande till kraven, och utvalda befintliga produkter på marknaden. Strävan att vara konkurrensmässig med den traditionella toaletten har genomsyrat arbetet, och enligt sammanställningen av jämförelsen [se Figur 3] är WCeco2008 bättre än befintliga snålspolande toaletter på marknaden, samtidigt som den inte når fram till att vara fullt jämförbar med den traditionella toaletten. Till vänster i QFD-matrisen presenteras viktningen av kraven [se Figur 4].

Siffrorna markerade med fetstil är de krav som har fått högst viktning, från respektive viktare. Alla krav är viktiga och kommer att ligga till grund för vidare utveckling av arbetet, viktningen visar dock vilka krav som inte får kompromissas bort.

3.6 Idégenerering

3.6.1 Idégenerering; Funktion och prestanda

Idégenereringsfasen inleds av författarna med hjälp av brainstorming. Först utförs brainstorming av författarna själva, vartefter en brainstorminggrupp sätts ihop med författarna och de anställda från Prodelox AB. Metoden ger flertalet förslag på dellösningar, vilka fokuserar på olika delar av toaletten. Idéförslagens för- och nackdelar uppskattas för att ge en tydligare bild av förslagen.

Dellösningar: Funktion och prestanda Dellösning 1: Avfallspåse

Fördelar

• Fekalier får ingen direktkontakt med skål • Liten mängd vatten, enbart enklare

rengöring av skål

• Fekalier får ingen direktkontakt med avloppsrör

• Vakuumet får lätt ”grepp” om påsen

Nackdelar/Frågetecken

• Krävs inköp av tillbehör (påsar)

• Om manuell placering krävs, eventuellt negativt bemötande

• Om manuell placering krävs, krävs även motiverad användare

• Dålig rengörning vid användning utan påsar (påsar saknas)

• Upplevs ej jämförbar med traditionell WC

Dellösning 2: Förval

Fördelar

• Tack vare hel- och halvspolningen, kan vattenmängd från halvspolning ”användas” till helspolning, dvs mer än 3dl

• Tillämpbar i andra toalettkoncept • Eventuellt automatisk avkänning

(sensorer?)

Nackdelar/Frågetecken

• Krav på motiverad användare (mottagandet?)

• Snabb teknik, valet måste få fort • Avancerad teknik vid automatisk

avkänning

Figur 6. Förval

Dellösning 3: Roterande skål

Fördelar

• Ren skål, utan tillsättning av mycket vatten • Tillämpbar till andra koncept

• Samma rengörningsvatten vid flera spolningstillfällen.

• Manuell kontroll, användning endast då det behövs extra rengörning

Nackdelar/Frågetecken

• Avancerad konstruktion, mycket kan gå sönder/krångla

• Förslitningar på delarna? • Långt ifrån traditionell WC

• Krav på skålens utformning, måste klara att rotera, samtidigt som den blir stor. Användaren måste placera sig rätt vid användning

Dellösning 4: Tombolan

Fördelar

• Bör fungera som luktlås

• Hjälp av gravitationskraft vid rengörning

Nackdelar/Frågetecken

• Kräver stor yta att samla fekalier i / placeringskrav av fekalier från användaren • Upplevs ej jämförbar med traditionell WC • Lösning av rotationsmoment? Vilken

teknik krävs?

• Opålitlighet, följer allt med (fekalier + papper)

• Extra rengörning runt tätningar? • Vid rotation, fungerar luktlås? (Krävs

annars stor tombola)

Figur 8. Tombolan

Dellösning 5: Spolning i lock (högtrycksspolning)

Fördelar

• Spolning effektiviseras Æ mindre mängd vatten

• Bör spola renare än vanlig WC

• Hel- och halvspolning. Fokuserade strålar mot ”hot-spot” vid hel spolning.

Halvspolning rengör insida skål.

• Tack vare hel- och halvspolningen, kan vattenmängd från halvspolning ”användas” till helspolning, dvs mer än 3dl.

• Upplevs jämförbar med traditionell WC Nackdelar/Frågetecken

• Riktning av vatten viktig, risk för stänk • Ställer krav på skålens utformning • Kräver stänkt lock vid spolning • Eventuell begränsning av

vattenspridningen (vattenmängden) • Eventuellt baksug vid vakuumspolning?

(luftning lock?)

Dellösning 6: Ångtvätt

Fördelar

• Behövs inte mycket vatten • Upplevs fräscht!

• Modernt, udda/speciell teknik (uppseendeväckande)

Nackdelar/Frågetecken

• Frågetecken till ångteknik, vad behövs för att skapa ånga? Kostnad?

• Lock måste sluta tätt, risk för ånga/ångstänk i badrummet

• Eventuell skaderisk med het ånga, om något krånglar. Hög temperatur!

• Klarar ångan transportera bort fekalier som fastnat? Krävs extra minispolning?

• Frågor om driftsäkerhet?

Figur 10. Ångtvätt

Dellösning 7: Lågfriktionsbeläggning

Fördelar

• Ger lägre friktion – mindre risk att fekalier fastnar

• Krävs mindre ”mängd vatten” vid spolning

Nackdelar/Frågetecken

• Eventuellt förberedande moment, varje gång, eller med återkommande intervall • Eventuellt extra inköp av tillbehör

Dellösning 8:

Figur 12. Dellösning 8

Fördelar

• Håller nere TS-halten, då man ej tillsätter extra vatten, utan istället återanvänder vätska att spola med.

• Eventuellt löser transport av avfall, utan vakuum.

• Relativt lik traditionell WC

• Kanske kan ha vatten i skålen från början. • Eventuell återanvändning av urin som

transportmedel. •

Nackdelar/Frågetecken

• Seperationsteknik av vätskan (vatten eller olja)?

• Återförsel från tank, problem med avstånd till tank? Problem om man har många toalettenheter i samma bostad?

• Vad händer med näringen? (JTI)

• Filtreringsteknik (kostnad, konstruktion, renlighet, doft mm)?

Dellösning 9: Vätskeåteranvändning

Dellösning 10: Vätskeuppdelning

Fördelar

• Bör klara TS-halten med marginal (bra TS-halt i fekalietanken)

• Urintanken kanske man kan återanvända vätskan ur? (filtrering?)

• Tillämpbar till andra koncept

• Kan reningsvattentanken användas som 3-kammarbrunn?

Nackdelar/Frågetecken

• Kan man bli av med vattnet i

reningsvattentanken? (ej återanvändning! Dunstning?)

• Köp/installation av extra tank • Dubbla rörläggning/installation • Ökad kostnad vid installation och

användning

Figur 14. Vätskeuppdelning

Dellösning 11: Fläkt

Fördelar

• Håller toaletten luktfri • Ger känsla av fräschhet

Nackdelar/Frågetecken • Driftsäkerheten?

• Komplicerad extrafunktion • Behovet är tveksamt

Dellösning 12: Slussen

Fördelar

• Säkerställer att ingen lukt tar sig upp från avloppet

• Förhindrar ljud från avloppet (Ex vakuumpump)

•

Nackdelar/Frågetecken

• Onödig? Fyller slussen så stor funktion

Figur 16. Slussen

Dellösning 13: Vakuumsystem

Fördelar

• Kräver inget vatten vid transport av avfallet • Håller avloppet rent

• Fungerar som luktlås då vakuumpumpen är aktiv

Nackdelar/Frågetecken

• Drar energi, dock väldigt lite

• För att undvika ljud bör pumpen inte placeras vid toaletten

Dellösning 14:

3.6.2 Sållning

Dellösningar

Inledningsvis tillämpas en morfologisk matris för att identifiera dellösningar som är bäst lämpade för att kombineras till hela konceptförslag. Lösningarna ställs mot grundläggande krav, uppsatta av författarna, för att sålla bort de orimliga och icke genomförbara idéerna. [se Figur 19]

Resultatet från matrisen visar att lösningarna sluss, ångvatten, roterande skål samt vätskeåteranvändning sållas bort eftersom poängen är för låga. Förval sållas bort eftersom användarbemötandet är osäkert och författarna anser inte detta vara en intressant lösning att gå vidare med. Tombolan resulterar i lägst poäng, författarna väljer ändå att gå vidare med lösningen eftersom den vid kundåterkoppling ansetts innovativ och intressant.

Koncept

Med hjälp av en kombination av morfologisk matris och elimineringsmatris utvärderas dellösningarna utefter kravspecifikationen [se Figur 20]. Kraven placeras horisontellt och dellösningarna vertikalt i matrisen. Kraven som

lösningarna uppfyller markeras med ett kryss. Matrisen används för att generera hela konceptförslag, utifrån dellösningarna, som löser så många krav som möjligt. [5]

3.6.3 Val av koncept

I elimineringsmatrisen utvärderas de tre konceptförslagen utefter

kravspecifikationen[se Figur 21]. Matrisen används för att se vilka/vilket förslag som löser flest krav. Koncepten placeras horisontellt och kraven vertikalt i

matrisen. Koncepten markeras med ett plus under de krav som uppfylls, ett minus under de krav som inte uppfylls och ett frågetecken då det krävs mer information. Koncept 1 vidareutvecklas [se Figur 22], då det uppskattas vara bäst förslag ur utvecklingssynpunkt samt ger högst lösningsfrekvens i elimineringsmatrisen. [5]

Figur 21. Elimineringsmatris

3.6.4 Idégenerering; Form och upplevelse

Idégenereringsfasen för form och upplevelse syftar till att, med hjälp av brainstorming, generera designförslag för att ge toaletten ett mer attraktivt utseende.

Idégenereringen inleds med en användarstudie i form av enkätundersökning. Enkätundersökningen utförs på intervjuform för att generera utförligare svar och ge en större uppfattning om folks syn på toaletter. Syftet med undersökningen är att fånga användarens åsikt angående toalettstolens utformning och hur de ställer sig till eventuella beteendeförändringar under toalettbesöket. Undersökningen visar att inredningen i badrummet uppfattas lika viktigt som övriga rum i bostaden och att det finns intresse för en mer framträdande toalettdesign, gärna med utgångspunkt från den traditionella toaletten. Toaletten ska vara vit och tillverkad i porslin. Undersökningen visar även att en mer rundformad toalett med mjuka former är mest tilltalande, då det underlättar renhållningen av toaletten. [se Bilaga 8.1-8.2]

Användarstudiens resultat används som riktlinje och stöd under författarnas idégenerering och framtagning av designförslag.

Designförslag: Form och upplevelse

Designförslag 1: Designförslag 2:

Figur 24. Designförslag 2 Figur 23. Designförslag 1

Designförslag 3: Designförslag 4:

Designförslag 5: Figur 25. Designförslag 3

Figur 26. Designförslag 4

3.6.5 Val av designkoncept

Alla designförslag har tydliga runda drag, samtidigt som förslag 1, 2 och 3 har klara likheter med en traditionell toalett [se Figur 23-25]. Utformningen av designförslag 1-3 anses vara lämplig för kombination av design och funktion, eftersom det där ges fysiskt utrymme för funktionslösningar. Designförslag 3 uppskattas vara det mest tilltalande alternativet, utefter författarnas personliga tycke, och används i det slutliga konceptet där design och funktion kopplas samman.

4 Resultat

4.1 Slutgiltigt koncept

Konceptserien består av två varianter, en modell med cistern och en modell utan [se Figur 29]. Cisternen i konceptet har ingen funktionell egenskap, utan fyller en visuell funktion. Toalettens yttre tillverkas huvudsakligen i porslin, förutom sittring och lock, vilka tillverkas i plast. Toaletten tillverkas grundat på marknadens efterfrågan efter vitt porslin, men kommer även att erbjudas i

alternativa färger [se Figur 30]. Konceptet använder vakuum som transportsteknik, med högtrycksspolning för rengörning av toalettskålen. Toalettskålens insida behandlas vid tillverkningen av en lågfriktionsbeläggning, vilket gör rengörningen pålitligare.

Figur 30. Färgalternativ

4.1.1 Toalettutformning

Med hänvisning till användarstudien, tillverkas toaletten i porslin, samt utformas med runda och mjuka former, vilket underlättar renhållningen. Dimensioneringen av toaletten bygger på måttreferenser från Laufens toalettserie Alessi [se Bilaga 8.8]. Toaletten har en sitthöjd på 440 mm exklusive sittringen, vilket författarna anser är en behaglig sitthöjd [se Figur 31]. Toalettens grundstomme består av fyra delar, vilket möjliggör montering av resterande ingående detaljer i toaletten [se Figur 32]. Monteringen bygger på att golvplattan först fästs i golvet och utgör toalettens placering i badrummet. Övriga detaljer monteras på golvplattan efter beskriven ordning i monteringsbeskrivningen [se Bilaga 8.12]. Ovanpå

grundstommen placeras sittringen och locket. De tillverkas i plast, vilket gör detaljerna lätta, för att skapa en komfortabel uppfällning och nerfällning. Spolning av toaletten sker via en spolknapp, vilket ger samma spolmängd oberoende av utfört behov. För komplett detaljplacering och monteringsbeskrivning [se Bilaga 8.12].

Figur 31. Mått

4.1.2 Spolning

I slutkonceptet spolas toalettens insida rent med högtrycksspolning. Då endast drygt 0,3 liter vatten får tillföras under spolningsmomentet, måste

högtrycksspolningen vara effektiv med snål vattenförbrukning. Författarna har valt att använda dysor, ett vätskespridande munstycke, för att skapa effektiva

spolningsstrålar. Det amerikanska företaget Bete Fog Nozzle, Inc. [18] tillverkar olika typer av munstycken. ”Fan Nozzle” är en grupp av munstycken där vätskan pressas genom en elliptisk mynning som skapar en bred och tunn stråle som besprutar ett smalt område. De är anpassade för rengörande ändamål och finns i en rad olika modeller. Författarna anser att denna typ av munstycke passar bra till spolning och rengörning av toalettskålen. Genom att använda munstycket

FF046145 som har en vätskespridning på 145°, samt placera fyra munstycken runt skålen, rengörs hela skålens insida under spolningsmomentet [se Figur 33]. Spolslingan är placerad under en löstagbar del i grundstommen, vilket vid behov gör att underhåll eller byte av munstycke kan skötas utan att plocka isär hela toaletten [se Figur 33]. Spolslingan kopplas ihop med bostadens vanliga

vattensystem innan den monteras fast. Spolningen sker under 2,8 sekunder, och totalt tillförs 0,3 liter vatten. [se Bilaga 8.5]

4.1.3 Vakuumsystem

För att transportera avfallet från toaletten till uppsamlingstanken används en vakuumenhet, som kan transportera avfallet långa sträckor utan tillsättning av vatten. Transporttekniken resulterar i att avloppsrören hålls rent. Vakuumenheten placeras vid tanken för att undvika ljudstörningar som kan uppkomma under drift. Tekniken går ut på att vakuumpumpen pumpar ut all luft i systemet varpå ett undertryck bildas i systemet. Liknande system används på marknaden idag, både Jets Standard och Wost Man Technology använder vakuumbaserade system till deras toaletter. Slutkonceptet använder liknande teknik som Jets Standards system, där möjligheten finns att koppla samman upp till tio toalettenheter i samma system, vilket löser vårt krav att koppla samman minst tre enheter i samma fastighet.

Val av vakuumpump beror på flera faktorer, exempelvis vilken typ av material som ska sugas upp, antal toalettenheter, tryckfall i rörsystemet, rördimensioner samt uppsamlingsenhet. Transport av avfall uppskattas vara jämförbar med transport av olja och tjockflytande slam. En uppskattad beräkning ger en vakuumpump med tryck på 150 mbar. [se Bilaga 8.10]

4.1.4 Dellösning 14

4.1.5 Dellösning 8

Figur 35.

4.1.6 Ytbehandling

Toalettskålen teflonbehandlas för att generera en yta med låg friktion. För mer information om Teflon [se Bilaga 8.9]. Ytans låga friktion gör att skålen lättare hålls ren vid spolning samt underlättar vid manuell rengöring. Behandling utförs vid tillverkningen och sitter kvar under hela toalettens livslängd.

Lågfriktionsbeläggningar förekommer på många av dagens toaletter, exempelvis har IDO produkter som ytbehandlas med Siflon. [10]

4.1.7 Styrenhet

För att styra alla funktioner i toalettsystemet, behövs en styrenhet som samlar all ingående och utgående elektronik från toalettsystemet. Styrenheten ser till att alla funktioner sker i rätt ordning och enligt ett programmerat tidsintervall. Då spolknappen trycks in startas vakuumpumpen som aktiverar systemet under drygt 5 sekunder, liknande tekniken i ECO-VAC från WostMan Ecology [13].

4.2 WBS – Slutligt koncept

Den utvecklade konceptet bryts ner med hjälp av WBS-metoden för att ge en övergripande bild av hur produktens huvud- och delfunktioner påverka varandra. Rödstreckade pilar mellan funktioner visar att de påverka varandra. Detta

underlätta utvecklingsarbetet då ändringar av funktioner enkelt kan följas upp, för att tyda dess påverkan på resterande delar.

5 Slutsats och diskussion

Examensarbetets syfte var att ta fram en extremt snålspolande toalett vilket gav författarna utmaningen att sätta sig in i ett helt nytt och något främmande område.

Författarna är mycket nöjda med det utvecklade konceptet eftersom lösningarna och utformningen av toaletten är jämförbar med en traditionell toalett, samtidigt som det löser lukt och renhållningsproblematiken, där dagens snålspolande

toalettalternativ brister. Beräkning av spolmängden på det fram tagna konceptet är uträknade efter att toaletten precis klarar huvudkravet på en TS-halt på 1,5 %, och ger en spolmängd på 0,33 liter. Vid vidare beräkningar av toalettens spoltid

används spolmängden 0,30 liter, varpå övriga 0,03 liter blir en marginal för dellösning 8. Författarna föreslår en fördjupning i området, med vidare tester av vilken vattenmängd som behövs för rengörning av toalettskålen. För att minska vattenmängden ytterligare kan toaletten förslagsvis anpassas till hel- och

halvspolning, genom att vattentillförseln programmeras i olika tidsintervall. Då användaren enbart har urinerat kan en mindre mängd vatten användas för att rengöra toalettskålen från urin.

Uppgiften var begränsad till enbart konceptförslag av toalettstolen och inte på transporten av avfallet. Då det visade sig att toaletten endast får använda en vattenmängd på drygt 0,3 liter/spolning var det nödvändigt att även ta hänsyn till transporten av avfallet. Författarna valde att lösa transporten med hjälp av

vakuumsystem, som är en effektiv och beprövad teknik. Genom användning av ett vakuumsystem, liknande Jets Standards som är tillämpbart för enskilda avlopp, resulterar transporten ett rent avlopp samt löser kravet om att ansluta flera toalettenheter.

I dagsläget är toaletten ett koncept och för vidare utveckling bör en patentsökning tillämpas, för att försäkra att lösningarna är disponibla. På grund av tidsbrist, tillverkades ingen prototyp, men för att styrka att den tekniska konstruktionen fungerar, anser författarna att den under framtida utveckling bör tillverkas.

6 Referenser

[1] Erhållen bakgrundsfakta från Eveborn, David, JTI (Institutet för jordbruks- och miljöteknik) (2008-02-22)

[2] Eveborn, David m.fl. (2007) Våtkompostering för kretsloppsanpassning av enskilda avlopp i Norrtälje kommun. JTI-rapport 38, ISSN 1401-4955 [3] Prodelox AB

http://www.prodelox.se (Acc. 2008-03-25) [4] Institutet för jordbruks och miljöteknik

http://www.jti.se (Acc. 2008-03-25)

[5] Ullman, David G (2002) The mechanical design process. Studentlitteratur, Lund, ISBN 0-07-23 73 38-5 [6] Miljöbalken (SFS 1998:808) http://www.riksdagen.se/webbnav/index.aspx?nid=3911&bet=1998:80 (Acc. 2008-03-28) [7] Avloppsguiden http://www.avloppsguiden.se (Acc. 2008-04-04) [8] Gustavsberg http://www.gustavsberg.se (Acc. 2008-04-04) [9] Ifö http://www.ifo.se (Acc. 2008-04-04) [10] Ido http://www.ido.se (Acc. 2008-04-10) [11] SwedEnviro rapport nr 2001:1 http://www.swedenviro.se/pdf/marknadso_snalspol.pdf . Februari 2001 (Acc. 2008-04-04)

[12] Wost Man Ecology

http://www.wost-man-ecology.se/GustavsbCol2.pdf (Acc. 2008-04-04) [13] Wost Man Ecology

http://www.wostman.se/Eco-Vac%20webb%2022feb.pdf (Acc. 2008-04-04) [14] Jets Standard http://www.jetsstandard.se (Acc. 2008-04-10) [15] Porso http://www.porso.se/es-system.html (Acc. 2008-04-10) [16] Fritidstoa http://www.fritidstoa.se (Acc. 2008-04-04)

[17] Jönsson, Håkan m.fl. 2005:6 Urban Water. Chalmers University of Technology, ISSN 1650-3791.

[18] Bete Fog Nozzle, Inc. http://www.bete.com (Acc. 2008-05-04) [19] Badoo http://www.badoo.se/index.jsp?step=3&show_product=7379&key=143567 8 (Acc. 2008-05-08) [20] Nationalencyklopedin http://www.ne.se.bibl.proxy.hj.se/jsp/search/article.jsp?i_art_id=171730&i _history=1 (Acc. 2008-05-12) [21] Eurovac http://www.eurovac.nu/pdf/projekteringsunderlag.pdf (Acc. 2008-04-25)

7 Sökord

Extremt snålspolande toaletter... 17

F Fläkt... 33 Förval ... 29 G Genomförande ... 15 H Högtrycksspolning... 45 Hygieniseringsteknik ... 7 I Idégenerering... 28, 39 J JTI – Institutet för jordbruks och miljöteknik. 9 K Klosettavlopp... 9 Koncept ... 37 Konkurrentanalys ... 18 Konkurrenttabell... 21 Kravspecifikation ... 9 L Lagar och regler... 14

Lågfriktionsbeläggning... 31 M Marknadsundersökning ... 15 Morfologisk matris ... 12 Mulltoalett... 17 P Prodelox AB ... 8 Q QFD ... 13, 26 R Referenser ...50 Resultat ... 42 Roterande skål... 29 S Sållning ... 36 Slussen ... 34 Slutgiltigt koncept... 42 Spolmängd ... 24 Spolning ... 45

Spolning i lock (högtrycksspolning ... 30

Spolningar... 24 Styrenhet ... 47 T Teflon... 47 Teoretisk bakgrund ... 12 Toalettutformning ... 43 Tombolan ... 30 Traditionella toaletterna ... 16 TS-halt ... 8, 21 U Urinsorterade vattentoaletter... 17 Urinsorterande torrtoalett... 17 V Vakuum... 16 Vakuumsystem... 16, 34, 46 Vanliga toaletter... 16 Våtkompostering... 8, 14 Vätskeåteranvändning... 32 Vätskeuppdelning ... 33 Viktning ... 26 W WBS... 13, 25, 48 WC-teknik... 8 Y Ytbehandling... 47

8 Bilagor

Bilaga 8.1 Användarundersökning

Bilaga 8.2 Användarundersökning utvärdering Bilaga 8.3 Fältstudie, deltagare

Bilaga 8.4 Beräkning av spolvattenmängd Bilaga 8.5 Beräkning av spoltid

Bilaga 8.6 Kravviktning Bilaga 8.7 Gantt Schema Bilaga 8.8 Laufen Alessi Bilaga 8.9 Teflon

Bilaga 8.10 Beräkning av vakuumpump Bilaga 8.11 Konkurrenters TS-halt Bilaga 8.12 Monteringsbeskrivning

8.1 Användarundersökning

Användarundersökning - Toalettupplevelse

Utformning/Design

1. Formmässigt, vilken av dessa toaletter skulle du föredra?

2. Vid köp av ny toalett och handfat, vad prioriterar du?

a. varor från samma tillverkare, innefattar samma färg, stil etc. b. varor från olika tillverkare, dock samma färg, stil etc.

c. varor med olika färg, stil etc.

4. Ur utseendemässig/designmässig synvinkel, hur vill du att din toalett ska uppfattas i förhållande till resterande inredning i ett större badrum (inkluderar toalett, handfat, dusch/badkar)? (Ej framträdande = smälter in, Framträdande = sticker ut)

5. Ur utseendemässig/designmässig synvinkel, hur vill du att din toalett ska uppfattas i förhållande till resterande inredning i ett mindre badrum (inkluderar toalett, handfat)? (Ej framträdande = smälter in, Framträdande = sticker ut)

Material och Färg

6. Gällande toalettens generella utseende, vad föredrar du? a. Enfärgad toalett

b. Inslag av fler färger/material c. Ingen åsikt

7. Gällande toalettens huvudsakliga färg/ytbehandling, vad föredrar du?

a. Svart

b. Vit

c. Färgad d. Rostfritt

e. Ingen åsikt

8. Gällande toalettens huvudsakliga material, vad föredrar du? a. Plast

b. Metall c. Porslin d. Ingen åsikt

9. Om toaletten har inslag av andra färger/material på enstaka detaljer, vilket alternativ föredrar du?

a. Färgad plast b. Lackad metall c. Färgat porslin d. Trä

Användning

10. Om det krävs återkommande underhåll av toaletten på egen hand av lättare karaktär (t.ex. tömning av behållare, filterbyte etc.), hur många gånger om året kan du acceptera det?

11. Om det krävs att du behöver utföra någon form av enkel förberedelse eller moment innan utförande av dina behov, (t.ex. placering av

avfallspåse, aktivering av pump etc.) I jämförelse med dagens normala toalettbesök, hur många extra moment kan du maximalt tänka dig göra då?

12. Om det krävs att du behöver utföra någon form av enkelt efterarbete eller moment efter utförandet av dina behov, (t.ex. extra

rengörningsmoment, avstängning av pump etc.). I jämförelse med dagens normala toalettbesök, hur många extra moment kan du maximalt tänka dig göra då?

13. Hur viktigt anser du det är med?

14. Vilka anser du är de två viktigaste alternativen i föregående fråga.

………

………

8.2 Användarundersökning utvärdering

15 personer deltog i enkätundersökningen. Sammanställningen av resultaten redovisas i diagrammen som följer. Kommentarer baseras på uppskattning och tolkning av författarna.

8.3 Fältstudie, deltagare

Tillverkare och återförsäljare som deltog i fältstudien:

Tillverkare: Återförsäljare:

Gustavsberg Dahl, Jönköping

IDO K-Rauta, Jönköping

IFÖ Ahlsell Sverige AB, Jönköping

Svedbergs Bad & VVS, Jönköping