Жители современных городов привыкли к высокому уровню комфорта. Каждый из нас ежедневно использует в профессиональной деятельности и в быту многочисленные приборы и устройства, работу которых мы часто даже не замечаем — настолько мы к ним привыкли. Практически все здания и сооружения на сегодняшний день оборудованы многочисленными инженерными системами, предназначенными «снабжения» для разного рода: электроснабжение, холодное и горячее водоснабжение, теплоснабжение, кондиционирование, вентиляция, отопление. Но потреблённые ресурсы надо также утилизировать. Инженерной системой, используемых в этих целях, является система канализации.

Система канализации предназначена для того, чтобы избавить потребителя от использованной воды, бытовых стоков и т. д. Важнейшим звеном, соединяющим сантехнику, бытовую технику и канализационный трубопровод, служит «санитарно-техническая водосливная арматура»: сифоны, выпуски, переливы, трапы и т. д.

Водосливная арматура предназначена для отведения в канализационную сеть сточных вод из санитарно-технических приборов, под которыми подразумеваются ванны, душевые поддоны, умывальники, мойки, биде, напольные чаши и т. д.

Система канализации должна обеспечивать приём и транспортировку сточных жидкостей, она должна создаваться с применением изделий и материалов, обеспечивающих прочность и герметичность в течение всего срока службы. При этом в ходе эксплуатации канализация может доставлять дискомфорт в случае неправильного обустройства (например, стать источником и каналом распространения шума), также она является потенциальным источником опасности из-за того, что в канализационных трубопроводах скапливаются токсичные взрывоопасные газы.

Сифоны, выпуски, трапы и переливы должны соответствовать ГОСТ 23289–2016 [1], который содержит набор норм и перечень требований, предъявляемых к сантехнической водосливной арматуре. Санитарно-техническая водосливная арматура должна быть качественной и удовлетворять следующим требованиям:

  • соответствовать основным типам и присоединительным размерам;
  • обладать достаточной пропускной способностью;
  • иметь гидрозатвор необходимой высоты (55, 60, или 80 мм);
  • конструкция выпуска должна препятствовать засорению;
  • выпускной патрубок из сифона должен быть большего диаметра, чем патрубок выпуска из мойки/умывальника;
  • конструкция должна предусматривать возможность прочистки;
  • должны оставаться герметичными даже при воздействии небольшого давления;
  • сохранять свой функционал (в том числе герметичность) при воздействии переменных температур;
  • и, конечно, должны изготавливаться из качественного сырья, обеспечивающего длительную безотказную эксплуатацию изделия.

Рассмотрим эти требования подробнее.

Соответствие основным типам и присоединительным размерам

Действительно важно, чтобы при проектировании и изготовлении изделий и их деталей использовались стандартные ряды диаметров, размеры и типы резьбовых соединений, материалы уплотнений. Это позволяет соблюсти унификацию с санитарно-техническими изделиями и деталями канализационного трубопровода, обеспечить не только надёжную безотказную работу в течение срока эксплуатации, но и ремонтопригодность и взаимозаменяемость отдельных деталей и узлов арматуры.

Требования к пропускной способности

Так как система канализации служит для обеспечения приёма и транспортировки сточных жидкостей, очевидно, что водосливная арматура должна иметь пропускную способность, достаточную для гарантированного удаления воды, поставленной в жилые помещения системами холодного и горячего водоснабжения в полном объёме.

Вода поступает в жилые помещения при помощи смесителей и водоразборных кранов. В соответствии с п. 4.5 ГОСТ 19.681–2016 [2] бытовые смесители должны обеспечивать следующие расходы воды:

  • смесители для моек, умывальников и биде — не менее 0,2 л/с;
  • смесители для ванн — не менее 0,33 л/с.

При этом существуют требования к минимальной пропускной способности и для водосливной арматуры. В частности:

  • выпуск с сифоном для умывальников, моек, биде — 0,15 л/с;
  • выпуск с сифоном для ванн и душевых поддонов — 0,25 л/с;
  • перелив для ванн — 0,35 л/с.

На первый взгляд может показаться, что пропускная способность водосливной арматуры меньше, чем пропускная способность водоналивной арматуры (смесителей), что может привести к затоплению помещений. Но важно помнить, что наряду с ваннами умывальники и мойки оснащены переливами. Так что их совокупная пропускная способность превышает максимальный объём воды, поступающей через смесители, а значит гарантированно обеспечивает безопасное и комфортное использование воды потребителем.

Пример требований к пропускной способности иллюстрирует непосредственную взаимосвязь стандарта на сифоны со смежными стандартами, в данном случае на смесители.

Если снизить требования к водосливной арматуре в части пропускной способности без корректировки соответствующих требований в ГОСТ 19.681–2016 [2], то станут реальностью аварийные ситуации, приводящие к материальному ущербу собственников жилых помещений:

1. Выпускной патрубок из сифона должен быть большего диаметра, чем патрубок выпуска из мойки/умывальника. Данное требование очень важно для безопасной и комфортной эксплуатации сифонов. Соблюдение данного параметра позволяет гарантированно удалять воду в канализацию при условии максимальной нагрузки и при одновременном поступлении воды в сифон через выпуск и через перелив. Также это обеспечивает сохранение работоспособности сифона в течение длительного времени. В процессе эксплуатации на стенках выводящего патрубка скапливаются отложения грязи, в результате эффективный диаметр выпускного патрубка уменьшается и сифон приходится чистить. Завышение диаметра выпускного патрубка относительно диаметра выпуска из мойки/умывальника позволяет увеличить продолжительность межсервисных интервалов.

2. Конструкция должна предусматривать возможность прочистки. Так как скопление грязевых отложений на стенках канализационного трубопровода и водосливной арматуры является неизбежным, действующие стандарты предписывают обеспечение возможности прочистки водосливной арматуры. В противном случае потребитель неминуемо столкнётся с необходимостью частой замены засорившегося сифона.

3. Должны оставаться герметичными. Критическое значение для любой арматуры, как части трубопровода для транспортировки жидкости, имеет герметичность. Трубопроводные системы не должны иметь протечек при стандартных условиях (температуре и давлении) эксплуатации. Для современных систем канализации температура жидкости может краткосрочно составлять до 95°C, давление — до 0,5 атм.

В специальных системах водоотведения, где возможны протяжённые вертикальные участки либо предусмотрено оборудование, создающее принудительное течение жидкости, могут применяться материалы и изделия, способные работать при давлении до 10 кг/см².

Рассматривая водосливную арматуру, мы принимаем, что при эксплуатации сточные воды попадают в систему самотёком, при этом избыточное давление не возникает. Однако требование к герметичности сифонов действует, и стандарт содержит описание методов контроля этого параметра.

4. Сохранять свой функционал (в том числе герметичность) при воздействии переменных температур. При повседневном бытовом использовании потребителями система канализации постоянно испытывает воздействие переменных температур. Детали трубопровода и арматура попеременно нагреваются и охлаждаются. Действительно, температура бытовых стоков может кратковременно возрастать до 95°C, приближаясь к температуре кипения воды, при этом вследствие теплообмена происходит и нагревание деталей водосливной арматуры. После этого арматура постепенно остывает. При этом воздействии материалы, из которых изготовлены детали системы, последовательно расширяются и сужаются.

Зачастую конкретные изделия, в том числе и сифоны, сочетают в своей конструкции различные материалы, имеющие отличающиеся коэффициенты теплового расширения. Это, в свою очередь, создаёт опасность потери герметичности сифона при нагреве или последующем охлаждении конструкции. Для исключения потери герметичности сифоном при эксплуатации производителю необходимо контролировать данный параметр, особенно при изменениях в конструкции (например, уменьшении толщины стенки корпуса), технологии производства или смене сырья на производстве.

Пример требований к высоте гидрозатвора

Гидрозатвор — это запахозапирающее устройство гидравлического действия (п. 3.1.10 СП 30.13330.2020 [3]). Для недопущения попадания канализационных газов в жилые помещения каждый сантехнический прибор оснащается гидрозатвором. Высота гидрозатвора — величина отнюдь не произвольная. Мы должны обеспечить стабильную работу гидрозатвора без угрозы его «срыва».

При прохождении через канализационный стояк сточные воды создают разницу давления воздуха (разреженные участки) внутри стояка, что при критичных величинах расхода может приводить к срыву гидрозатвора. Универсальная формула, которая увязывает расход стоков, разряжение, диаметры и протяжённость основного и подводящего стояков, приведена в п. 19.4 СП 30.13330.2020 [3]:

где ∆p — величина разрежения в стояке, мм вод. ст.; qс — расчётный расход стоков, м³/с; α0 — угол присоединения поэтажного отвода к стояку, град.; Dст — диаметр стояка (внутренний), м; dотв — диаметр поэтажного отвода, м; Lст — рабочая высота стояка, м.

Для упрощения расчётов при проектировании систем канализации величины критических расходов (в зависимости от диаметра стояка, угла присоединения и диаметра поэтажного отвода), рассчитанные по формуле (35) из [3], приведены в табл. К1-К4 СП 30.13330.2020 [3].

Значение критического расхода в канализационном стояке, применяемого при проектировании системы канализации, вычисляется исходя из высоты гидрозатвора, равной 60 мм (рис. 1).

Почему же стандарты на санитарно-технические изделия требуют от гидрозатвора высоты не менее 60 мм?

Очевидно, что срыв гидрозатвора произойдёт в том случае, когда разница между давлением в стояке и атмосферным давлением превысит давление, создаваемое столбом воды в гидрозатворе.

Мало того, необходимо учитывать тот факт, что в ходе нормальной работы канализационного стояка разряжённые зоны образуются при каждом сливе сточных вод. При этом часть воды из гидрозатвора безвозвратно сливается в стояк. Таким образом, фактический уровень воды в гидрозатворе сантехнического изделия всегда ниже максимального уровня гидравлического затвора.

Кроме того, мы должны учитывать фактор уменьшения уровня воды в гидрозатворе за счёт испарения. С учётом испарения (около 1 мм воды в сутки) гидрозатвор высотой 60 мм обеспечивает безопасное отсутствие потребителя в квартире в течение длительного времени.

Напротив, при уменьшенном гидрозатворе в аналогичной ситуации мы практически гарантированно столкнёмся со срывом гидрозатвора и попаданием токсичных газов из канализационного стояка в жилые помещения, что может нанести вред здоровью потребителя.

В итоге можно констатировать, что сантехника, изготовленная в соответствии с требованиями действующих ГОСТ, защищена от срыва гидрозатвора не только при регулярном использовании, но и учитывает испарение жидкости при перерыве в использовании (например, в связи с отпуском и т. д.).

Если мы конструктивно уменьшим высоту гидрозатвора, мы существенно снизим потребительские свойства изделия, а также сделаем его использование потенциально опасным, что недопустимо.

Все перечисленные выше требования имеют большое значение и критически важны для обеспечения комфортной, длительной, а главное безопасной эксплуатации санитарно-технической водосливной арматуры и системы канализации в целом. Несоблюдение одного или нескольких технических требований, содержащихся в ГОСТ 23289–2016 [1], способно привести к возникновению ситуаций, следствием которых может стать ущерб имуществу или даже здоровью потребителя.

Следует учитывать, что с течением времени на рынке сантехнических приборов происходят изменения, с учётом которых приходится вносить изменения в конструктив изделий. Вследствие вышеизложенного возникает необходимость периодической корректировки/актуализации действующих стандартов. Приведения их в соответствие с изменившимися условиями/практикой применения существующих приборов.

Например, на розничном и строительном рынке много лет присутствуют унитазы, изготовленные по европейским стандартам (EN), а по некоторым параметрам ГОСТ и EN имеют отличия. Высота их гидрозатвора составляет 50 мм, а не 60 мм, которые полагаются по ГОСТ 23289–2016 [1]. Другой пример — сифоны для ванн. В продаже на сегодняшний день имеются ванны различной глубины и высоты установки. Как следствие, для гарантированной установки приходится изготавливать сифоны с гидрозатвором менее 50 мм, в противном случае он может просто не поместиться под ванну. Следовательно, такая конструкция продиктована необходимостью соответствовать реальным условиям монтажа и эксплуатации сантехники. В то же время такой сифон не может считаться стандартным, так как противоречит требованию нормативов, ведь предписываемая величина гидрозатвора по ГОСТ 23289–2016 [1] — 55 мм, как это показано на рис. 2.

Важно помнить, что в процессе корректировки технических требований, предъявляемых к сантехизделиям, необходимо обеспечить соблюдение условий безопасности и удобства их использования в течение всего срока службы.

Величина гидрозатвора является одним из важнейших параметров, определяющих безопасность использования сантехнических изделий. Она продиктована необходимостью обеспечить снижение вероятности «срыва» гидрозатвора и последующего проникновения в жилые помещения газов из канализационного стояка при стандартных условиях эксплуатации.

Так как по требованиям действующих ГОСТ эта величина не может быть ниже 60 (55) мм, то и гидравлический расчёт канализационного трубопровода проектировщик осуществляет на основе данных, учитывающих именно эту величину. Величины максимального расхода сточной жидкости в системе уже определены и собраны в соответствующих таблицах, содержащихся в СП 30.13330.2000 [3]. Однако, кроме рассчитанных заранее стандартных значений расхода, в нашем распоряжении есть формула (35) из [3], которая позволяет не только вычислить критическую высоту гидрозатвора при заданном расходе, но и наоборот — рассчитать критический расход для заданного гидрозатвора.

Для того чтобы мы могли безопасно использовать приборы с меньшим гидрозатвором, мы должны рассчитать расход с учётом его конкретной величины. И тогда нам не грозят «срывы». То же самое касается и применения сифонов.

Например, по нормативам СП 30.13330.2020 [3] (табл. К1-К4) для канализационного трубопровода диаметром 110 мм предусмотрен максимальный расход стоков в объёме 3,6 л/с. Диаметр отвода Dотв для соединения ванны со стояком составляет 50 или 40 мм.

Воспользуемся формулой (35) из [3] для вычисления величины разряжения для сифонов при максимально допустимом расходе, результаты расчёта сведём в табл. 1.

Мы получили значения, отличные от стандартных, вследствие того, что диаметр отводящего патрубка, через который ванны, умывальники и мойки, как правило, подключаются к стояку, равен 50 или 40 мм. Расчётный критический уровень разряжения при таких условиях составляет 36 и 30 мм, соответственно. А если рассматривать систему с использованием унитазов с высотой гидрозатвора 50 мм (EN), то получаются значения 30 и 26 мм.

Таким образом, получается, что для сифона с высотой гидрозатвора, равной 48 мм, критическим фактором выступает не величина разряжения в канализационном стояке, а испарение жидкости в гидрозатворе вследствие отсутствия регулярной эксплуатации.

Вывод

Исходя из изложенного выше требование к величине гидрозатвора сифона (п. 6.2.2 ГОСТ 23289–2016 [1]) может быть пересмотрено.

С течением времени на рынке появляются новые сантехнические изделия. Это происходит по различным причинам: снижения материалоёмкости изделия в целях снижения себестоимости, необходимости обеспечения совместимости с новинками в ряду смежных изделий, разработки принципиально нового конструктива, который несёт улучшение потребительских свойств. Данная ситуация может потребовать корректировки действующих стандартов на такие изделия. Это комплексная задача — важно при подготовке изменений оценивать их не только в рамках конкретного стандарта, но и с точки зрения того, какие смежные стандарты и правила это может затронуть. В таких случаях аргументация «соответствует нормам EN…» не может считаться убедительной и достаточной. Возможно, что взаимосвязанные нормативные документы (ГОСТ, СП) также содержат параметры, отличающиеся от европейских стандартов, и в них также потребуется вносить изменения. Соответственно, первостепенное значение приобретает не только глубокая проработка значений изменяемых показателей, но и комплексный анализ смежных управляющих документов.