Не секрет, что сегодня на российском рынке для устройства внутренних напорных трубопроводов предлагаются весьма широкий спектр решений. Это трубы и соединительные части из металлов (стали — черной, оцинкованной, легированной; меди, латуни и бронзы), полимеров (непластифицированного НПВХ и хлорированного ПВХХ поливинилхлорида, полиэтилена — обычного ПЭ32, ПЭ63, ПЭ80, ПЭ100 и сшитого ПЭС, полипропилена ПП полибутена и полибутилена ПБ, и др.), композиционных материалов — полимеры с внутренними слоями из алюминия и стеклопластика (металлополимеры и т.п.). Следует заметить, что имеющаяся на сегодня в России нормативная база [1–7]позволяет устраивать качественные внутренние трубопроводы систем холодного и горячего водоснабжения и водяного отопления из большинства указанных труб в зданиях любого назначения. В то же время следует обратить внимание и на то, что применение труб из того или иного материала носит, как правило, бессистемный характер. Если при мелкосерийном строительстве ущерб от этого невелик, то при массовом — может быть весьма существенным. Это объясняется тем, что выбор труб из конкретного материала не осуществляется на основании оценки эффективности их применения одновременно во всех системах возводимого здания в совокупности, а трубы подбираются каждый раз отдельно для проектируемой системы (горячий, холодный водопровод или водяное отопление). При этом упускаются из вида очень важные для эффективности использования труб факторы. Во-первых, имеется полная целесообразность применения для устройства всех внутренних напорных трубопроводов здания труб из одного и того же материала (естественно, не как в прошлом веке — все из стали). Монтаж (эксплуатацию) внутренних систем, как водоснабжения, так и отопления выполняют, за редким исключением, одни и те же рабочие. И чем меньше технологических операций будет использоваться при монтаже и ремонте всех систем в совокупности, тем качественнее и производительнее будет их работа и, естественно, надежнее эксплуатация. Связано это с тем, что трубы из различных материалов соединяются между собой и другими элементами системы значительно отличающимися друг от друга способами: ❏ стальные трубы — на резьбе, сваркой или магнитной пайкой; ❏ медные трубы — собираются на капиллярной пайке и компрессионных соединениях; ❏ металлополимерные трубы — стыкуются с использованием опрессовки и т.д. Для качественного и производительного выполнения соединений требуется не только специальный для каждого трубного материала инструмент, но и специальные знания и навыки. Очевидно, что значительно эффективнее монтировать трубопроводы всех внутренних систем жилого здания из одного и того же материала, нежели каждую систему из разных по материалу труб. Во-вторых, для гидравлических расчетов всех внутренних напорных трубопроводов целесообразно использовать одну и ту же методику независимо от материала труб. Правильно подобранные диаметры труб по всем трассам сетей, начиная от вводов в здание и заканчивая подводками (разводками) к санитарно-техническим (нагревательным) приборам и водоразборной арматуре, будут оптимально сочетать стоимость труб и затраты на монтаж, а также обеспечивать на долгое время требуемые условия для нормального функционирования трубопроводных сетей (не нарушать тепловой и гидравлической устойчивости отопления и всегда доставлять воду на последние этажи по водопроводам). Общий подход к проведению гидравлических расчетов внутренних систем горячего и холодного водоснабжения и отопления до сих пор не выработан. По-прежнему все проекты разрабатываются в разных проектных мастерских, что объясняется не только сложившейся еще в советское время практикой, но и требованиями к трубопроводам разных систем, регламентируемыми отдельными строительными нормами и правилами. При этом для систем отопления (СНиП 2.04.05–91), кроме значений коэффициентов шероховатости, других рекомендаций, относящихся к гидравлическому расчету трубопроводов, нет. Гидравлические расчетные формулы для стальных и пластмассовых труб систем водоснабжения содержатся в СНиПе 2.04.01–85*, причем пластмассовые трубы считаются гидравлически гладкими, что не совсем точно. Внутренние напорные трубопроводы из разных труб могут работать во всех областях гидравлического сопротивления. Этот недостаток учтен в СП 40102–2000, где приводится достаточно полная методика гидравлического расчета для полимерных трубопроводов сетей водоснабжения, распространенная на трубопроводы из металлопластиковых труб для внутренних систем горячего/холодного водоснабжения (СП 41103–98), водяного отопления (СП 41102–98), а также на трубопроводы из медных труб для всех трех внутренних систем (СП 40108–2004) и из труб из сшитого полиэтилена (СП 411009–2005). Эту методику можно использовать для проведения гидравлических расчетов трубопроводов внутренних сетей водоснабжения и водяного отопления независимо от материала труб, в т.ч. и из тех для которых Своды правил пока не разработаны. В-третьих, отказ от упрощенного учета местных сопротивлений при проведении гидравлических расчетов. СНиП 2.04.01–85* «Внутренний водопровод и канализация зданий» допускает принимать потери напора на местных сопротивлениях в размере 30 % от потерь напора на трение на всей длине трубопровода. В то же время приводится формула, позволяющая учитывать потери напора на каждом элементе трубопроводной системы. Однако величины коэффициентов для соединений внутренних напорных трубопроводов в СНиПе отсутствуют. В общем виде коэффициенты местного сопротивления некоторых соединительных частей даются в указанных сводах правил. К сожалению, без дополнительных оговорок и они не всегда полезны в реально существующих на практике ситуациях, а кроме того, не универсальны для всех использующихся соединений. Например, значение коэффициента местного гидравлического сопротивления соединения для сборки металлополимерных труб диаметром 16 мм, указанное в СП 41102–98 и 41103–98, составляет 1,5. Наш опыт показывает: потери напора на таком соединении эквивалентны потерям напора на трение по длине металлополимерного трубопровода в 0,75 м. Когда речь идет о системах напольного отопления, где одно соединение, порой, приходится на 100 м и более трубопровода, то это очень мало. А если соединения используются, например, в водопроводной разводке с групповой установкой сантехприборов или в системе водяного отопления с естественной циркуляцией теплоносителя, то это весьма существенно. Установлено [8], что местное гидравлическое сопротивление соединений будет во многом зависеть от внезапных расширений и сужений сечения, плавности перехода от одного сечения к другому (конусность и округления) и выступов, создающих в трубопроводе диафрагмы. Эквивалентное сопротивление Rэ соединений металлополимерных труб, различающихся геометрией, размерными соотношениями, материалом (латунь, бронза, нержавеющая сталь, полимер и т.п.), по нашей оценке, может составлять 0,5–1 м. Было бы вполне целесообразным, если бы значения коэффициентов местного гидравлического сопротивления конкретного соединения указывались в сопроводительной документации фирмизготовителей. Указать значения коэффициентов гидравлических сопротивлений соединений, которые получаются в процессе монтажа возможно только в определенных пределах, так как они во многом будут зависеть от качества работ. При выполнении с надлежащим качеством стыковой сварки, а также в случае сварки и магнитной пайки с полным введением трубы в «стаканчик» (раструб) местным сопротивлением сварных (паяных) соединений можно пренебречь. При некачественной сварке — смещении кромок, искривлении, завышенном расстоянии между трубами — эквивалентное сопротивление следует принимать равным 0,05–0,1 м, а при использовании «стаканчика» в качестве компенсатора монтажных отклонений трубозаготовки — 0,1–1,0 м. Местным гидравлическим сопротивлением выполненного капиллярной пайкой соединения медных труб можно пренебречь: его качество практически не зависит от монтажника. Для местных гидравлических сопротивлений неразъемных прессованных и разъемных резьбовых соединений с учетом особой тонкостенности медных труб и гладких втулок, а также максимально возможных отклонений деталей и режимов сборки позволяют принять Rэ = 0,1 м. Примерно во столько же можно оценить максимальное эквивалентное сопротивление некачественно собранных (искривление, отсутствие соосности, излишки клея) клеевых соединений трубопроводов из НПВХ (ПВХХ). На местные гидравлические сопротивления соединений труб из полипропилена, свариваемых встык, сильное влияние оказывает качество сварки. При сварке деталей с завышенными размерами внутри соединения может образоваться валик, порой перекрывающий сечение трубопровода на 30–40 %. Эквивалентное сопротивление таких соединений может превышать 1 м. Упрощенный (по СНиП или СП) учет местных гидравлических сопротивлений может повлечь существенное искажение фактического сопротивления трубопроводов из тех или иных труб, в результате чего будет сделан неправильный их выбор в проекте любой внутренней системы, что негативно скажется на реальной эффективности смонтированных впоследствии систем. В-четвертых, применение в многоэтажных (высотных) зданиях полимерных труб из одного и того же материала, рассчитанных на различные рабочие давления, для разных групп участков трубопроводов, располагаемых на смежных 2–15м этажах приводит к перерасходу материала труб — ведь вес, например, полимерных труб с различными показателями SDR (отношение наружного диаметра к толщине стенки) будет существенно различаться. Естественно, аналогичным образом будут отличаться и стоимости таких труб. В настоящее время трубы для многоэтажек, как правило, выбираются с одним показателем рабочего давления на всю высоту здания. Например, для устройства холодного водопровода в здании высотой в 25 этажей будут приняты трубы из НПВХ100 (ГОСТ Р 51613–2000), рассчитанные на безотказную работу в течение 50 лет при непрерывном рабочем давлении 1 МПа. Основной составляющей внутреннего рабочего давления, воздействующего на трубы, по величине которого собственно и подбирается полимерная труба с соответствующим показателем рабочего давления, является гидростатический напор. Он зависит от того, на каком этаже располагается рассчитываемый на прочность участок трубопровода. Если рассматриваемый водопровод поделить на участки: водопроводный ввод — 2й этаж, 3–5й этаж, 6–10й этаж, 11–25й этаж, то это позволило бы использовать на соответствующих участках трубы, рассчитанные на рабочие давления 1,0; 0,8; 0,63 и 0,5 МПа, снижая затраты на покупку труб как минимум в три раза. Дополнительный экономический эффект дает улучшение гидравлических характеристик системы от увеличения внутреннего диаметра труб: потребуются меньшие затраты на электроэнергию [9], необходимую для поддержания напора в водопроводе. В заключение следует отметить, что высказанные положения дадут хоть какую-то пользу только в том случае, если будут восприняты широкой научно-технической общественностью. Кроме того, они должны найти соответствующее отражение и в нормативных документах по проектированию и монтажу внутренних напорных трубопроводов жилых домов и объектов соцкультбыта из разных труб. При этом на трубы, для которых еще нет Сводов правил, следует ускорить разработку СП. ❏ 1. ГОСТ Р 52134–2003, «Трубы напорные из термопластов и соединительные детали к ним для систем водоснабжения и отопления. Общие технические условия». 2. СП 40101–96 «Проектирование и монтаж трубопроводов из полипропилена “Рандом сополимер”». 3. СП 40103–98 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем холодного и горячего водоснабжения с использованием металлополимерных труб». 4. СП 41102–98 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем отопления с использованием металлополимерных труб». 5. СП 40102–2000 «Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие требования». 6. СП 40108–2004 «Проектирование и монтаж внутренних систем водоснабжения и отопления зданий с из медных труб». 7. СП 41109–2005 «Проектирование и монтаж внутренних систем водоснабжения и отопления зданий с использованием труб из “сшитого” полиэтилена». 8. Отставнов А.А., Ионов В.С. Особенности гидравлического сопротивления соединений внутренних напорных трубопроводов // Сантехника, №6/2003. 9. Отставнов А.А., Устюгов В.А., Дмитриев А.Н., Ионов В.С. Условия оптимизации затрат на устройство, эксплуатацию и ремонт внутренних водопроводов // Журнал «С.О.К.», №11/2006.