Медные трубы — не только в высотном строительстве
Примерно с 1996 г. в практику устройства систем водоснабжения и отопления в России, а с 2004 г. и в системы газоснабжения, пришли медные водогазопроводные трубы. Строго говоря, первая «официальная» медная система появилась в далеком 1979 г., когда при поддержке банка «Оксидентал Петролуем» и американского предпринимателя А. Хаммера в Москве на Краснопресненской набережной появилось здание Центра Международной Торговли, или «Экспоцентра». Центр был построен по американскому проекту и преимущественно из американских материалов. Разумеется, системы водоснабжения и отопления были выполнены из медных труб.
Почему же в США повсеместно применяли медные трубы, а в России — только разные вариации стальных, а затем, в поисках альтернативы, повернулись в сторону полимерных? Почему медные трубы появились в России так поздно и почему ныне всё больше специалистов делают выбор в пользу именно меди?
В порядке исторического экскурса следует напомнить, что медь относится к одному из тех металлов, которые человечество открыло для себя еще на заре своего становления, а целая истрическая эпоха получила название по наименованию одного из сплавов меди — бронзы. Медь и ее сплавы обладали достаточной механической прочностью, но были легки в обработке. Разумеется, человек довольно быстро додумался изготавливать из меди водоводы. Так, найденные археологами при раскопках на Ближнем Востоке медные трубопроводы хорошо сохранились, а часть из них была пригодна для использования. Это, кстати, свидетельствует о высокой устойчивости меди к деградации, в т. ч. коррозии. Уже в нынешнем веке именно это свойство меди намерены использовать в Швеции и Финляндии — странах, с суеверным благоговением относящихся к вопросам охраны окружающей среды и здоровья: в этих странах при захоронении отработанного топлива атомных электростанций разработана дополнительная оболочка из сверхчистой меди толщиной 50 мм, призванная, по расчетам инженеров, защищать канистры с ядреным материалом от коррозии при подземном захоронении в течение… 250 тыс. лет!
Такая совокупность механической прочности при достаточной податливости к обработке и высокой коррозионной устойчивости сделала медь востребованной в ВПК (военно-промышленном комплексе) — нет, наверное, такого надводного или подводного судна, которое обходилось бы без медных или латунных (латунь — один из сплавов меди) водо- или паропроводов, а трубы и изделия из т. н. «адмиралтейского» сплава меди с никелем (мельхиор) показывают образцовую устойчивость против самых коррозионно-агрессивных растворов воды, в т. ч. соленой морской воды.
Другой важной отраслью, требовавшей применения меди, была ядерная энергетика, причем по тем же самым причинам. Если из общего объема производимой в СССР меди вычесть потребности ВПК и электротехники (вспомним, что медь — самый оптимальный материал-проводник электрического тока), то оставшихся количеств меди хватало ровно на то, чтобы продать этот металл за валюту за рубеж — Германии, Бельгии, Великобритании, Италии и вообще тем развитым странам, где собственной меди не имелось, но трубопроводы на гражданских объектах предпочитали делать именно из нее. И именно по тем же уже упомянутым причинам. Но не только по ним.
В ходе первых экспериментов с металлами человек научился изготавливать водопроводные трубы не только из меди, а также из железа и свинца. Если недостатки железных труб были выявлены давно, то трубы из свинца кое-где получили довольно широкое распространение ровно до тех пор, пока медики не сказали свое слово и не связали целый ряд неблагоприятных последствий для человека с этим металлом. А вот продолжающееся уже много веков наблюдение за использованием медных труб в водоснабжении, наоборот, выявило их… бактериостатические свойства. Иначе говоря, болезнетворные и иные бактерии, попав на поверхность медных водопроводных труб, хоть и не гибнут, но и не могут размножаться. Особенно это свойство ярко проявляется в отношении таких бактерий, как E.Coli и Legionella. Кстати, именно из-за бактериостатических свойств меди в лечебных учреждениях предпочитают устанавливать медные дверные ручки и перила.
В СССР с чьей-то «недоброй руки», а скорее всего для оправдания отсутствия меди в гражданском строительстве, было распространено два мифа. Один из них о том, что медные трубы в системах водоснабжения якобы отрицательно влияют на здоровье человека. Второй — что под воздействием хлорированной воды медь быстро деградирует.
Что касается здоровья, то можно, с одной стороны, сослаться на зарубежный опыт: такие организации, как US EPA или скандинавские органы за контролем качества воды и пищевых продуктов, славящиеся своей строгостью, не имеют возражений против применения меди в системах водоснабжения, равно как и при варке пива, производстве виски и т. д. Если у них и есть какие-то претензии, так это к полимерным материалам, из которых изготавливаются емкости для хранения воды и трубы для ее транспортировки, но об этом чуть позже. С другой стороны, следует вспомнить, что медь относится к элементам, необходимым для жизнедеятельности человеческого организма, является катализатором усвоения некоторых минеральных веществ для строения костной системы. Поскольку медь ежедневно выводится из организма, существует объективная потребность в ее ежедневном пополнении. Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) после многолетних, в т. ч. статистических, исследований установила безопасный ПДК для меди в питьевой воде — 2 мг/л, отметив при этом, что риски для здоровья от недостатка меди в организме многократно превышают риски для здоровья от ее избытка. Европейские требования (European Drinking Water Directive) устанавливают подобный ПДК усредненно за период в 2 недели.
2 мг/л — это очень высокое значение, встречающееся при наличии аномалий в составе питьевой воды. В России ПДК меди в 2 раза жестче — 1 мг/л. Нам до сих пор не удалось установить причину более жесткого ПДК по меди в СССР, а затем в РФ, скорее всего его ужесточение не имело практического значения: в СССР никто не планировал использовать медь в водоснабжении. В принципе, могли бы записать и 0,1 мг/л (как поступили в Чехословакии) — ничего бы не изменилось. Правда, впоследствии, после открытия медицинских «секретов» на территории бывшей Чехословакии, выяснилось, что значительная часть населения страны испытывает те самые последствия «рисков от нехватки меди в организме», о которых предупреждала ВОЗ и из-за которых сегодня пациентам назначаются медьсодержащие диеты и прием специальных препаратов… К слову, в сегодняшней Чехии все встало на свое место: там согласились со справедливостью рекомендации ВОЗ и изменили национальный ПДК по содержанию меди в питьевой воде.
Что касается мифа о хлорированной воде, то это один из тех, в отношении которого и говорить много не приходится. Дело в том, что хлорированная вода только продлевает сроки службы медных трубопроводов. Это подмечено давно, а механизм явления статистически изучен и понятен специалистам: в присутствии хлора на внутренней поверхности медных труб образуются прочные труднорастворимые слои бронштанита или малахита, которые служат своеобразной «броней», разделяя медь и воду, снижая интенсивность эрозионных и иных процессов. В США, например, во многих штатах законодательство требует производить промывку новых медных систем раствором хлора концентрацией 50 мг/л. Но опытные монтажники инициативно доводят содержание хлора в растворе до 200 мг/л, чтобы ускорить образование упомянутых защитных слоев и продлить срок службы системы с первого дня. На самом деле процесс более сложен, и в повседневной эксплуатации не рекомендуется превышать содержание свободного остаточного хлора свыше 30 мг/л. Но ведь этот предел демонстрирует почти 60-кратной запас устойчивости медных труб к хлору (СанПиН опрелеяет диапазон остаточного свободного хлора в переделах 0,3–0,5 мг/л, на практике в период особых мер дезинфекции весной величина доходит до 0,8, даже 1,2 мг/л, но 30 мг/л— величина невозможная).
В высотном строительстве медные трубы применяются «по умолчанию». Так, можно смело утверждать, что практически в любом небоскребе США применена комбинация из стальных и медных труб, а кое-где мельхиоровых и медных. Дело в том, что в высотном строительстве нет места компромиссам — помимо вопросов безопасности только материальные последствия неверных или компромиссных решений наверняка многократно превысят «экономию» от применения таких решений. Кроме того, в высотных и сверхвысоких зданиях важен такой критерий, как долговечность, поскольку даже профилактические работы, не говоря о работах по преждевременной замене инженерных систем, обходятся дороже.
Во время встречи с группой российских специалистов в области строительства президент Гонконгского отделения Института водоснабжения и отопления г-н Эдмунд Лунг сформулировал философию подхода строительного сообщества Гонконга к выбору инженерных систем и технических решений следующим образом: «Высотный и сверхвысокий объект в первую очередь является источником повышенной опасности. По крайней мере мы, строители, исходим из такого предположения. Соответственно, при выборе технических решений перво-очередными критериями являются безопасность и надежность. Если заказчик здания не способен оплатить безопасные и надежные технические решения, то это означает, что здание построено не будет, поскольку строить высотные здания с иными техническими решениями непозволительно». При такой идеологии высотного строительства, а в Гонконге подавляющее большинство зданий — высотные, понятно, почему там еще в 1995 г. запретили применение стальных, в т. ч. оцинкованных труб, причем не только в высотном строительстве, а в питьевом водоснабжении в целом.
В России исписаны терриконы бумаги о недостатках стальных труб — и корродируют, и внутренняя поверхность зарастает, а в местах коррозии в питьевую воду попадает не только микрофлора, но и иные вредные вещества… А вот в Гонконге бумагу не переводили, а просто решили проблему. Впоследствии так же поступили власти Сингапура, а затем, с оговорками, и Китая. Но там, где стальные (особенно подземные) трубопроводы продолжают эксплуатироваться, применение труб медных в системах водоснабжения зданий особенно востребовано — природные бактериостатические свойства меди помогают хотя бы частично снизить опасность от микробиологического заражения сетевой водопроводной воды, таящейся в фильтрации внешних загрязнителей через коррозирующие железные водоводы и их соединения.
В том же Гонконге в результате многочисленных экспериментов и научных изыс-каний специалисты (медики и сантехники) остановились на медных и чугунных трубах (чугунных — там, где сверхвысокие значения давления) для питьевого водоснабжения. Применение же полимерных труб для питьевого водоснабжения, особенно высотных зданий, сдерживается их нестойкостью к хлорированной воде, а также выделением из стенок труб, выполненных из коммерчески доступных полимеров, вредных для здоровья сложных органических веществ, а также образованием на внутренней поверхности полимерных труб биопленок микроорганизмов, для которых выделяющиеся органические вещества служат пищей. Власти штата Калифорния (США), известного жесткими требованиями в отношении качества воздуха и воды, до сих пор не допускают к применению в питьевом водоснабжении ряд популярных, в т. ч. в России, полимерных труб. Известны случаи замены полимерных труб на медные, причем не только в водоснабжении, но и даже в канализации.
В России 98 % питьевой воды от централизованных источников водоснабжения дезинфицируется путем хлорирования, в результате чего многие полимерные трубы не могут обеспечить заявляемый ресурс срока службы. Применение стальных и железных труб имеет уже известные недостатки. Таким образом, применение медных водогазопроводных труб во внутридворовых (наружных) сетях и внутренних системах водоснабжения зданий представляется действительно оптимальным решением, особенно с учетом статистики по загрязнению сетевой воды. Желающих изучить такую статистику можем адресовать на открытые сайты санитарно-надзорных служб, например, ЦГСЭН г. Екатеринбурга.
ФА по метрологии и стандартизации утвердило в 2005 г. гармонизированный с европейским стандартом EN 1057 национальный ГОСТ Р 52318-2005 «Трубы медные круглого сечения для воды и газа», а Госстрой РФ принял СП 40-108-2004 «Проектирование и монтаж систем водоснабжения и отопления зданий из медных труб».
Нам не известно, планируется ли в России запретить применение стальных труб в питьевом водоснабжении и будут ли в РФ приняты стандарты контроля пригодности полимерных труб для использования в сетях с хлорированной водой, будут ли проводиться исследования на предмет определения количества и состава выделяющихся в питьевую воду органических веществ. Известно только, что применение медных труб в водоснабжении в соответствии с требованиями упомянутых нормативных документов действительно является лучшим решением в смысле долговечности и безопасности водопотребления по причинам, изложенным выше.
Как любой материал, медь может деградировать под воздействием внешних обстоятельств, а в некоторых случаях все-таки и корродировать. Именно поэтому для производства медных водопроводных (водогазопроводных) труб применяются специальные технологии. Не всякая медная труба подходит для применения в сантехнических целях, пусть даже внешне все медные трубы выглядят одинаково.
Стандарты предъявляют к производству медных водогазопроводных труб крайне жесткие требования, вытекающие из специфики их применения. Во-первых, это требования к чистоте металла — 99,9 % и не меньше. Во-вторых, именно для водогазопроводных труб обязательным условием является обработка внутренней поверхности, состоящая в удалении остатков углерода, наличие которого как раз и может привести к коррозии. В целом, срок службы медных водогазопроводных труб составляет от 40 до 80 лет. При эксплуатации медных водогазопроводных труб в системах водоснабжения существует и ряд ограничений, связанных с составом воды. Основное из них — водородный показатель. Так, при значении pH воды меньше 6,5 (кислая вода) в сочетании с другими факторами — высокой или, наоборот, сверхмалой жесткостью воды — срок медных водогазопроводных труб может быть сокращен. Более подробно требования к воде изложены в СП 40-108-2004.
Опыт эксплуатации медных водопроводов в России выявил три группы причин, приводивших к появлению претензий. Первая — это упомянутое несоответствие качества воды. Вторая — несоблюдение элементарных правил проектирования и монтажа, что объяснялось отсутствием в России соответствующих норм и приводило к неуместному полету фантазии монтажников. Третьей причиной было применение медных труб, не предназначеных для санитарно-технических и газовых систем, — часто применялись трубы общего назначения или предназначенные для кондиционеров. Разумеется, последствия такого подхода не заставляли себя ждать. Сегодня, по требованию бывшего Госстроя РФ, в России разработаны уже упоминавшиеся нормативные документы, в т. ч. СП 42-102-2004 по проектированию и монтажу газопроводов зданий из медных труб, что позволяет рачительным хозяевам устанавливать медные трубы не на «авось», а в соответствии с определенными правилами. Российский ГОСТ обес-печил единообразное соответствие отечественных медных водогазопроводных труб западным аналогам в части типоразмеров и качества. Плоды принятия ГОСТа уже видны сегодня — российские производители наконец впервые стали наносить понятную маркировку на свои водогазопроводные трубы и предприняли технические и технологические меры по приведению качества продукции к европейскому уровню.
Медные водогазопроводные трубы могут быть недешевы, в среднем они дороже стальных с теми же значениями ДУ (диаметр условный), дороже дешевых и не высокого качества полимерных труб. Цена их сравнима с ценами на высококачественные полимерные трубы. При этом крайне важно заметить следующее: законченная система водоснабжения или отопления не состоит и не может состоять только из труб. Для устройства системы требуются соединения, крепеж, прочая специфическая арматура. Для систем из медных труб доля затрат на фитинги, прочую арматуру и крепеж ста-тистически составляет около 30 % от стоимости труб, а вот, например, для полимерных — около 100 %. Разумеется, непосредственно уровень цен на конкретные изделия зависит и от сезона, и региона, и множества иных факторов, но упомянутые отношения уровня цен являются характерными. В результате разница в цене труб частично или полностью компенсируется гораздо более дешевой арматурой, а в случае бесфитингового соединения (когда монтажник нехитрым инструментом организует раструбы для паяных соединений прямо на месте) медные системы, несомненно, дешевле систем из дорогих пластиков.
Строительные организации, работающие с медью, добавляют, что особое удобство представляет то, что все водогазопроводные медные трубы одинаковы, взаимосовместимы и взаимозаменяемы. Это означает, что на складе хранится один вид труб различных номиналов диаметра и толщины стенки, которые затем устанавливаются в системы водоснабжения, отопления и газоснабжения. А в случае изменения конфигурации системы (или, что маловероятно, ремонта) организация не зависит от какого-либо производителя и уж тем более поставщика именно в силу стандартизованных свойств медных водогазопроводных труб. При таком положении дел полноценно работает механизм добросовестной конкуренции между самими производителями, что благоприятно сказывается на экономической стороне дела. Иначе говоря, в результате, медные трубы оказываются не дорогими.
Таким образом, даже не в высотном капитальном строительстве применение медных трубопроводов целесообразно, особенно там, где наружные сети выполнены из железа или стали, где вода дезинфецируется путем хлорирования, где существуют риски заражения воды и вероятность аварийного замораживания в зимний период, где требуется увеличенный ресурс по сроку службы и повышенная надежность, а качество воды соответствует рекомендациям СП 40-108-2004
| Автор: В. С. Ионов Дата: 28.11.2005 Журнал Стройпрофиль 8-05 Рубрика: водоснабжение. водоотведение Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |