Введение

Системы для транспортировки жидкостей

Сантехника – это любая система, предназначенная для транспортировки жидкостей в самых разных областях применения. В сантехнике для транспортировки жидкостей используются трубы, клапаны, сантехнические приборы, резервуары и другое оборудование. Отопление и охлаждение (ОВКВ), удаление отходов и подача питьевой воды – одни из наиболее распространенных областей применения сантехники, однако она не ограничивается только ими. Это слово происходит от латинского *plumbum*, означающего свинец, так как первые эффективные трубы, использовавшиеся в римскую эпоху, были свинцовыми. В развитых странах сантехническая инфраструктура имеет решающее значение для общественного здоровья и санитарии. Котельщики и трубопрокладчики не являются сантехниками, хотя они работают с трубопроводами в рамках своей профессии, и их работа может включать в себя отдельные сантехнические операции.

История

Водопроводные работы возникли в древних цивилизациях, когда появилась необходимость в обеспечении питьевой водой и удалении сточных вод для растущего населения, а также в строительстве общественных бань. Месопотамии представили миру глиняные канализационные трубы около 4000 г. до н.э., самые ранние образцы которых были найдены в храме Бела в Ниппуре и в Эшнане, где они использовались для отвода сточных вод и сбора дождевой воды в колодцах. Город Урук содержит древнейшие известные примеры кирпичных уборных, построенных над соединенными обожженными глиняными канализационными трубами, примерно в 3200 г. до н.э. Глиняные трубы позднее использовались в хеттском городе Хаттуса. Они состояли из легко отсоединяемых и заменяемых сегментов, что облегчало их очистку. Стандартизированные глиняные водопроводные трубы с широкими фланцами, использующие асфальт для предотвращения утечек, появились в городских поселениях цивилизации долины Инда к 2700 г. до н.э. Медные трубы появились в Египте к 2400 г. до н.э.; пирамида Сахуре и прилегающий к ней храмовый комплекс в Абусире были соединены медным отводным трубопроводом. Слово "сантехник" происходит из Римской империи. Латинское название свинца – *plumbum*. Римляне использовали свинец в водосточных трубах и для покрытия крыш, а также для изготовления труб и ванн. Водопроводные системы достигли своего расцвета в Древнем Риме, где были созданы обширные системы акведуков, керамические канализационные системы и широко использовались свинцовые трубы. Римляне наносили надписи на свинцовые трубы, чтобы предотвратить кражу воды. После падения Рима водоснабжение и санитария на более чем 1000 лет застопорились или даже ухудшились. Улучшения происходили медленно, и существенного прогресса достигнуто не было до роста современных густонаселенных городов в XIX веке. В этот период органы общественного здравоохранения стали требовать установки более совершенных систем утилизации отходов для предотвращения или контроля эпидемий. Ранее система утилизации отходов заключалась в сборе мусора и его сбросе на землю или в реку. В конечном итоге, создание отдельных подземных систем водоснабжения и канализации позволило устранить открытые сточные канавы и выгребные ямы. В постклассической Килве состоятельные люди пользовались водопроводом в своих каменных домах. В настоящее время большинство крупных городов доставляют твердые отходы на очистные сооружения для разделения и частичной очистки воды перед сбросом в ручьи или другие водоемы. Для питьевого водоснабжения в США с конца XIX века до примерно 1960 года широко использовались оцинкованные железные трубы. Затем их заменили медные трубы: сначала мягкая медь с раструбными фитингами, а затем жесткие медные трубы с паяными соединениями. Использование свинца для питьевой воды резко сократилось после Второй мировой войны из-за повышения осведомленности об опасности отравления свинцом. В это время медные трубы стали более безопасной и эффективной альтернативой свинцовым трубам.

Водопроводы

Водопроводная труба — это труба или трубопровод, как правило изготовленная из пластика или металла, предназначенная для подачи под давлением и очищенной пресной воды к зданию (в составе муниципальной системы водоснабжения) и внутри здания.

История

Веками свинец был предпочтительным материалом для водопроводных труб, поскольку его ковкость позволяла легко придавать ему нужную форму. Такое применение было настолько распространено, что слово "сантехника" происходит от *plumbum* – латинского слова, означающего свинец. Это было источником проблем со здоровьем, связанных со свинцом, в годы, когда опасность его употребления для здоровья еще не была полностью осознана; среди этих проблем были мертворождения и высокая младенческая смертность. Свинцовые водопроводные трубы широко использовались в начале XX века и до сих пор встречаются во многих домах. Для соединения медных труб обычно использовался припой из свинца и олова, но в современной практике вместо него применяют припой из олова и сурьмы, чтобы исключить опасность, связанную со свинцом. Несмотря на то, что римляне часто использовали свинцовые трубы, их акведуки редко вызывали отравления. В отличие от других регионов мира, где свинцовые трубы приводят к отравлению, римская вода содержала большое количество кальция, благодаря чему слой налета препятствовал контакту воды со свинцом. Часто причиной путаницы является большое количество свидетельств широко распространенного отравления свинцом, особенно среди тех, кто имел легкий доступ к водопроводной воде – печальное следствие использования свинца в кухонной посуде, а также в качестве добавки к переработанным продуктам питания и напиткам (например, в качестве консерванта в вине). На римских свинцовых трубах делались надписи с указанием владельца, чтобы предотвратить кражу воды. В XVI и XVII веках в Лондоне и других городах использовались деревянные трубы. Эти трубы представляли собой выдолбленные бревна, сужающиеся к концу с небольшим отверстием для прохождения воды. Затем трубы герметизировались горячим животным жиром. Деревянные трубы использовались в Филадельфии, Бостоне и Монреале в XIX веке. В США в XX веке широко применялись сборные деревянные трубы. Эти трубы (использовавшиеся вместо гофрированного железа или железобетонных труб) изготавливались из секций, вырезанных из коротких кусков дерева. Соединение соседних колец деревянными штифтами из твердых пород дерева создавало гибкую конструкцию. Около 30 000 метров таких деревянных труб было установлено во время Второй мировой войны в дренажных каналах, ливневых канализациях и кабельных каналах под автомагистралями, а также на армейских лагерях, военно-морских базах, аэродромах и предприятиях по производству боеприпасов. До появления прочных пластиковых материалов чугун и ковкий чугун были более дешевой альтернативой меди, но при переходе к другим металлическим трубам (за исключением концевых фитингов) необходимо использовать специальные непроводящие фитинги, чтобы избежать коррозии из-за электрохимических реакций между разнородными металлами (см. гальванический элемент). Бронзовые фитинги и короткие отрезки труб обычно используются в сочетании с различными материалами.

Различие между трубами и трубками

Разница между трубами и трубками заключается в системе размеров. Например, трубы ПВХ для сантехнических целей и оцинкованные стальные трубы измеряются в дюймах по стандарту для железных труб (IPS). Медные трубки, CPVC, PeX и другие типы трубок измеряются номинально, то есть по условному проходному диаметру. Эти системы размеров обеспечивают универсальную адаптацию переходных фитингов. Например, трубка PeX диаметром 1/2 дюйма имеет тот же размер, что и медная трубка диаметром 1/2 дюйма. Труба ПВХ диаметром 1/2 дюйма, напротив, имеет другой размер, чем трубка диаметром 1/2 дюйма, и поэтому для их соединения требуется резьбовой адаптер (внутренний или внешний). При использовании в сельскохозяйственном орошении часто используется единственное число "труба" во множественном значении. Трубы поставляются в жестких отрезках различной длины в зависимости от материала. Трубки, особенно медные, поставляются в жестких твердых отрезках или в мягких (отпущенных) рулонах. Трубки PeX и CPVC также поставляются в жестких отрезках или гибких рулонах. Твердость меди, будь то жесткий отрезок или гибкий рулон, не влияет на размер. Медная трубка 1/2" L имеет тот же внешний диаметр, что и медная трубка 1/2" K или M. То же самое относится и к графикам труб (толщине стенок). В результате незначительное увеличение потерь давления происходит из-за уменьшения проходного сечения при увеличении толщины стенки. Иными словами, 1 фут медной трубки 1/2" L имеет немного меньший объем, чем 1 фут медной трубки 1/2" M.

Материалы

В древности водоснабжение осуществлялось с помощью труб или каналов, обычно изготовленных из глины, свинца, бамбука, дерева или камня. Для водопроводных труб, особенно магистральных, использовались половые деревянные бревна, обернутые стальными лентами. Бревна применялись для распределения воды в Англии около 500 лет назад. Города США начали использовать полые бревна в конце 1700-х – в течение 1800-х годов. Сегодня большинство водопроводных труб изготавливается из стали, меди и пластика; большинство канализационных (также известных как "сточные") – из стали, меди, пластика и чугуна. PP – материал, который в основном используется в бытовой технике, упаковке пищевых продуктов и клиническом оборудовании, но с начала 1970-х годов его применение во всем мире для горячего и холодного водоснабжения растет. Трубы из ПП соединяются методом термосварки и не подходят для использования с клеями, растворителями или механическими фитингами. Трубы из ПП часто используются в проектах экологичного строительства. PBT – гибкая (обычно серая или черная) пластиковая труба, которая крепится к фитингам с защелками и фиксируется медным обжимным кольцом. Основной производитель труб и фитингов PBT обанкротился из-за коллективного иска, связанного с отказами этой системы. Однако трубы PB и PBT вернулись на рынок и соответствуют нормам, как правило, сначала для "открытых участков", таких как стояки. PEX – система из сшитого полиэтилена с механически соединенными фитингами, использующими шипы и обжимные стальные или медные кольца. Политанки – пластиковые полиэтиленовые цистерны, подземные резервуары для воды, надземные резервуары для воды, обычно изготавливаются из линейного полиэтилена, пригодного для хранения питьевой воды и доступные в белом, черном или зеленом цвете. Aqua – известна как PEX Al PEX из-за своей конструкции с алюминиевым сердечником, состоящей из алюминиевой трубы, заключенной между слоями PEX, и соединяемой модифицированными латунными компрессионными фитингами. В 2005 году многие из этих фитингов были отозваны. Современные системы водоснабжения используют сеть насосов высокого давления, а трубы в зданиях теперь изготавливаются из меди, латуни, пластика (особенно сшитого полиэтилена, называемого PEX, который, по оценкам, используется в 60% индивидуальных домов) или других нетоксичных материалов. Из-за токсичности свинца большинство городов США отказались от свинцовых водопроводных труб к 1920-м годам, а свинцовый припой использовался в водопроводных соединениях для питьевой воды до его запрета в 1986 году. Канализационные и вентиляционные трубы изготавливаются из пластика, стали, чугуна или свинца.

Компоненты

В дополнение к отрезкам труб или трубопроводов, в сантехнических системах используются трубные соединения, такие как клапаны, уголки, тройники и муфты. Трубы и соединения фиксируются на месте с помощью трубных подвесов и хомутов. Сантехнические приборы – это сменные устройства, использующие воду и подключаемые к системе водоснабжения здания. Они рассматриваются как "приборы", поскольку являются полупостоянными элементами зданий и обычно не находятся в отдельной собственности или не обслуживаются отдельно. Сантехнические приборы предназначены для и используются конечными потребителями. Примеры приборов включают унитазы (также известные как туалеты), писсуары, биде, душевые кабины, ванны, хозяйственные и кухонные мойки, фонтанчики для питья, льдогенераторы, увлажнители воздуха, мойки воздуха, фонтаны и станции для промывания глаз.

Крепления

Соединения резьбовых труб герметизируются с помощью фум-ленты или трубной пасты. Многие сантехнические изделия герметизируются к монтажным поверхностям с помощью сантехнического герметика.

Оборудование и инструменты

Сантехническое оборудование включает в себя устройства, которые часто скрыты за стенами или в технических помещениях и не видны широкой публике. Оно включает в себя водомеры, насосы, расширительные баки, обратные клапаны, фильтры для воды, ультрафиолетовые стерилизаторы, умягчители воды, водонагреватели, теплообменники, манометры и системы управления. Для качественной работы сантехнику требуется множество инструментов. В то время как многие простые сантехнические задачи можно выполнить с помощью нескольких распространенных ручных инструментов, для более сложных работ требуются специализированные инструменты, разработанные специально для облегчения работы. К специализированным сантехническим инструментам относятся трубные ключи, клещи для обжимки, трубные тиски, трубогибы, труборезы, пуансоны и инструменты для соединения, такие как паяльные горелки и обжимные клещи. Были разработаны новые инструменты, помогающие сантехникам более эффективно решать проблемы. Например, сантехники используют видеокамеры для осмотра скрытых утечек или других проблем; они также используют гидродинамические машины и гидравлические насосы высокого давления, соединенные со стальными тросами, для бестраншейной замены канализационных труб. Для устранения последствий сильных дождей или засоров в канализации может потребоваться специализированное оборудование, такое как мощный вакуумный насос, предназначенный для откачки сырой канализации.

Проблемы

Бактерии были обнаружены в "водопроводных системах зданий". Последнее относится к "трубам и сантехническим приборам внутри здания, которые транспортируют воду к кранам после ее подачи поставщиком услуг". Общественные системы водоснабжения на протяжении веков были известны как источник распространения заболеваний, передающихся через воду, таких как тиф и холера. Однако "оппортунистические патогены водопроводных систем зданий" были признаны лишь недавно: Legionella pneumophila, обнаруженная в 1976 году, Mycobacterium avium и Pseudomonas aeruginosa – наиболее часто отслеживаемые бактерии, которыми люди с ослабленным иммунитетом могут заразиться при вдыхании или проглатывании. К местам, где эти оппортунистические патогены могут размножаться, относятся краны, душевые лейки, водонагреватели и внутренние стенки труб. Факторы, способствующие их росту, включают "высокое отношение площади поверхности к объему, периодическую застойность воды, низкое содержание дезинфицирующих веществ и циклы нагрева". Высокое отношение площади поверхности к объему, то есть относительно большая площадь поверхности, позволяет бактериям образовывать биопленку, которая защищает их от дезинфекции. Австралийский свод правил водопровода регулирует сантехнические работы. Каждое правительство на уровне штата имеет свой собственный орган и правила для лицензирования сантехников. Они также несут ответственность за толкование, администрирование и обеспечение соблюдения правил, изложенных в Национальном строительном кодексе (НСК). Эти органы обычно создаются исключительно для регулирования сантехнической деятельности в соответствующих штатах/территориях. Однако некоторые нормативные акты на уровне штатов устарели, и некоторые из них до сих пор действуют в соответствии с местными политиками, введенными более десяти лет назад. Это привело к увеличению количества вопросов, связанных с регулированием водопровода, которые не охвачены действующей политикой, и поэтому многие политики в настоящее время обновляются для решения этих более современных проблем. Обновления включают изменения в минимальных требованиях к опыту и обучению для получения лицензий, дополнительные рабочие стандарты для новых и более специфических видов сантехнических работ, а также принятие Австралийского свода правил водопровода в качестве государственных правил в целях стандартизации сантехнических норм по всей стране.

Норвегия

В Норвегии новые системы внутреннего водоснабжения, установленные после 1997 года, должны соответствовать требованию об обеспечении легкой доступности для замены после монтажа. Это привело к тому, что система "труба в трубе" фактически стала стандартом для внутреннего водоснабжения.

Великобритания

В Соединенном Королевстве профессиональной организацией является Chartered Institute of Plumbing and Heating Engineering (имеет статус образовательной благотворительной организации), и действительно, сфера деятельности по-прежнему остается практически нерегулируемой. Отсутствуют системы для мониторинга или контроля деятельности неквалифицированных сантехников или домовладельцев, которые предпочитают самостоятельно выполнять работы по установке и обслуживанию, несмотря на риски для здоровья и безопасности, возникающие при неправильном выполнении таких работ; см. публикацию "Вопросы здоровья в сантехнике" (HAP), изданную совместно Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) и Всемирным советом сантехников (WPC). Впоследствии WPC назначила представителя в ВОЗ для реализации различных проектов, связанных с вопросами здоровья в сантехнике.

Канада

В Канаде сантехника является регулируемой профессией, требующей специальной технической подготовки и сертификации. Стандарты и правила для сантехники контролируются на провинциальном и территориальном уровне, каждый из которых имеет свой отдельный руководящий орган:

Руководящие органы: Каждая провинция или территория имеет свой регулирующий орган, осуществляющий лицензирование и регулирование сантехников. Например, в Онтарио эту функцию выполняет Колледж ремесел Онтарио, занимающийся сертификацией и регулированием специалистов, а в Британской Колумбии – Управление по профессиональной подготовке (ITA).

Сертификация: Для получения статуса сертифицированного сантехника в Канаде обычно требуется завершить программу стажировки, включающую как теоретическое обучение, так и практический опыт. По завершении обучения кандидаты сдают экзамен для получения сертификата.

Строительные нормы: Монтаж и ремонт сантехнических систем должны соответствовать строительным нормам, установленным отдельными провинциями или территориями. Национальный строительный кодекс Канады служит модельным кодексом, и провинции и территории имеют право принять его или внести изменения в соответствии со своими потребностями.

Безопасность и здоровье: Учитывая прямую связь сантехники со здоровьем и санитарией, сантехнические работы имеют первостепенное значение в Канаде. Нормативные акты обеспечивают подачу чистой питьевой воды и надлежащую очистку сточных вод, подчеркивая жизненно важную роль сертифицированных сантехников для общественного здравоохранения.

Экологические аспекты: В соответствии с приверженностью Канады к охране окружающей среды все большее внимание уделяется устойчивым методам работы в сантехнике. Нормативные акты способствуют сохранению водных ресурсов и использованию экологически чистых материалов.

Стандарты: Канадская ассоциация стандартов (CSA) определяет стандарты для различных сантехнических изделий, обеспечивая их безопасность, качество и эффективность. Такие изделия, как смесители и унитазы, часто имеют сертификат CSA, подтверждающий соответствие установленным требованиям.