В современных условиях, когда, несмотря на имеющиеся сложности различного характера, продолжаются строительство жилых зданий с комфортными условиями, благоустройство и озеленение городов, непрерывно возрастает общий объем расхода воды на хозяйственно-бытовые нужды населения. Если в 1977 г. среднее удельное водопотребление населением в городских населенных пунктах страны составляло 240 л/(сут.чел), то в 1996 г. этот показатель возрос до 306 л/(сут-чел). В Москве среднесуточное удельное водопотребление в жилом фонде возросло с 350 л/(сут.чел) в 1985 г. до 390 л/(сут.чел) в 1997 г. [2-4]. Следует отметить, что в других странах нормой суточного водопотребления считается 150 — 200 л/(сут-чел) при условии его контроля.
Увеличение водопотребления населением обусловлено не только улучшением комфортности жилища, но и значительными потерями воды. Из-за различных причин потери воды в жилых зданиях велики, поэтому одной из наиболее острых проблем реформы жилищно-коммунального хозяйства является водосбережение. Расходование холодной и горячей воды в жилых зданиях включает полезный расход, который можно считать действительной потребностью в воде, и ее потери. Одним из видов потерь воды является непроизводительный расход во время водоразбора при повышенном давлении из-за снижения регулирующих свойств арматуры.
Многолетние систематические наблюдения показали, что большую часть суток внутренние водопроводы жилых зданий работают при давлении на вводе, значительно превышающем проектное и достигающем иногда 0,95 — 1,2 МПа [5, б]. Однако даже при минимальном давлении, которое наблюдается только в период наибольшего водопотребления на верхних этажах здания, водоразборная арматура работает в гидравлических условиях, близких к расчетным. В остальные часы текущего водоразбора расход воды через арматуру может достигать 0,35 — 0,5 л/с, особенно на первых этажах многоэтажных зданий при нормативном значении 0,12 — 0,25 л/с.
Снижение непроизводительных расходов воды может быть достигнуто за счет применения водосберегающей арматуры с улучшенными регулирующими и расходными характеристиками. Отечественные и зарубежные фирмы предлагают широкий спектр различных устройств, позволяющих существенно сократить потребление воды за счет уменьшения ее потерь.
Чтобы определить эффективность водосберегающих устройств, предназначенных для водоразборной арматуры, в Российском университете дружбы народов проведены стендовые испытания туалетного крана для ванной типа КТН15Д. Исследовались расходные и регулирующие характеристики арматуры с различными типами вентильных головок, запорных элементов, а также с регуляторами расхода воды и без них. Исследовали вентильные головки поршневого типа С запорным элементом, установленным на шпинделе вращательно-посту нательного движения; вентильные головки с запорным элементом, установленным на штоке с возвратно-поступательным движением; вентильные головки с керамическим запорным элементом шайбового типа. При исследовании определяли расход воды при полностью открытом кране и различных ступенчато-изменяющихся давлениях, а также при разной степени открывания крана и фиксированных давлениях 0,05, 0,1—0,8 МПа с шагом 0,1 МПа. В процессе стендовых испытаний проведены экспериментальные исследования работы арматуры с простым изливом (без установки регулятора расхода на излив) и с регулятором расхода, установленным на излив.
Регулятор расхода воды представляет собой эластичную диафрагму из эластополимера с изменяющимся проходным сечением в зависимости от давления воды. Диафрагма устанавливается без закрепления в специальной капсуле, размещаемой в корпусе аэратора или в ручке душевой сетки. Проходное сечение эластичной диафрагмы изменяется под действием давления воды в водопроводной сети, так что величина расхода остается практически постоянной (поддерживается с точностью ± 10 %) при любом давлении в диапазоне от 0,1 до 1 МПа.
Монтаж регуляторов не требует отсоединения арматуры от водопроводной сети. Они устанавливаются вместо существующих аэраторов или струевыпрямителей. Если излив арматуры не имеет резьбы для аэратора или струевыпрямителя, то устанавливается регулятор, укомплектованный специальным переходным патрубком. Выпуск регуляторов организован в России в кооперации с зарубежными фирмами.
Анализ показывает, что наибольший водосберегающий эффект достигается при установке регулятора расхода воды на изливе в комплекте с шайбовым керамическим запорным элементом вентильной головки.
При отборе воды пользователь открывает кран обычно не полностью, на одну четверть оборота рукояти вентильной головки (на свободное движение кисти руки) и уже после этого начинается регулирование струи до получения воды с требуемым напором и температурой. В связи с этим целесообразно сопоставить водосберегающие характеристики крана, считая за 100 % кран с запорным элементом поршневого типа на шпинделе с вращательно-поступательным движением. Анализ водосберегающей эффективности туалетного крана показал, что наибольшее снижение расхода воды достигается при использовании вентильной головки шайбового типа (см. рис.4). В рассматриваемых условиях расход воды через кран с регулятором расхода и керамическим запорным элементом не превышает 10 -12 % от расхода воды через кран с простым изливом и запорным элементом поршневого типа 1, а через кран, снабженный только вентильной головкой с керамическим запорным элементом 3, — соответственно 20 — 22 %.
Анализ результатов измерений расхода воды при полностью открытом кране показал, что при большом давлении регулятор расхода воды обеспечивает большее снижение расхода, чем керамический запорный элемент. Это имеет значение особенно для нижних этажей многоэтажных зданий. Кроме того, стоимость регулятора расхода воды на 50 — 70 % ниже стоимости пары вентильных головок с керамическими запорными элементами, что может оказать существенное влияние на выбор потребителем водосберегающего усройства.
Исследование результатов натурных наблюдений за работой вентильных головок с керамическими запорными элементами, проведенных в рамках комплекса водосберегающих мероприятий в ряде жилых районов Москвы, показало, что они хорошо зарекомендовали себя в эксплуатационных условиях и позволяют снизить водопотребление в среднем на 10 % [4]. Значительное различие результатов стендовых испытаний и натурных наблюдений объясняется тем, что в лабораторных условиях исследовалась работа арматуры без учета культуры водопользования потребителей, уровень которой требует существенного повышения.
На необходимость пропаганды совершенствования культуры водопользования населения указывает также существенное различие результатов, полученных после установки регуляторов расхода воды в гостинице «Россия», где водопотребление снизилось на 20 — 29 % без ухудшения комфортности водопользования [7] по сравнению с данными, полученными по результатам обследования в зданиях жилой застройки Москвы, где снижение нерациональных расходов воды составляет только 3 % [4].На основании изложенного можно сделать вывод, что снижение непроизводительных расходов воды в жилых зданиях представляет собой одну из наименее капиталоемких задач, решение которой путем установки регуляторов расхода воды позволит снизить водопотребление на 10 — 30 % с окупаемостью 5 — б месяцев.