Вступление
В этой статье на основании экспериментальных данных приводятся достоинства и недостатки двух лучших (по мнению взыскательного автора) унитазов Европы. Показаны пути их совершенствования с целью обеспечения требований российских ГОСТов. Эти пути распространяются и на отечественные унитазы.
* В данном случае подразумевается ГОСТ 13449–2017 [1].
О ГОСТах
Сразу следует отметить, что в настоящее время российские ГОСТы с точки зрения формулировки требований к функциональным свойствам унитазов в большей степени отвечают современным требованиям потребителей, чем европейские стандарты. Это объясняется тем, что отечественные ГОСТы чаще обновляются и поэтому активнее совершенствуются. Однако их соблюдение не является у нас обязательным для производителей унитазов, так как существует «лазейка», позволяющая этим предприятиям вместо ГОСТов пользоваться техническими условиями, которые они же и составляют. Отсюда и сравнительно низкие показатели функциональных свойств российских унитазов, наиболее важными из которых являются: качество смыва, ополаскивания, показатели уровня шума и другие по сравнению с лучшими европейскими компакт-унитазами.
Кроме того, почти все унитазы, выпускаемые в России, изготавливаются заводами, принадлежащими иностранным владельцам, которые весьма неохотно выполняют требования российских ГОСТов. Поэтому ни один унитаз, выпускаемый в РФ, также полностью не соответствует требованиям российского ГОСТ 13449–2017 [1]. Однако отечественные торговые предприятия «забиты» этой продукцией недостаточного качества, и у россиян нет выбора при приобретении унитаза. Роспотребнадзору следует обратить внимание на такое положение дел и запретить поставки продукции с неудовлетворительными техническими показателями на российский рынок.
Для унитазов, рассчитанных на массового потребителя, под словами «лучший компакт-унитаз» в дальнейшем будем понимать хорошее соотношение цены и качества (основных эксплуатационных показателей). Последние регламентируются ГОСТ 13449–2017 «Изделия санитарные керамические. Методы испытаний» [1]. Цены на унитазы находятся в достаточно широких пределах от 3000 руб. до 50 тыс. руб. и более. Стоимость «навороченных» унитазов, например, японских, может достигать миллиона рублей за счёт включения в их конструкцию дополнительных функций, например, приятного музыкального сопровождения или подогрева сиденья, или автоматического включения спуска и других функций, вплоть до автоматического получения анализов результатов опорожнения и возможности управлять унитазом дистанционно. Правда, у японских унитазов появилась ещё и тенденция их перевода на повышенное давление воды, подаваемой в их чаши.
Практический опыт автора показывает, что прямой зависимости между ценами компакт-унитазов и качеством их эксплуатационных показателей нет и быть не может. Качество спуска унитаза зависит от геометрии его чаши, бачка, от стоимости керамосырья, а также от характеристик спускной арматуры и некоторых других факторов.
Что касается чаш унитазов, то их геометрия зависит от завода-изготовителя. Например, в скандинавских странах заводы делают преимущественно унитазы с воронкообразными чашами, а в Беларуси — с чашеобразными с вертикальным отводом в задней части чаши. Поэтому по качеству смыва «скандинавские» унитазы значительно лучше, чем «белорусские», но цена последних бывает даже выше «скандинавских» по неизвестным причинам.
Если покупателю захочется купить новый компакт-унитаз вместо старого, то никто не даст ему гарантии, что новый унитаз окажется лучше старого, изготовленного на том же заводе-изготовителе. Это в большинстве случаев подтверждается практикой. Самое неприятное, если недостатки будут выявлены после того, как новый унитаз, после долгих мучений с покупкой и установкой, окажется совсем не таким, как его рекламировали изготовители и продавцы. Следует особо отметить, что реклама не всегда бывает прозрачной и честной. Часто бывает, что упор в ней делается на какое-то вроде бы оригинальное конструктивное решение. На практике же оно только ухудшает какой-либо показатель.
Не в полной мере устраивают российского покупателя даже самые лучшие европейские унитазы. Автор с целью детального тестирования взял изготовленный в Дании компакт-унитаз, имеющий каскадный тип подачи воды в чашу из-под обода унитаза. Выбор был сделан с учётом его сравнительно невысокой стоимости (около 7000 руб.) при отличных показателях внешнего вида. Кроме того, автор надеялся, исходя из некоторого опыта, что «скандинавские» унитазы вообще более или менее удовлетворительно смывают в канализацию содержимое чаши, тем более что чаша у них выполнена воронкообразной.
Итак, функциональные свойства унитазов в России определяются на основании недавно разработанного ГОСТ 13449–2017 «Изделия санитарные керамические. Методы испытаний» [1].
В этом ГОСТе изложены методики определения основных параметров, в том числе следующих:
1. Определение величины среднего расхода воды на смыв.
2. Проверка унитаза на качество смыва.
3. Проверка унитаза на качество ополаскивания внутренней поверхности чаши.
4. Проверка унитаза на гигиеничность.
5. Проверка унитаза на наличие функции «антивсплеск».
6. Определение высоты гидрозатвора в унитазе.
Кроме того, автор считает необходимым также определять и степень обновления воды в отводном канале после спуска, который он обозначил бы в приведённом выше списке под номером 7. Этот параметр, к сожалению, в состав ГОСТ 13449–2017 не вошёл, но с точки зрения биологической опасности он является таким же важным, как и качество смыва. Этот параметр (полное обновление воды в отводном канале) особенно важен при «малом» спуске. Однако он абсолютно не учитывается создателями унитазов. Автор настоящей статьи уже давно занимается данной проблемой (обновления воды в отводном канале унитаза), поэтому при простейшем испытании унитаза, созданного в Дании, он экспериментально установил, что этот унитаз не обеспечивает полного обновления воды в отводном канале даже после полного спуска. Причин здесь много, но ограниченный объём статьи не позволяет изложить их полностью.
Определение степени обновления воды в отводном канале автор производил разными способами: путём использования в качестве индикатора жидкой синьки, а также спитого мелкодисперсного чая. Последний способ оказался более эффективным. Правда, позже владелец компакт-унитаза выпуска 15-летней давности В. И. Матюшин рассказал, что он каждый раз сливает в унитаз остатки кофе, и даже после нажатия на кнопку «малого» спуска вода в канале отвода остаётся очень чистой, без видимых остатков кофе. Эксперимент по определению степени обновления воды в отводной трубе унитаза производился следующим образом. Во входной участок отводного канала наливалось несколько кубических сантиметров жидкой синьки или помещалась одна столовая ложка «с верхом» спитого мелкодисперсного чая. После этого производился полный спуск воды, а затем визуально определялась степень обновления воды во входном участке отводного канала. Наличие синего цвета в видимой части воды или чаинок свидетельствует о низкой степени обновления воды в отводе. Это и есть пока неузаконенный п. 7 основных требований, предъявляемых к современным унитазам.
Другое требование, которое не выполняется компакт-унитазом из Дании, является требование п. 10.3 ГОСТ 13449–2017, относящееся к качеству смыва. При любых значениях среднего расхода на смыв искусственные фекалии (шары диаметром 30 мм и плотностью 0,6 г/см³) не удаляются из чаши и после завершения даже полного спуска не транспортируются в канализационную сеть.
Этот недостаток на практике встречается в большинстве европейских, в том числе и российских, компакт-унитазов. Объяснить это можно тем, что вода, вытекающая из-под обода, из-за эффекта Коанда прилипает к внутренним стенкам чаши и сравнительно тонким слоем стекает к периметру входа отводного канала. Её толщина в месте входа в отводной канал несколько увеличивается, а далее на начальном участке входа поток начинает вытеснять верхнюю часть воды в отводе вверх, обратно в чашу. Поэтому искусственная фекалия, помещённая на зеркало входа в отвод, не затягивается в канализационную сеть, а остаётся на поверхности воды на входе в отвод после завершения спуска. Это частично объясняет и первостепенную причину неполной замены воды в отводном канале после завершения спуска воды. Так же ведут себя естественные фекалии и другие фракции с относительно низкой плотностью.
Этот эффект усугубляется ещё и тем, что сечение отводного канала специально занижено для того, чтобы в момент спуска уровень воды на входном участке отвода повысился, что приводит к некоторому улучшению условий вытекания воды из чаши и её содержимого за счёт повышения уровня воды в дне чаши. Этого повышения уровня, с учётом выталкивания воды в центре зеркала приёмного отверстия отвода, как правило, недостаточно для того, чтобы обеспечить эффективную транспортировку содержимого чаши в канализационную сеть. По этой причине лёгкие фракции содержимого чаши унитаза не удаляются из чаши после первого даже «полного» спуска.
Аналогичным недостатком обладают в том числе унитазы с душевой подачей воды из-под обода унитаза в канализационную сеть. Такие результаты получены при испытании турецкого компакт-унитаза с душевой подачей воды из-под обода унитаза в чашу. Более широкие испытания на качество смыва провести не удалось из-за невозможности существенного увеличения расхода на смыв до 1,9 л/с. Последнее объясняется тем, что это можно выполнить только увеличив диаметр отверстий под ободом унитаза. Однако из-за сравнительно высокой твёрдости фарфора в кустарных условиях этого сделать невозможно.
В процессе испытаний компакт-унитаза, изготовленного в Дании, выявился ещё один недостаток. Выяснилось, что на «полный» спуск тратится 8 л воды — так была настроена наполнительная арматура на заводе-изготовителе. При этом в канализацию при «полном» спуске спускались фекалии плотностью 7,5 г/см³ и более. Но фекалии плотностью 0,6 г/см³ после «полного» спуска оставались в чаше унитаза. После настройки унитаза на «полный» шестилитровый спуск стало возможным удалять из чаши при «полном» спуске только искусственные фекалии плотностью не менее 8 г/см³.
Смывной бачок компакт-унитаза датского производства высотой 330 мм без крышки можно без ущерба перелива воды через борт заполнить до 11 л. Стенки останутся сухими ещё на 50 мм выше уровня заполнения бачка до 11 л. Такое заполнение, если обеспечить прекращение процесса спуска воды на уровне 5 л, позволяет увеличить шестилитровый средний расход воды более чем в 1,5 раза. Как показал эксперимент, при среднем расходе на смыв, близком к 2,5 л/с, обеспечивается смыв искусственных фекалий плотностью не менее 7,0 г/см³.
Для получения эффекта увеличения среднего расхода на смыв унитаза производства Дании был изготовлен макет спускной арматуры, который обеспечивал бы полуавтоматический спуск из смывного бачка воды от уровня наполнения, равного 270 мм, до уровня, равного 120 мм. Это соответствовало «полному» шестилитровому спуску воды.
Такая спускная арматура, конечно, не удаляла из чаши унитаза искусственные фекалии плотностью 0,6 г/см³, но зато обеспечивала качественное ополаскивание чаши благодаря более высокой скорости течения воды по её поверхности.
У этой новой спускной арматуры возникла неожиданная проблема. Для полного спуска 6 л воды необходимо кратковременно нажать на кнопку пуска. Тогда спускная арматура автоматически закроется при опускании уровня воды до 120 мм. Если же удерживать кнопку, например, три-четыре секунды, то вода из бачка сольётся до его дна. После этого снова начнётся заполнение бачка. Однако на заполнение бачка уже понадобится не 6 л, а больше — 11 л.
Чтобы не допустить непроизводительного расхода воды, под опорную шайбу спускной арматуры был установлен тонкостенный стакан из полипропилена диаметром 130 мм с отверстием в его дне (∅60 мм) и с необходимыми уплотнениями в донной части смывного бачка.
Обнаружен ещё один недостаток тестируемого унитаза датского производства. Его средний расход на смыв 7,5 л воды составляет всего 1,4 л/с. Пункт 10.2 ГОСТ 13449–2017 гласит, что он должен быть не менее 1,9 л/с. Остальные упомянутые выше основные показатели 3, 4, 5 и 6 удовлетворяют требованиям ГОСТ 13449–2017, а показатели 1, 2 и 7 — не удовлетворяют.
Таким образом, протестированный компакт-унитаз производства Дании не соответствует полностью всем требованиям российского ГОСТ 13449–2017.
Осуществить улучшение неудовлетворительных эксплуатационных показателей простыми методами можно только в результате изготовления нового унитаза в заводских условиях, чего автор настоящей статьи сделать, естественно, не может. В связи с этим пришлось искать другой унитаз, изготовленный в Европе, но тоже один из лучших.
Таким оказался компакт-унитаз, произведённый в Швеции. Судя по якорю, изображённому на кнопке пуска, это продукция известной фирмы, выпущенная в 2000-е годы. Судя по отзывам его владельца, характеристики этого унитаза приближаются к требованиям современного российского ГОСТ 13449–2017. При этом учитывалось также наблюдение упомянутого выше владельца данного унитаза В. И. Матюшина о хорошем качестве обновления воды в гидрозатворе.
Основным преимуществом компакт-унитазов данного бренда перед аналогичными компакт-унитазами является возможность принудительного «пропихивания» воды в отводном канале вместе с содержимым чаши в канализационную сеть за счёт формирования сравнительно мощного потока, вытекающего из передней части обода и направленного почти прямо на зеркало приёмного отверстия отвода. Поскольку обратного потока из отвода почти нет, то и вода в отводном канале почти полностью обновляется.
Формирование такого потока в унитазах рассматриваемого бренда осуществляется за счёт выполнения геометрии обода в передней его части специальным образом. В результате этого появляется принципиальная возможность отправлять в канализационную сеть содержимое чаши почти любой плотности, чего невозможно сделать практически ни в одном унитазе европейского типа, и приблизить унитаз по результативности и по качеству смыва к американским «сифонирующим» унитазам. Кроме того, одновременно и просто решается проблема обновления воды в отводном канале.
Как показали дальнейшие исследования компакт-унитазов с подачей воды в чашу из-под обода с открытым кольцом (посредством каскадного водопада), не всегда удаётся обеспечить нужную компактность и направление основному потоку, который может несколько отклониться от точного попадания в зеркало приёмного отверстия отвода. Тогда вода в чаше перед входом в отвод начинает закручиваться, и эффект её «пропихивания» вместе с содержимым в канализационную сеть может существенно уменьшиться или исчезнуть.
Следует также отметить, что потоки воды в бортах чаши унитаза в момент спуска встречаются в средней части борта унитаза и дальше устремляются вниз через зазор открытого кольца к входному отверстию отвода. При встрече потоки теряют энергию, смешиваются между собой, дробятся на крупные и мелкие брызги, а иногда даже закручиваются.
Поэтому интенсивность результирующего потока существенно снижается, что уменьшает ожидаемую эффективность основного потока, который не может со всей исходной мощностью совершить «пропихивание» содержимого унитаза в канализацию. С этой точки зрения целесообразнее использовать душевую систему подачи воды из-под обода в чашу, которая также приведёт к уменьшению уровня шума спускаемой воды.
Испытание на спуск показало, что величина среднего расхода на смыв 6,5 л воды составила 1,8 л/с. Поэтому визуально процесс спуска выглядит недостаточно интенсивным, а искусственные фекалии плотностью 0,6 г/см³ не транспортируются водой в канализационную сеть. Опыт с чаинками показал, что при «полном» спуске (c шестилитровым объёмом воды) происходит полное обновление воды в отводном канале. При «малом» спуске (с трёхлитровым объёмом) воды её полного обновления не происходит. Несколько чаинок в видимой части отводного канала всё-таки остаются.
Выяснилось также, что пластмассовая крышка плотно ложится на бачок, а доступ воздуха из окружающей среды осуществляется только через щель, образованную прямоугольным отверстием в крышке и контуром прямоугольной кнопки пуска. Размеры отверстия в крышке под кнопку пуска — 44×98 мм, наружные размеры кнопки — 43×95 мм. Площадь зазора между ними, служащего практически сапуном, для прохода воздуха составляет всего 2,2 см². Пункт 5.4 ГОСТ 21485–2016 [2] требует, чтобы площадь сечения сапуна была не менее 5 см². Для того, чтобы увеличить площадь сечения сапуна, пришлось дорабатывать заднюю часть крышки для сохранения дизайна передней части крышки.
После доработки сапуна, с целью увеличения площади его сечения более чем в три раза, средний расход на смыв стал равным 2,5 л/с. Это привело к тому, что шар диаметром 30 мм и плотностью 0,6 г/см³ в процессе спуска покидал чашу унитаза и отправлялся в канализацию. Кроме того, при «малом» трёхлитровом спуске происходит, также как и при «полном» шестилитровом, почти полное обновление воды в отводной трубе. Одна-две чаинки всё-таки в отводе остаются.
Для ещё большего увеличения эффективности спуска была произведена ещё и доработка спускного клапана. Она свелась к тому, что на переливную конусообразную трубу была напрессована ещё одна цилиндрическая пластмассовая труба с наружным диаметром 40 мм. На эту цилиндрическую трубу по плотной посадке насаживался круглый пенопластовый поплавок с центральным отверстием, который вручную можно было бы перемещать вдоль оси переливной трубы на разную высоту, обеспечивающую на нужной высоте момент закрытия запорного клапана спускной арматуры.
Чтобы увеличить высоту начального уровня воды в смывном бачке перед началом спуска, пришлось наращивать верхнюю часть переливной трубы и утончать в вертикальном направлении горизонтальную часть рычага спускного механизма. Однако, из-за ограниченной высоты смывного бачка в350 мм (в настоящее время уже массово выпускаются компакт-унитазы с высотой бачка до 450 мм) и сравнительно большой высоты спускного механизма, поднять уровень воды в бачке удалось только до 265 мм. Но и это в конкретном унитазе оказалось удачей, так как удалось удовлетворить требование п. 10.3 ГОСТ 13449–2017 об удалении после полного спуска из чаши унитаза в канализационную сеть искусственных фекалий плотностью 0,6 г/см³. На такое в данный момент не способен ни один европейский унитаз, рассчитанный на европейскую же систему разводки канализации (над перекрытиями зданий). Закрытие клапана, которое обеспечивало бы шестилитровый объём воды при «полном» спуске, происходило при опускании зеркала воды до высоты 90 мм.
Следует отметить, что последняя доработка переливной трубы с поплавком привела к некоторому увеличению среднего расхода на смыв (примерно на 0,1–0,2 л/с). Поскольку из процесса смыва удалилась «малоэффективная» нижняя часть воды и среднеинтегральный напор увеличился, то и эффективность смыва возросла. Это привело к тому, что стало происходить полное обновление воды в отводной трубе при «малом» трёхлитровом спуске.
Таким образом, рассматриваемый модернизированный унитаз выпуска 2000-х годов является пока единственным европейским унитазом, эксплуатационные характеристики которого полностью отвечают требованиям российского ГОСТ 13449–2017, и на этот макет теперь следует равняться всем европейским изготовителям унитазов.
Учитывая реальную тенденцию увеличения высоты смывных бачков, можно использовать методику автора [3] и изготавливать сравнительно хорошие унитазы для помещений с разводкой канализации над перекрытием. В результате европейские унитазы будут иметь качество смыва, приближенное к качеству смыва американских «сифонирующих» унитазов. При этом следует учитывать, что теперь в лучших по качеству смыва американских унитазах вода в чашу из смывного бачка подаётся под повышенным давлением, равным давлению в водопроводной сети. В устройствах, рассмотренных выше, вода из бачка в чашу унитаза подаётся только гравитационным способом. Поэтому характеристики такого устройства будут только сравнительно хорошими. Однако они будут лишь с некоторой натяжкой отвечать требованиям ГОСТ 13449–2017, который уже следует переработать или дополнить.
В статье [4] изложено устройство унитаза, работающего при повышенных давлениях подачи воды в чашу устройства, адаптированного к российским условиям эксплуатации, обеспечивающего все требования потребителей, в том числе по качеству смыва, и полностью отвечающего всем требованиям ГОСТ 13449–2017, в том числе и по уровню шума. Следует отметить, что американские унитазы с повышенным давлением питания (воды) этим требованиям не отвечают. Уровень их шума в момент спуска напоминает рёв реактивного двигателя.
