Металлические водосточные системы

Водосточная система – важная составляющая при строительстве каждого здания. Она защищает фасад от воды и грибка, при использовании системы рекуперации аккумулирует дождевую воду для дальнейшего использования. Монтаж водосточных систем требует высокого профессионализма исполнителя. Правильно установленная водосточная система – своеобразная визитная карточка работы жестянщика.

Критерии выбора материала 

Основными критериями при выборе материала для водосточных систем являются:
• прочность;
• обрабатываемость;
• эстетичность;
• безопасность;
• стоимость.

При этом фактор «стоимость» не указывает на дешевизну, это, в основе своей, – экономичность по сравнению с похожими материалами. Нельзя не принимать во внимание достоинства и недостатки каждого материала в отдельности.

К традиционным металлам водосточных систем можно отнести оцинкованную сталь, цинк и медь. Нержавейка (чистая или луженая, покрытая оловом, окрашенная) – относительно новый материал в области комплектующих для стока воды.

Рассматривая особенности каждого материала, необходимо учитывать:
• долговечность;
• затраты на обслуживание;
• вес;
• огнестойкость;
• совместимость металлов друг с другом.
Итак, металлические водосточные системы производятся из таких металлов, как:
• алюминий (Al), DIN 1 745;
• оцинкованная листовая сталь (St), DIN 17 650;
• титан-цинк (Zn), DIN 17 770;
• медь (Cu), DIN 1 787/ 17 650;
• нержавеющая сталь (NRS), DIN 17 441.
Каждый из этих металлов имеет свои особенности в обработке.

Водосточные трубы

Водосточные трубы закрепляют на фасаде, как правило, специальными хомутами. Крепление при этом должно учитывать возможность температурного расширения материала. Это значит, что водосточная труба в хомуте может еще скользить. Скольжения не будет, если на трубе предусмотреть специальное утолщение – вульст, – которое прокатывается на зигмашине. Хомуты крепятся на расстоянии 2–3 м друг от друга. При этом если имеются изгибы трубы, хомуты должны монтироваться так, чтобы вода ни в коем случае не попадала на фасад здания.

Водосточные трубы из металлического листа, к примеру из цинка, меди, нержавеющей стали с продольными швами, соединяются следующими стандартными способами:
• сваркой;
• фальцовкой;
• высокотемпературной пайкой;
• низкотемпературной пайкой.

Компания RHEINZINK не портит внешний вид своих водосточных труб из титан-цинка благодаря применению внутренней машинной пайки. Таким образом, капиллярная влага не будет проникать в швы, разрушая их на морозе. Медные трубы также предлагаются со сваренными швами. Такая техника несет в себе технические и оптические преимущества. Как правило, трубы в стыках вставляются друг в друга, при этом перекрытие должно составлять не менее 50 мм. Для внешнего оптического контроля и доступности ремонта вертикальные швы лучше всего устанавливать в непосредственной видимости, т.е. на лицевой стороне трубы. В случае, если сделанные обычным способом швы мешают, их можно выполнить сбоку, не нарушая внешнего вида фасада.

Техника соединения меди

Для квалифицированного скрепления друг с другом водосточных желобов и труб из меди используются следующие техники:
• пайка (низко- или высокотемпературная);
• проклепывание в один ряд в сочетании с низкотемпературной пайкой;
• проклепывание с применением двойного ряда в шахматном порядке расположенных полнотелых заклепок с плотной прокладкой, например – вощеная бумага (в Европе подобный вариант используется только при реставрации).

Не в последней степени из-за своей экономичности преобладает применение высокотемпературной пайки, к примеру с L-CuP6 по DIN 8513. При высокотемпературной пайке с минимальным перекрытием 10 мм и использованием припоев L-Ag 2P и L-CuP6 (кроме флюса) обязательно необходима еще и комплексная механическая очистка шва. Для низкотемпературной пайки без дополнительных заклепок компанией KME рекомендуется использовать припой L-Sn97Cu 3 (DIN 1707). Такая техника соединения желобов, как проклейка, – может быть единственно возможным вариантом соединения желобов, например, в случаях применения алюминия или нержавейки. Толщина меди в кровельных желобах и водосточных трубах в зависимости от формы колеблется между 0,6 и 0,7 мм.

Техника соединения цинка 

Соединения легированного цинка (титан-цинка) обычно осуществляются низкотемпературной («мягкой») пайкой. Инструкция производителя, как правило, содержит все важные положения относительно качества пайки в соответствии с европейскими нормами. Так, перекрытие (нахлест) паяльного шва горизонтально в соответствии с DIN 18 339 должно иметь ширину 10 мм и вертикально по DIN 18 461 составлять 5 мм, при толщине зазора в месте пайки меньше 0,5 мм. Используемое флюсующее вещество должно соответствовать типу F-SW11, а пруток припоя для низкотемпературной пайки в соответствии с DIN 1707 должен содержать в себе минимум 40% олова. Для сокращения количества швов на желобе рекомендуется использовать готовые угловые элементы, а не изготавливать их из желобов.

В процессе пайки необходимо обрабатывать швы специальными средствами для очистки металла. Сразу после пайки шов необходимо промыть большим количеством воды: медь – из эстетических соображений, цинк – из-за того, что не смытая кислота может впоследствии повредить металл. «Гусеничные» швы предусматривают слишком большой расход припоя, при этом они не способствуют увеличению прочности шва, так как соединяется лишь точка (зазор) в месте пайки.

Отсюда требования: соблюдать вышеназванную технику перекрытия и зазора в месте пайки и обязательно полностью пропаивать шов. Что касается клеевых соединений, то, по данным компании RHEINZINK, накоплено недостаточно информации по вопросу долговечности технологии проклейки соединений двусторонней клейкой лентой. Толщина материала кровельных желобов и водосточных труб в зависимости от их размеров может быть от 0,65 до 0,8 мм.

Техника соединения нержавеющей стали 

Использование нержавеющей стали в водосточных системах относительно ново. Материал в основном обрабатывается при толщине 0,5 мм. Низкотемпературная пайка осуществляется с обычным нахлестом в 10 мм в сочетании с 30%-ной пайкой и специальной паяльной жидкостью из фосфорных кислот. При применении свинцово-цинкового припоя место соединения должно дополнительно проклепываться. Нельзя использовать солевые кислоты и стандартную паяльную жидкость. В процессе пайки нержавеющей стали без покрытия применяются флюсы F-SW 11 или F-SW 12 и 60%-ная цинковая пайка при дополнительном использовании клепок. При работе с пайкой L-SnAg 5, содержащей серебро, дополнительные клепки не нужны. Флюс «следит» за приданием шероховатости поверхности и смачивания места спайки. Низкая точка плавления и быстрое отвердение цинковой пайки способствуют однородному соединению. Однако идеальным способом соединения для нержавеющей стали считается проклейка, так как нержавеющая сталь практически не подвержена коррозии. Например, можно использовать клей, предлагаемый компанией Selkirk, время затвердения которого – 1 мм в 24 ч. Этот клей хорошо зарекомендовал себя в автомобильной индустрии и самолетостроении. В процессе пайки необходимо обрабатывать швы специальными средствами для очистки металла. Сразу после пайки шов необходимо промыть большим количеством воды: медь – из эстетических соображений, цинк – из-за того, что не смытая кислота может впоследствии повредить металл.

Причины повреждений водосточных систем в холодное время года 

Вред, причиняемый водосточной системе морозом, как правило, возникает тогда, когда под воздействием солнечных лучей или нагрева здания снег начинает таять. В холодных и тенистых местах талая вода замерзает, образуется лед, который «разрывает» водосточные желоба и трубы. Часто место соединения водосточной трубы и горизонтального заземления (где вертикальная водосточная труба уходит в землю для отвода дождевых вод в канализацию) бывает сделано не морозоустойчивым. При сильном промерзании почвы может возникнуть опасность замерзания талой воды в этих участках. Во избежание повреждений водосточной системы от мороза существуют различные типы кабельного обогрева. Оптимальным решением считается применение саморегулирующего кабеля. Нагревающий провод просто укладывается в желоб  и, при необходимости, затем спускается в водосточную трубу.

Коррозия 

Используемые в производстве жестяных изделий материалы, такие как алюминий, медь, нержавеющая сталь, титан-цинк, в зависимости от условий окружающей среды образуют на своей поверхности естественное покрытие – защиту от коррозии – патину. Тем не менее в процессе эксплуатации водосточные системы подвергаются агрессивному воздействию окружающей среды – в основном в форме кислотных осадков. К этому прибавляется еще коррозия в результате химических реакций, возникающих в процессе строительства. Например, довольно существенный повод для коррозии, в данном случае электрохимической, – неправильное соединение различных металлов из-за незнания реакции их друг на друга.

Существуют два правила:

• металлы должны быть защищены от воздействия прилегающих материалов, таких как цемент, камень, бетон, средства защиты древесины – с помощью надлежащей прослойки, такой как, к примеру, стекловолокнистая битумная кровельная лента;
• при использовании различных металлов, даже если они не соприкасаются друг с другом, необходимо исключить вредное воздействие их друг на друга, например, в случае осадков.

«Голую нержавейку» невозможно паять – ее можно только сваривать. Поэтому есть определенные «сорта» нержавейки, которые лудят, после этого их можно паять.

Характеристика коррозии

Разные металлы имеют различные характеристики коррозии:

• Оцинкованная сталь не подвергается коррозии только определенное ограниченное время. Чем интенсивнее воздействие кислотных осадков, агрессивного налета и т.д., тем сильнее ущерб (выветривание) тонкого цинкового слоя. Ввиду этого материал дополнительно окрашивают.
• Цинк (титан-цинк) из-за наличия в атмосфере углекислого газа довольно быстро образует защитный карбонатный слой. В кислой (pH < 5) и в интенсивной щелочной среде (pH > 12) цинк поддается разрушению. В остальных случаях цинк считается довольно устойчивым к коррозии материалом.

• Медь в течение многих веков проявила себя как отличный материал, практически совсем не подверженный разрушению. В диапазоне pH > 3 вместе с кислородом из атмосферы медь образует очень прочный защитный слой – патину. Только в интенсивной кислотной среде (pH < 2) начинают происходить реакции.

• Нержавеющая сталь – очень устойчивый к коррозии материал. Даже в интенсивных кислотных и щелочных средах не разрушается. Нержавеющая сталь не подвержена влиянию таких материалов, как хлор, бром, йод, фтор и т.д. Вышеуказанные галогены могут находиться в соединениях морской воды, промышленных отходах. Решающим для коррозионного воздействия является большая концентрация галогенов и длительное время их воздействия.

Защита от коррозии 

На срезах и краях обработки листов цинка, меди, нержавеющей стали не возникает никаких дополнительных проблем с коррозией. Механически поврежденный защитный слой по своей природе «самоизлечим», так как на нем автоматически появляется свежая защитная пленка. Таким образом, даже при повреждении защитного слоя исключается дополнительный дорогостоящий ремонт. Однако в случае со сталью ситуация иная – царапины со временем неизбежно покрываются неэстетичной коричневой ржавчиной. При грунтовке и окраске металлических поверхностей обязательно необходимо проверить качество материалов и их совместимость с имеющимся основанием. Для профилактики коррозии металлы необходимо раз в два года обязательно обрабатывать специальными антикоррозийными средствами. Средства на основе хлорированного каучука при практическом применении показали себя устойчивыми и простыми в использовании материалами. Полиакриловая смола считается инертным веществом, так как не нарушает поверхность металла. Так называемая состаренная поверхность предлагается производителями для меди и цинка. Такое состояние поверхности достигается специальным «способом протравливания» и должно иметь старый «патинированный» вид. Химическое окрашивание, как правило, не рекомендуется для использования вне помещений. Использование «состаренной поверхности» из-за возможных оптических повреждений предусматривает более бережное отношение к материалу, ряд особых мер по обработке, транспортировке и складированию. Это накладывает на производителей определенную повышенную ответственность за качество товара, а также за издание необходимых полных инструкций по использованию.

Сочетание разных металлов. Контактная коррозия 

Элементы из разных металлов не должны соприкасаться друг с другом, так как в этом случае может возникнуть контактная коррозия или другие неприятные последствия. Непосредственный контакт металлов можно предотвратить с помощью специальных покрытий или изолирующих прокладок из синтетической пленки или каучука. При наличии электролита (дождевая вода, влажность) возникает неприятная опасность электрохимической коррозии (образование гальванических элементов). Поэтому при работе с различными металлами необходимо придерживаться нескольких следующих правил. В направлении течения воды металл с более высоким нормальным потенциалом должен быть расположен внизу. На практике это означает не устанавливать медные держатели над цинковым желобом. Однако цинковые держатели над медным желобом устанавливать можно. При планировании и монтаже медных листов следует помнить, что содержащиеся в сточной воде ионы меди могут привести к коррозии цинка, алюминия и нержавеющей стали, особенно если идет речь о больших медных поверхностях. Поэтому эти металлы нельзя использовать под медным настилом. При этом не происходит проблем, если детали из алюминия, цинка или оцинковки расположены выше медных. Из-за того, что стекающая с меди вода может содержать в себе зеленые пятна патины, при устройстве капельника лучше всего располагать его на расстоянии 40–60 см от фасада здания.

Битумная коррозия

Битум, при определенных предпосылках, может вызывать коррозию металлов. Битумная коррозия происходит путем соединения воды и ультрафиолетовых лучей. Продукты расщепления битума обладают интенсивной кислотностью. Даже при малом притоке воды (таяние снега, туман, изморозь) они образуют очень высокую кислотную концентрацию (pH – 22), которая разъедает металлические водосточные системы. Алюминий, свинец и нержавеющая сталь устойчивы к таким воздействиям. Даже при полимерных и синтетических битумных кровельных настилах, по информации производителей, возможно возникновение коррозии. Кроме применяемой гравийной обсыпки для битумных материалов предлагается также непористое сплошное окрашивание в качестве защиты от коррозии, действующее ограниченное время. Однако проблематичным является производство качественного цветового покрытия в рулонах. Хорошо зарекомендовали себя ряд специальных каучуковых красок, защищающих от коррозии. Следует помнить, что битумные краски, так же как и битумные эмульсии, не рекомендуются в качестве изолирующих покрытий для цинка. Нанесение другой краски на поверхность цинка может осуществляться без использования грунтовки, если поверхность чистая, сухая и очищена от жира.

Особые нагрузки 

Чрезвычайные нагрузки могут возникать при старом черепичном кровельном покрытии, из-за прорастания на поверхности мха. Это приводит к возникновению коррозии на капельниках и по всей длине водосточного желоба. Это происходит вследствие того, что в течение длительного времени черепица накапливает из атмосферы вредные вещества, которые выделяются при слабых кислотах (в соединении с SO2 – диоксидом серы), при незначительном контакте с водой (туман, изморось). При этом новые водосточные желоба зачастую не имеют времени для образования собственной природной защитной оболочки. Сообщество инженеров Германии по работе с титан-цинком в своей брошюре обращает внимание на следующее:
• Если окружающая атмосфера сильно загрязнена, к примеру, диоксидом серы (SO2) и при этом относительная влажность воздуха более или равна 70%, необходимы дополнительные защитные меры, такие как защитное окрашивание.
• При возведении соломенных крыш рекомендуется в качестве материала водосточных желобов использовать медь или нержавеющую сталь. Это позволит предотвратить опасность коррозии.

Требования к уклону водосточного желоба. Проблема застоя воды

Затрагивая тему застоя воды в водосточных желобах, нельзя не упомянуть следующие правила, облегчающие работу мастерам по монтажу водостока:
• Желоб необходимо устанавливать под одинаковым углом наклона, если в спецификации не предусмотрено горизонтального положения желобов.
• Полукруглые и квадратные водосточные желоба, если другого не предусмотрено, должны быть уложены с минимальным уклоном 3 мм/м. Теоретические требования уклона желоба от 1 мм/м не вызывают сомнений ни у строителей, ни у заказчиков проекта. Однако необходимо помнить, что к проблемам монтажа зачастую прибавляются другие сторонние факторы, заранее не предусмотренные: например, усадка здания, собственное движение «живого материала» – древесины, точечная нагрузка на фундамент, провес желобов, особенно водосточных, и т.д.

Застой воды в водосточных желобах с точки зрения немецких специалистов не является техническим недостатком. Остаточная величина желоба должна быть такой большой, чтобы при оттоке осадочной воды она могла беспрепятственно стекать через желоб. Только при невыполнении этого правила оправдывает себя установка желоба заново*.

* Владимир Шеслер, технический консультант компании КМЕ Согласно последним немецким нормам, «водосточные желоба можно устанавливать как с наклоном, так и без наклона к водосточным воронкам. В связи с невозможностью остановить изменения в подконструкции, или же в случае устройства компенсаторов, образование остатка воды в желобах неизбежно. Оставшаяся вода не подрывает продолжительности жизни желоба». В России очень часто устанавливают желоба пониженного объема, и, как следствие, – переливы даже при небольших дождях. Применение формулы «…столько-то метров на одну воронку…» не решает проблем, а только приводит к ошибкам в расчетах конструкторов и архитекторов. Например, необходимо учитывать наклон кровли.  На скатных крышах с большим уклоном за единицу времени происходит больший сток дождевой воды, чем на крыше с малым уклоном. Как следствие – в первом случае возникает необходимость применения больших по объему желобов.

Предохранительная сетка для листвы 

Относительно установки предохранительных сеток для листвы (защитных фильтров) существуют разные мнения. Часто от их использования на внешних навесных водосточных желобах просто отказываются. Это происходит оттого, что сетки требуют постоянного дополнительного ухода, не всегда надежно устанавливаются. В качестве альтернативы можно использовать специальные клапаны для водосточных труб с интегрированным «улавливателем листвы» или же крестообразный сток как защиту от комков листвы. При сильном листопаде защитная сетка может оказаться бесполезной. В Германии строители письменно предупреждают заказчиков в специальных инструкциях о необходимости ухода за водосточной системой. Поверхность защитной сетки обычно на 50% больше диаметра водосточной трубы. Если иного не предусмотрено инструкцией, толщина сетки должна быть минимум 2 мм. При установке предохранительной сетки на навесных водосточных желобах рекомендуется сооружение дополнительного стока.

Использование дождевой воды 

Из-за растущего интереса к проблемам окружающей среды все большую популярность получает использование дождевой воды для орошения садовых участков, мытья машин и помещений, смыва в туалете. Безусловно, для этого необходимо очищение воды от листвы, пыли, птичьего помета. И технические решения данного вопроса уже есть. Например, компания Gruenbeck разработала так называемый дождевой сепаратор, легко устанавливаемый в водосточную трубу. С его помощью происходит автоматическое отделение очищенной воды от загрязненной. Последняя уходит в канализацию.

Христоф Саунус (Schristoph Saunus) 

Научное редактирование и фотографии – Владимир Шеслер, технический консультант компании КМЕ; Игорь Овсянников, руководитель службы продаж и консультирования компании «РАЙНЦИНК»