воронка водостока плоской кровли
Водосточные воронки для плоских крыш зданий и сооружений
Режимы (напорный/безнапорный) течения дождевых стоков [1], определяющие качество функционирования внутренних водостоков [2], формируются в водосточных воронках. Сегодня строительный рынок предлагает сотни их типов, стоимостью, различающейся в разы. Выбрать оптимальный для конкретных условий тип удаётся редко — рекомендаций для этого в основном российском нормативе [3] нет. Анализ известных конструкций внутренних водостоков для плоских крыш, с которыми строится около 90 % зданий, будет весьма своевременным.
Воронка типа Вр-4 (рис. 10), разработанная НИИСантехники, состоит из корпуса с коническими расширениями (четыре перехода) с одной стороны и патрубком с внутренним диаметром 100 мм и толщиной стенки 9 мм — с другой стороны, прижимного кольца типа «Моспроект» (без внутренней решётки и с конусом, аналогичным конусу на корпусе) и цилиндрического купола диаметром 230 мм с вертикальными рёбрами и водоприёмными отверстиями-прорезями и с глухой верхней частью.
Монтаж ВВ производится следующим образом. Корпус размещается в отверстии в перекрытии поверх утеплителя и на него сверху накладывается часть кровельного материала, а снизу крепится хомутом имеющийся на корпусе патрубок. Затем кровельный материал прижимается к внутренней поверхности конуса на корпусе посредством наружной поверхности на конусе прижимного кольца с тем, чтобы обеспечивалось водонепроницаемое сопряжение ВВ и кровли. После этого в кольцевой выступ на прижимном кольце устанавливается купол. Преимуществом воронок, по мнению разработчиков, является замена решетчатых куполов на купола с глухой верхней частью, которая значительно увеличивает надёжность работы воронки в холодные периоды года и их пропускную способность.
Водосточная воронка модели Вр-7 (рис. 11) разработана НИИСантехники для жилых зданий.
ВВ модели Вр-7 состоит из сливного ступенчатого патрубка длиной около 700 мм и приёмной решётки, выполненной как одно целое с прижимным фланцем и приёмным патрубком с внутренним диаметром 76 мм. Одна часть сливного патрубка длиной 400 мм имеет наружный диаметр 96 мм и внутренний диаметр 80 мм предназначена для подсоединения к водосточному стояку. Другая его часть длиной 300 мм с внутренним диаметром 120 мм окачивается фланцем диаметром 270 мм. В состав ВВ входит колпак, который крепится к решётке тремя болтиками со шплинтами (без гаек). Решётка прижимается к фланцу сливного патрубка также болтами. Это обеспечивает надёжную герметизацию в месте соединения ВВ с кровельным ковром при её установке. Гайки глухие на прокладках из жёсткой резины для защиты от коррозии резьбового соединения. На совмещённых покрытиях с эффективными утеплителями воронка устанавливается с дополнительным отрезком из асбестоцементной трубы условным проходом 150 мм (отрезок опирается на железобетонное перекрытие), на которой размещается фланец сливного патрубка. При этом зазор между сливным патрубком и стенками отверстием в железобетонной плите заделывается теплоизоляционным материалом и закрывается опорным фланцем с патрубком длиной 50 мм. Этот фланец надевается на сливной патрубок, прижимается к железобетонной плите и закрепляется на нём винтами, упирающимися в стенки сливного патрубка. Для установки ВВ на крышах с чердаками отрезок из асбестоцементной трубы не используется — фланец сливного патрубка опирается на прочный слой железобетонного перекрытия. Преимуществом ВВ, считают разработчики, является то, что приёмная решётка, выполненная как одно целое с прижимным фланцем и приёмным патрубком, обеспечивает надёжную передачу тепла от стояка к периферийным частям воронки.
Водосточная воронка Вр-9 (рис. 12), разработанная НИИСантехники для жилых, промышленных и общественных зданий, включает в себя сливной патрубок и прижимное кольцо, аналогично воронке ГПИ «Промстройпроект» (рис. 3). Отличительной особенностью ВВ является то, что купол с решёткой выполнен с глухим верхом, как и в воронках Вр-4 и Вр-7 (рис. 10 и 11). К тому же прижимное кольцо закрепляется не болтами, а шпильками с глухими гайками с уплотнением резиновыми прокладками. Купол при этом удерживается на прижимном кольце посредством специальных болтиков, проходящих через прорези на водоприёмной решётке.
Водосточная воронка Вр-10 (рис. 13) разработана НИИСантехники для установки на плоских эксплуатируемых кровлях на базе сливного патрубка воронки ГПИ «Промстройпроект» (рис. 3). Отличительной особенностью ВВ является то, что прижимной фланец с приёмным патрубком выполнен иначе, применительно к эксплуатируемым кровлям. Также для удобства сопряжении с плитками защитного слоя кровли в одном уровне фланец выполнен квадратным в плане, а водоприёмные отверстия расположены по окружности. Центральная часть решётки представляет собой глухой диск, что, по предположению разработчиков, должно обеспечивать воронке повышенные гидравлические и тепловые качества.
Водосточная воронка Вр-7А (рис. 14) разработана НИИСантехники в 1966 году для установки на крышах жилых зданий с целью производства всех её деталей с использованием наиболее технологичных способов, то есть с применением прогрессивных методов отливки.
Воронка состоит из нескольких деталей: сливной трубы, прижимного фланца, водоприёмного колпака с рёбрами и водоприёмными отверстиями, а также набора прижимных болтов с шайбами. Сливная труба выполнена в виде патрубка (диаметром 100 или 80 мм) с гладким раструбом на одном из его концов, на который на заводе плотно насажен (посадкой, на резьбе или при помощи клея на основе эпоксидной смолы) фланец с резьбами под шпильки. Прижимной фланец выполнен с патрубком с одной стороны и с приливами — с другой. Колпак выполнен с глухой верхней частью в виде конуса.
Монтируется ВВ в следующей технологической последовательности. Сначала в отверстие в железобетонной плите вводят сквозь слой утеплителя отрезок асбестоцементной трубы и в нём размещают сливную трубу так, чтобы на его верхний торец опирался фланец сливной трубы, а другая её часть выступала за плоскость железобетонной плиты. Сливная труба после этого закрепляется на железобетонном перекрытии специальным хомутом. Затем поверх фланца сливной трубы располагается кровельный ковёр и прижимается к нему с целью обеспечения водонепроницаемого сопряжения ВВ с кровлей, посредством прижимных шпилек и прижимного фланца так, чтобы его патрубок, прорезая часть кровельного ковра, вошёл в раструбную часть сливной трубы. Перед тем, как вводить шпильки в отверстия прижимного фланца, на него устанавливают водоприёмный колпак.
Водосточная воронка Вр-9А (рис. 15) разработана НИИСантехники как видоизменение воронки Вр-9 для установки на кровли промышленных и общественных зданий, с такой же целью, как и в воронке Вр-7А, из-за необходимости изготовлять её детали наиболее технологичными способами. Воронка состоит из тех же деталей, что и воронка Вр-7А.
Воронка Вр-9А отличается от Вр-7А бóльшими диаметрами прижимного фланца и водоприёмного колпака. Кроме того, её можно устанавливать без использования отрезков асбестоцементных труб, что является существенным преимуществом.
Водосточная воронка (рис. 16) разработана ГПИ «Промстройпроект» для кровель, заливаемых слоем воды на базе воронки, предложенной ранее для незаливаемых кровель промышленных зданий (рис. 3).
Для обеспечения необходимой высоты слоя дождевой воды в данной водосточной воронке имеется специальный патрубок диаметром 100 мм, вставляемый на сальниковом уплотнении в сливной патрубок диаметром 157 мм.
Кроме этого, в её состав входят прижимное кольцо с фланцем, шпильки с гайками и решетчатый купол. Это является недостатком — пропускная способность ВВ низка, и по этой причине так называемый «сифонирующий» режим течения дождевых стоков наступает лишь при значительной высоте слоя воды над кромкой патрубка, которая превышается над кровлей на 45–50 мм.
Другой недостаток связан с использованием сальникового уплотнения патрубка — за летний период оно успевает покрыться слоем коррозионных отложений, и патрубок «прикипает» к прижимному кольцу настолько, что его не удаётся вынуть без повреждения места сопряжения кровли с воронкой. Чтобы избежать «прикипания», на кровле иногда оставляют слой воды на зиму, а это нередко сопровождается протечками крыши из-за разрушения кровельного ковра вследствие многочисленных фазовых переходов воды в лёд и обратно.
Воронка (рис. 17), разработанная компанией ОАО «Промстройниипроект» (Ростов) для кровель, заливаемых слоем воды, имеет аналогичные детали, как и у ВВ (рис. 16) — патрубки (сливной и переливной), прижимное кольцо с фланцем, шпильки с гайками и купол, но она свободна от первого из перечисленных выше недостатков — работа воронки в напорном (сифонирующем) режиме наступает уже при слое воды над кромкой патрубка в 10–20 мм благодаря применению глухого верха на куполе.
К её недостаткам относятся фиксированная высота кромки глухой части купола и, как и в ВВ (рис. 16), недостаточно надёжная конструкция сальника.
Водосточная воронка Вр-8 (рис. 18) разработана НИИСантехники (а.с. СССР №159964 от 30.10.1963) для заполняемых водой кровель, в которой, как и в предыдущих двух воронках (рис. 16 и 17), используется сливной патрубок (идея также компании «Промстройпроект»).
В этой воронке прижимное кольцо отличается от кольца воронки Вр-9 тем, что внутренняя часть его проточена на станке, а в верхней части его имеется выточка для размещения стопорного кольца. Регулирующий (переливной) патрубок имеет поперечные (кольцевые) пазы и пазы по образующей внешней стороны. В кольцевые пазы входят пальцы упорного кольца, и патрубок таким образом как бы висит на опорном кольце. Водонепроницаемость патрубкам обеспечивается мягкой набивкой, размещённой в кольцевых пазах, что, по мнению авторов, предотвращает цементацию («закипание») соединения продуктами коррозии.
Решётка с глухим колпаком устроена так, что позволяет менять уровень кромки глухого колпака в зависимости от величины слоя воды. Такая конструкция водосточной воронки создаёт, по мнению авторов, возможность установить патрубки и колпаки в воронках какого-либо отсека на кровле так, что все они будут работать одновременно и с наибольшей пропускной способностью.
Водосточная воронка Вр-9П (рис. 19) разработана НИИСантехники совместно с Центральным научно-исследовательским и проектно-экспериментальным институтом промышленных зданий и сооружений (ОАО «ЦНИИПромзданий») на базе воронки Вр-9 для использования в неотапливаемых зданиях.
Воронка Вр-9П собирается с использованием следующих деталей: чаши с фланцем и сливным патрубком внутренним диаметром 142 мм и длиной 550 мм, прижимного фланца с внутренним патрубком диаметром 122 мм и длиной 130 мм и купола. Эти детали скрепляются между собой шпильками и глухими гайками, при этом кровельный ковёр зажимается между фланцами, а патрубки входят друг в друга. ВВ обогревается при эксплуатации внутренних водостоков электрическим током. Электрический ток подведён к распределительной коробке, расположенной поверх купола и соединённой с ТЭНом. Кроме того, серийный электронагреватель мощностью 300 Вт вмонтирован в купол воронки и соприкасается с ним и решёткой. Благодаря хорошей теплопередаче по указанным деталям, изготовляемым из металлов, обогреваются периферийные части воронки.
Известна конструкция ВВ, обогреваемой воздухом, поступающим из нижерасположенного помещения (рис. 20). Решётка колпака в ней выполнена из трубочек. Через них тёплый воздух, например, из чердачного помещения, проходя через имеющиеся в чаше воронки специальные полости и находящуюся на колпаке вентиляционную трубу, выходит в атмосферу. При этом поток тёплого воздуха обогревает решётку и периферийные области воронки. Недостатки такой воронки: относительно сложное устройство колпака и чаши, необходимость в использовании специального поддона для сбора оттаивающей воды, стекающей с воронки в чердачное помещение, и сброса её в водосточный стояк, постоянно имеющаяся вероятность закупорки инеем каналов решётки в периоды сильных морозов.
Как показывает анализ многочисленных практик, одна часть из рассмотренных конструкций водосточных воронок не реализована даже в материале. Другая их часть завершена изготовлением опытных образцов. Третья — применена на отдельных (как правило, эксклюзивных) объектах. Есть и такие ВВ, которые нашли широкое применение — некоторые из них не только эксплуатируются сейчас, но и используются при проектировании внутренних водостоков до сих пор [5].
Все рассмотренные выше ВВ изготовляются из металлов: литьём из чугуна и с использованием сварки из стали.
Автор [4] предложил изготовлять водосточные воронки из пластмасс, без точного указания их вида, что весьма важно для оценки долговременного поведения полимерных изделий — здесь водосточные воронки в системах внутренних водостоков при эксплуатации не являются исключением. Например, к середине 1960-х годов в сантехнике начали применяться трубные изделия из полиэтиленов (ПНП и ПВП — полиэтилены низкой и высокой плотности с долговременной прочностью 2,5 и 5,0 МПа относительно труб, работающих под внутренним давлением питьевой воды при температуре 20 °C непрерывно), полипропилена (ПП — гомополимер полипропилена, имеющий одинаковые мономерные звенья макромолекул, с долговременной прочностью 4,0 МПа), а также винипласта (НПВХ — суспензионный и эмульсионный непластифицированный поливинилхлорид с долговременной прочностью 6,0 и 4,0 МПа).
По предложению автора пластмассовая ВВ должна состоять из сливного патрубка, и водоприёмного колпака с рёбрами и водоприёмными отверстиями между ними. С учётом достижений в области переработки полимерных труб можно себе представить такой вариант изготовления ВВ из полимеров, указанных автором. Сливной патрубок изготовляют из отрезка винипластовой трубы диаметром d, толщиной стенки e и длиной 6–7d путём термомеханической обработки [6] одного из его концов (рис. 21).
Вначале формуют раструб диаметром 1,2d и длиной 1,1d с толщиной стенки 0,9e. Затем разбортовывают конец раструба — на нём получается отбортовка диаметром 1,5–1,6d с толщиной стенки на периферии 0,8–0,7e, и к ней приклеивают полихлорвиниловую плёнку толщиной 0,6×0,8 мм, размером 1,0×1,0 м.
Прижимной фланец изготовляют также с использованием термомеханического формования — отбортовку формуют на патрубке (отрезке трубы) такого же диаметра d, но из полипропилена и длиной 1,1–1,2d. К этой отбортовке затем приваривают — нагревательным инструментом (НИ), прутковой или экструзионной сваркой — купол с решёткой, которые изготовляются также из полипропилена. При монтаже ВВ, согласно автору, сливной патрубок устанавливают на отрезок асбестоцементной трубы, вделанный предварительно в покрытие (крышу). Затем патрубок прижимного фланца с небольшим зазором вводят в раструб сливного патрубка, внутренние стенки которого покрывают, согласно автору, слоем тугоплавкого битума с целью заполнения зазора между патрубком прижимного фланца и раструбом сливного патрубка. Здесь следует заметить, что на то время такое производство полимерных водоприёмных воронок было бы, очевидно, шагом вперёд. Сегодня с этим нельзя согласиться. (В чём именно кроется причина несогласия, в случае заинтересованности широкой научно-технической общественности, можно будет рассмотреть в следующей статье, посвятив её современным водосточным воронкам.)
В заключение следует отметить, что рассмотренные в статье конструкции воронок должны помочь специалистам в подборе ВВ для использования в водосточных системах зданий и сооружений с плоскими крышами. Ведь никаких сведений об этом в основном документе для сантехников СП 30.13330.2012 (Актуализированная редакция СНиП 2.04.01–85* «Внутренний водопровод и канализация») нет, а имеющиеся, например, в Интернете материалы носят в основном рекламный характер, и полностью доверять им будет опрометчиво, здесь не помешает более широкое представление о водосточных воронках как далёкого прошлого, так и современных.
Водосточная система плоской крыши. Установка водосточной воронки
Главный враг любой крыши – вода, разрушительное действие которой приводит к сокращению срока службы кровельного материала, протечкам. У двухскатных, вальмовых и даже односкатных видов крыш есть, что противопоставить талой и дождевой воде.
Это их скаты, благодаря уклону которых влага, не задерживаясь на крыше, соскальзывает вниз. Плоские кровли являются менее защищенными, на ровной поверхности скапливаются лужи, которые не успевают высыхать.
Застои воды методично разрушают гидроизоляционный слой, кроме того наносимая ветром пыль оседает в них, образуя болотистый субстрат. Семена растений, попавшие в эту «почву», прорастают и разрушают кровельный пирог корнями. Чтобы избежать продлить срок службы, плоские крыши оборудуют системой водостока, отводящей воду с ее поверхности в ливневую канализацию. 
Водосточная система плоской крыши
Водосточная система плоской крыши — совокупность элементов, осуществляющих сбор, перенос и выброс воды, оказавшейся на поверхности кровли в результате выпадения осадков или таяния снега. Водосток с крыши оборудуют следующих видов: 
1.Неорганизованный. Он заключается в том, что вода просто соскальзывает с крутых скатов. Этот способ самостоятельного водостока используют в частных домах со скатными крышами, однако не годится для сооружений с плоской крышей.
2.Внешний. Состоит из закрепляемых на ветровой доке или стропилах водосточного желоба и водосточных труб. Самотеком за счет уклона крыши вода удаляется со скатов и сливается в водосточную канаву или ливневку. Внешний водосток используют для отведения воды с плоской кровли малой площади, в частности, для хозяйственных сооружений.
3.Внутренний. Характерная черта внутреннего водостока то, что его прокладывают внутри кровельного пирога. Он разработан с учетом специфики плоской кровли.
Внутренний водосток плоской кровли
Внутренний водосток плоской кровли размещают не снаружи, а под слоями гидроизоляции, утеплителя. Он состоит из:
-Водосточных воронок, устанавливаемых на поверхности крыши, в низких местах, сооруженных при разуклонке. Функция воронок – сбор и фильтрация талой и дождевой воды, попадающей на кровлю.
-Горизонтальных водосточных труб, которые устанавливают под слоем гидроизоляции и утеплителя под уклоном, если обустраивается самотечный водосток или без уклона, если вакуумный.
-Вертикальных водосточных труб, которые собирают потоки воды, идущие из горизонтальных труб, и сливают в ливневую канализацию.
По способу передвижения воды в водосточная система бывает самотечного и вакуумного вида. Принцип работы вакуумного водостока состоит в том, что осадки полностью заполняют трубы, создавая водяной столб, при движении которого вниз, воздух поднимается сначала вверх, создавая вакуумную среду, а затем увлекает за собой воду из водосточной воронки, как бы засасывая ее. В зонах с обильными ливнями опытные кровельщики рекомендуют установку вакуумной системы, которая справляется быстро справляется с большим объемом воды, да еще и самоочищается за счет ее быстрого продвижения по трубам. 
Конструкция водосточной воронки
Водосточная воронка на плоской кровли отвечает сбор и прием воды, скапливающейся на поверхности. Она состоит из: 
-Нижней части, которую монтируют в основание плоской кровли.
-Уплотнителя, герметично соединяющего верхнюю и нижнюю часть водосточной воронки.
-Верхней части, проходящей в толще утеплителя и гидроизоляции.
-Защитной решетки, которая находится над поверхностью крыши и защищает водосточную воронку от проникновения крупного мусора и образования засоров.
Герметичность соединений между элементами водосточной воронки – обязательное условие эффективной работы водосточной системы. При обследовании плоской крыши после обнаружения протечки в 70% случаев проблема заключалась в проникновении воды между стыками деталей воронки.
Виды водосточных воронок
Кровельная водосточная воронка может изготавливаться из оцинкованного металла, меди или поливинилхлорида. Экземпляры из оцинковки используют чаще других, благодаря демократичной цене. Медные воронки из-за заоблачной стоимости не снискали популярности, тем более что сочетаются они не со всеми кровельными материалами. Изделия из поливинилхлорида отлично подходят для монтажа на мягкой черепице, шингласе, ондулине.
В специализированных магазинах встречаются следующие виды водосточных воронок:
1.Колпаковые. Понять, что перед вами колпаковая воронка, поможет защитная сетка, напоминающая колпак или стакан, возвышающаяся над поверхностью крыши. Она не только справляется с большим потоков воды, но и отфильтровывает ее от крупных примесей, не давая водостоку засоряться. 
2. Плоские. Воронка, устанавливаемая в уровень поверхности крыши, ее монтируют на эксплуатируемые плоские кровли, покрытые плиткой или асфальтом.
3. С подогревом. Такая воронка подогревается установленным в ней тепловым кабелем, подтапливая снег, не давая образовываться ледяной корке, препятствующей водостоку. 
4. С вертикальным или горизонтальным выпуском.
Правила монтажа водосточных воронок
Устанавливая водосточные воронки, профессиональные кровельщики придерживаются следующих принципов: 
Размещают воронки в местах, расположенных ниже основного уровня крыши. Уклон между основанием и воронкой должен составлять минимум 2 градуса, а на расстоянии 50 см увеличиваться до 5 градусов. Уклон задают при разуклонке плитами утеплителя, керамзитом или бетоном.
-Водосточные воронки распределяют равномерно по поверхности плоской крыши из расчета 1 штука на 25 метров длины.
-Вне зависимости от площади кровли минимальное количество водосточных воронок – две. Так как в случае засора водостока или во время сильных ливней, вторая подстрахует вышедшую из строя или не справляющуюся с большим объемом воды воронку.
-Наименьшее допустимое расстояние между воронками водостока – 50 см. А от края крыши – 1 м.
Порядок установки
Выполняют установку водосточных воронок на плоской кровле следующим образом:
1.Поверхность крыши разделяют на геометрические формы равной площади, организуя к центру уклон с помощью засыпки керамзита, утеплителя или заливки бетона. При этом нижнюю часть воронки устанавливают в основание крыши, подсоединяя к горизонтальной водосточной трубе.
2. После укладки утеплителя и гидроизоляции соединяю верхнюю часть воронки с нижней, используя кольцевой уплотнитель.
3. Пластиковый фартук, который есть на верхней части воронки, располагают между верхним и нижним слоем рубероида и закрепляют наплавляемым фартуком из битума.
4. Далее покрывают кровельный пирог мастикой или битумом для кровли и устанавливают защитную решетку.
5. Проверяют герметичность соединений и эффективность водостока с помощью простой проверки: на расстоянии 2 м от воронки выплескивают ведро воды и наблюдают, с какой скоростью и полностью ли она попадает в водосток.
Водосточную систему, в том числе и воронки, необходимо периодически осматривать и прочищать, чтобы неожиданно начавшийся ливень не привел к обрушению крыши. Грамотно организованный водосток не только продлит срок эксплуатации кровли, но и станет источником воды для полива, если вы озабочены сохранением природных ресурсов.