Вода счет любит

В 1970-е годы на советских экранах много раз показывали мультфильм о противостоянии баев и мелких землевладельцев. Жестокие богачи в качестве инструмента воздействия использовали валун, перекрывающий течение воды в арыке. В зависимости от размера полученной платы бай сдвигал камень, пропуская на поля бедняков определенное количество влаги.
О том, что в Средней Азии издревле существовали разного рода водомеры для распределения оросительной воды на ирригационных системах, мне несколько лет назад рассказали в Самарканде – центре существовавшего в первом тысячелетии до нашей эры государства Согдиана.
В третьем же веке до нашей эры Архимед стал использовать в своих расчетах объем воды. Позднее Герон Александрийский первым предположил, что расход проточной воды равен произведению площади поперечного сечения потока на скорость течения.
В XII веке итальянские монахи провели ирригационные работы в болотистой местности под Миланом, построили там монастырь Кьяравалле и стали продавать окрестным крестьянам излишки воды. Струи при постоянном напоре шли через устройство, имевшее отверстие диаметром 0,029 м2. Было подсчитано, что за одну минуту через него вытекает 2,1835 м3 воды. Эту меру назвали «миланская унция».
Считается, что в Средние века совершенствованием способов измерения текущей воды не занимались. Правда, в словаре Фридриха Брокгауза и Ильи Ефрона сказано, что «впоследствии и до настоящего времени вместо водяной унции стали пользоваться для измерения расхода другими устройствами и приборами, называемыми со времен Солдати, изобретшего такой прибор в XVI в., модулями». К сожалению, узнать подробнее об изобретателе Солдати невозможно, так как информации о нем нет ни в одном современном справочнике. Нет данных и о том, в каком именно году на рубеже XVIII–XIX веков другой итальянский ученый – Джованни Вентури изобрел трубу с горловиной, включаемую в разрыв трубопроводов для определения расхода и скорости потока газов и жидкостей.

Устройство братьев Сименс
В богатой водными ресурсами России исследованиями течения вод занимались давно. В 1700 году впервые был измерен расход воды великой Волги у города Камышина. А в 1791 году в Санкт-Петербурге переводчик адмиралтейской коллегии и писатель Алексей Колмаков опубликовал 99-страничную «Карманную книжку»: «Для вычисления количества воды, вытекающей через трубы, отверстия или по жолубам; также и силы, какою они ударяют, стремясь с данною скоростию. С приложением правил для вычисления трений производимых в махинах. В пользу находящихся при строении мельниц и проведении вод».
В середине XIX века члены семьи немецких изобретателей Сименс завязали тесные коммерческие и личные связи с Россией. Не знаю, читал ли кто-либо из братьев Сименс популярную российскую «Карманную книжку», но переехавший в Англию Карл Сименс в 1851 году запатентовал первый механический прибор учета расхода воды. Предназначался счетчик для лондонского водонапорного предприятия. В приборе использовался принцип действия водяной мельницы, колеса которой вращаются потоком – шестеренчатый счетный механизм, приводимый в движение водой, передает крутящий момент с крыльчатки на циферблат. В 1858 году на родине инженера, в Германии, приборы учета воды стали активно применять на промышленных предприятиях, а еще через несколько лет – устанавливать в жилых домах.
В Россию механические водосчетчики фирмы «Сименс и Гальске» пришли после отмены крепостного права. В 1872 году они начали устанавливаться в Москве. Однако, как свидетельствует Иван Сытенко в изданном в 1879 году отчете «Московское водоснабжение с 1872 по 1879 года», «…вследствие отпуска воды тонкой струей они в большинстве не работали. Были испытаны другие системы водомеров (Диля, Леопольдера), но без успеха. Применявшиеся в Петербурге объемные водомеры Кеннеди еще более снижали напор. Поэтому в 1879 году водомеров в Москве было не более 150 штук».
При подготовке этой статьи мне в руки попал номер газеты «Кавказъ» за 6 декабря 1891 года, печатавшейся в то время в провинциальном российском Тифлисе. На второй странице читаем: «При правильной организации дела орошения нужно будетъ издать законы о пользовании водою и учредить быстрый судъ; необходимо также установить закономъ меру (въ верхней Италии мерою служитъ миланская унция = 44 литра въ 1 сек. Габбъ предложилъ русский литръ = 4/1000 куб. саж.; онъ меньше французскаго литра всего на 3/1000)». Печатные строки свидетельствуют о том, что до конца XIX века в России количество жидкости считали с использованием довольно грубой системы мер, приведенной еще в «Арифметике» Леонтия Магницкого: гарнец – четверть – ведро – корчага – бочка. Поэтому первые механические водомеры, появившиеся в России, на циферблатах имели градацию в… ведрах.

Точные поршни
Потребность в расходомерах была вызвана устройством водопроводов в крупных городах. Отрасль в начале XX века была на таком подъеме, что ее представители регулярно организовывали съезды, а специальное постоянное бюро этих форумов собирало и публиковало отдельными изданиями аналитические данные «Водопроводы русскихъ городовъ». В одном из таких сборников, составленном инженером Флегонтом Даниловым в 1911 году, сообщается, что в Москве на 1 января 1909 года работало 5744 водомера, из которых 93,3% системы Фраже. Почему не Сименс? Ответ можно найти в публикации газеты «Владимирские ведомости» от 5 июля 2012 года, рассказавшей, что век назад при комплектовании домов и заведений губернского города заведующий водопроводом Николай Сомов получил много положительных отзывов из двух столиц и других регионов империи о бесперебойной работе объемных водомеров Фраже, и, соответственно, предложил закупить изделия только этого бренда.
Выпускавшийся в немецком Бреслау (ныне – польский Вроцлав) раритетный поршневой водомер системы Фраже состоял из двух вертикальных цилиндров, в которых ходят поршни, и распределительной коробки, закрытых крышкой со входным и выходным отверстиями для воды и счетным механизмом. Оба поршня, работая последовательно, проталкивали через цилиндры всю учитываемую воду. В процессе работы один из золотниковых штоков, соединенный собачкой и храповым колесом с механизмом счетчика, отмечал на циферблате объем четырех ходов поршня.
Водомеры этой системы учитывали малейшие расходы воды и зарекомендовали себя как очень точные и долговечные механизмы. Недостатками являлись большой вес, громоздкость, сложность механизма, требующего дорогого ремонта, и высокая цена.
Сметливые российские купцы и промышленники искали варианты для развития бизнеса по учету воды. С 1912 года в Москве стало действовать АО «Русский завод водомеров», наладившее выпуск продукции по патенту немецкой фирмы Meinecke. «Единственный завод в России» – указывалось в рекламе предприятия. Действовало производство неполных пять лет. Накануне февральской революции 1917 года на заводе было введено временное управление, а в 1918 году, после прихода к власти большевиков, акционерное общество прекратило существование.

Водный коммунизм
Большевики разрушили многое в России. В том числе чуть было не оставили Москву без чистой воды, поступавшей по Мытищинскому водопроводу. Революционеры обвинили главного инженера Алексеевской насосной станции (основное техническое звено водопровода) Владимира Ольденборгера в том, что он закачивает воду под землю, чтобы подмыть… фундамент столицы. Высококвалифицированный специалист не стерпел гонений дилетантов и покончил с собой. Ну, а новые власти покончили с проводившимся на предприятии ремонтом водомеров и ликвидировали учет воды не только в столице, но и по всей России: «Все вокруг народное, все вокруг – мое».
В 1919 году большевики отказались от взимания квартплаты. После отмены платы за коммунальные услуги было введено нормированное потребление воды и электричества, а за превышение норм потребления установлены штрафные санкции. Но нормы не соблюдались, а штрафы не платились. Да и как они могли платиться, если идентифицировать тех, кто в многоквартирном доме лил воду больше всех, было практически невозможно – учет-то велся промышленными водомерами, фиксирующими только общую подачу коммунального ресурса.
«В силу этого процент неучтенной воды в среднем по стране составлял около 50%, а в ряде городов был еще больше: в Челябинске – 66%, в Курске – 60% и т.д. Поэтому тарифы на воду почти во всех городах Союза были выше довоенных и колебались довольно широко: от 8 коп. за 100 ведер в Ленинграде до 3 руб. за 100 ведер в Костроме», – читаем в №5 за 1924 год журнала НКВД СССР «Коммунальное дело».
Бесконечно подобная ситуация длиться не могла. В начале 1930-х власти вынуждены были обратиться к опыту царской России и вновь задумались об индивидуальном учете потребления воды. На базе ремонтных мастерских Мытищинского водопровода в 1935 году было организовано производство первых советских бытовых приборов учета воды. В 1938 году производство выросло до целого завода «Водоприбор». Но Вторая мировая война заставила свернуть выпуск индивидуальных счетчиков.

Современные принципы
У поколения XXI века сложилось мнение, будто индивидуальные приборы учета воды стали применяться в нашей стране только в 1990-е годы, когда постсоветская Россия стала переводить свою экономику на рыночные рельсы и у коммунальных ресурсов появились конкретные хозяева. На самом деле квартирные водомеры применялись и в СССР. Лично помню, как в начале 1970-х, проведя магистральный водопровод в свой частный дом, мой дед сразу оборудовал его индивидуальным прибором учета. Внешне счетчик был похож на современный. Только изготовлялся не из пластика, а из металла. Увидев цифры, резво бегущие на циферблате, домочадцы наглядно поняли: лить воду попусту – значит, выбрасывать деньги на ветер. Пусть и стоили литры тогда сущие копейки. Между тем большинство советских граждан об индивидуальном учете потребляемой воды даже не задумывались.
В СССР первые государственные стандарты, регламентирующие производство приборов учета воды, разработали в 1983 году: «ГОСТ 8.156-83. Государственная система обеспечения единства измерений. Счетчики холодной воды. Методы и средства поверки», «ГОСТ 6019-83. Счетчики холодной воды крыльчатые. Общие технические условия» и «ГОСТ 14167-83. Счетчики холодной воды турбинные. Технические условия». Последний стандарт утратил силу в 1994 году, но два первых ГОСТа частично применяются до сих пор.
Обобщенно действие всех современных бытовых приборов учета воды можно классифицировать по четырем принципам.
1. Механический (тахометрический). Внутри этих приборов поток воды толкает лепестки крыльчатки или лопасти турбины и вращает рабочее колесо счетного механизма. В крыльчатых расходомерах ось вращения крыльчатки перпендикулярна оси трубопровода. В турбинных расходомерах ось вращения крыльчатки совпадает с осью трубопровода. Для увеличения плавности попадания потока на крыльчатку перед ней под нужным углом устанавливается обтекатель, а лопастям придают изогнутую форму.
2. Электромагнитные. Действие их основано на электромагнитной индукции, позволяющей связать скорость и объемный расход воды с напряженностью магнитного поля.
3. Ультразвуковые. Эти счетчики придумали в Японии в 1963 году. Они фиксируют изменение времени, за которое ультразвуковой сигнал проходит до приемника от источника. Показатель напрямую зависит от скорости движения воды.
4. Вихревые. Принцип действия подобных приборов основан на образовании вихря за препятствием, которое стоит на пути потока жидкости. Измерение пульсации давления в потоке позволяет определить объем поступающей в трубопровод воды.
Для индивидуального использования россияне в основном применяют самые простые и дешевые механические приборы учета воды: крыльчатые и турбинные. Все счетные механизмы в современных механических приборах учета, как правило, изолированы от попадания воды. Прототипом послужил счетчик, запатентованный когда-то Карлом Сименсом.
– Если принцип действия механического прибора учета воды остался неизменным еще с 1851 года, то почему и сегодня изобретают аналогичные изделия? – спросил я уважаемого во всем мире инженера Петра Короткова.
– На самом деле использованные Сименсом принципы были известны, можно сказать, испокон веков, – говорит изобретатель, имеющий патенты на различные расходомеры СССР и многих современных приборов учета. – Кулибины XXI века бьются над тем, чтоб сделать счетчики более точными, надежными и дешевыми.
Стерильное производство
Осенью 2018 года я познакомился с тем, как изготавливаются приборы учета воды на заводе «Водоприбор». На том самом, что ведет свою историю с ремонтных мастерских Мытищинского водоканала. Пять лет назад из Алексеевского района Москвы производство переместилось в калужский Малоярославец. Сборка счетчиков происходит там в особом стерильном отсеке. Из смежных цехов сварщику или токарю в замасленной спецовке в помещение просто так не попасть – доступ строго регламентирован. Внутри чистота как в операционной. И тишина. Пара десятков специалистов бесшумно собирают из комплектующих водомеры различных типов и размеров.
Вопреки ожиданиям, бытовые приборы учета выходят из стен завода не каждый день. Пик покупательского спроса, связанный с введением некоторое время назад обязанности оснастить все квартиры счетчиками воды, прошел. Конкуренты тоже не дремлют. Элементарное, на первый взгляд, производство теперь может организовать любой предприниматель. Некоторые и этим не заморачиваются – покупают в Китае не просто детали, а полностью укомплектованные приборы со своим логотипом и упаковочными коробками, в которых лежат паспорта с уже напечатанной типографским способом датой выпуска и поверки. Так в мгновение ока перепродавцы, имеющие в активе только стол и стул, превращаются в изготовителей точных средств измерения, а потребители, получившие счетчики от таких «производителей», начинают замечать странности в учете израсходованной воды.
Для того чтобы сразу проверять свои приборы учета на точность, «Водоприбор» приобрел два дорогущих стенда: «Тайфун-200» и «Тайфун-1000». Уникальное оборудование может позволить себе не каждый завод. Но предприятие почти с полуторавековой историей его иметь обязано.
В ходе исследования «Российский рынок приборов учета воды: итоги 2017 г., прогноз до 2021 г.», проведенного в феврале 2018 года компанией NeoAnalytics, выяснилось, что в 2017 году объем рынка приборов учета расхода воды в России составил 12,3 млн шт. В структуре рынка доля отечественной продукции составляет 54,3%, импорт увеличился за год на 10%. Наиболее известными отечественными компаниями, выпускающими приборы учета воды, являются: ПКФ «Бетар», ООО «Норма ИС», ООО «МЕТЕР», АО «Арзамасский приборостроительный завод», ЗАО «Тепловодомер» и ОАО УК «Завод «Водоприбор».
Основные российские производители уже разработали и приступили к производству приборов, позволяющих осуществлять дистанционную передачу и съем данных о расходе воды. Идею оснащения всех многоквартирных домов «умными счетчиками» сейчас активно пропагандируют профильные органы исполнительной власти. «Сами по себе идеи мало что значат. Ценность изобретения состоит в его практической реализации», – сказал основатель транснациональной компании Вернер фон Сименс еще в 1865 году. Мировая история приборов учета воды это подтверждает. 

Полный текст можно прочитать в № 12 журнала «Вокруг ЖэКа» за 2018 год