Жёсткость воды: что это такое, какой она бывает и чем вредит технике

Жёсткость воды это количество растворённых в ней солей кальция и магния. Чем их больше, тем быстрее чайник обрастает накипью, тем хуже пенится мыло и тем тяжелее приходится теплообменнику котла. Ниже без химии сверх нужного: какие бывают виды жёсткости, как читать градусы в инструкциях к технике и с какого уровня жёсткость воды начинает стоить денег.

Что значит жёсткость воды

По ГОСТ 31865-2012 жёсткость воды это совокупность свойств, которые зависят от концентрации щелочноземельных элементов. На практике речь почти всегда о кальции и магнии. Другие металлы (железо, марганец, стронций, цинк) тоже дают вклад, но небольшой.

Слово пришло из быта. В документе ВОЗ о жёсткости питьевой воды её определяют через мыло: жёсткой воде нужно заметно больше мыла, чтобы появилась пена, и она оставляет налёт на посуде и «кольцо» на ванне. Откуда берутся соли, тоже понятно: вода растворяет известняк, мел и другие осадочные породы, через которые проходит. Поэтому подземная вода из скважины обычно жёстче речной, а её состав меньше меняется по сезонам.

Сам по себе кальций в воде не яд. Порог вкуса для него, по данным ВОЗ, 100–300 мг/л, а более высокую концентрацию люди тоже пьют без жалоб. Проблема жёсткости в другом: при нагреве часть солей выпадает в осадок, и этот осадок оседает там, где нагревают воду.

Виды жёсткости воды: общая, карбонатная и некарбонатная

Общая жёсткость воды складывается из двух частей. Их делят по тому, с какими кислотными остатками связаны кальций и магний, и от этого зависит, что с ними будет при нагреве.

Карбонатная, или временная жёсткость

Карбонатная жёсткость воды создаётся гидрокарбонатами кальция и магния. Её ещё называют временной или устранимой: при долгом кипячении гидрокарбонаты распадаются, выделяется углекислый газ, а карбонат кальция выпадает в осадок. Тот самый белый налёт на спирали чайника и есть ушедшая из воды временная жёсткость воды.

Для частного дома это главная часть проблемы. В руководящем документе РД 52.24.395-2017 сказано, что в поверхностных водах карбонатная жёсткость часто составляет 70–80 % общей. Иначе говоря, большая часть солей жёсткости готова превратиться в накипь при первом же нагреве.

Некарбонатная, или постоянная жёсткость

Постоянная жёсткость воды создаётся солями сильных кислот: сульфатами и хлоридами кальция и магния. Кипячение её не меняет. Накипи от неё меньше, но и убрать её «по-бытовому» нельзя, нужен ионообменный фильтр или обратный осмос.

Сумма обеих частей и есть общая жёсткость воды. В протоколе анализа строка обычно так и называется: «Жесткость общая», часто без буквы ё. Если лаборатория дала только общую, а вам важно, сколько уйдёт в накипь, попросите отдельно щёлочность или карбонатную жёсткость.

В чём измеряют уровень жёсткости воды

В России уровень жёсткости воды пишут в градусах жёсткости, °Ж. ГОСТ 31865-2012 определяет градус как концентрацию щелочноземельного элемента, численно равную половине его моля в мг/дм³. Отсюда простой пересчёт: 1 °Ж это 1 мг-экв/л или 0,5 ммоль/л. В старых протоколах встречаются мг-экв/л, и это те же самые градусы.

Путаница начинается с импортной техникой. Посудомойки и стиральные машины европейских марок часто просят выставить жёсткость в немецких градусах °dH, американские и корейские котлы пишут мг/л или гран на галлон. В приложении к ГОСТ 31865-2012 есть таблица пересчёта:

Единица	Сколько это в °Ж	1 °Ж в этой единице
мг-экв/л	1	1
ммоль/л	2	0,5
немецкий градус °dH	0,357	2,80
французский градус °F	0,20	5,00
английский градус °Clark	0,285	3,51
ppm, мг/л в пересчёте на CaCO₃	0,02	50,04

Пример. В протоколе анализа 6 °Ж, а посудомойка просит °dH. Умножаем на 2,8 и получаем около 17 °dH. В инструкции котла написано «до 120 мг/л». Делим на 50 и получаем 2,4 °Ж. Удобно держать в голове одно число: 1 °Ж примерно равен 50 мг/л карбоната кальция.

Нормы и шкала: какая жёсткость воды считается высокой

Ответ зависит от того, кто спрашивает. Есть как минимум три мерки, и они расходятся в разы.

• Санитарная норма. СанПиН 1.2.3685-21 допускает в питьевой воде общую жёсткость до 7 °Ж. Это граница для водопровода и питья, а не для котлов.
• Шкала ВОЗ. Мягкой считают воду до 60 мг/л в пересчёте на карбонат кальция, умеренно жёсткой 60–120, жёсткой 120–180, очень жёсткой выше 180 мг/л. В наших градусах это 1,2; 2,4 и 3,6 °Ж. Получается, что вода на 5 °Ж проходит по СанПиН, но по шкале ВОЗ она уже очень жёсткая.
• Требования производителя техники. В инструкции к газовым котлам Navien NGB210 при воде до 60 мг/л умягчение не нужно, при 61–160 мг/л рекомендовано, при 161–200 мг/л строго рекомендовано, выше 200 мг/л обязательно. Там же прямо сказано, что на повреждения котла из-за плохой воды гарантия не распространяется.

Что это значит для Ярославского района. В схемах водоснабжения сельских поселений приведены анализы артезианских скважин, и жёсткость в них от 1,5 до 9,0 °Ж. Санитарную норму превышает меньшинство проб, подробная таблица по поселениям есть в статье какие фильтры для воды выбрать для частного дома. Но даже нижняя граница этого диапазона выше порога 1,2 °Ж, с которого производитель котла уже советует умягчение для горячей воды. Поэтому вопрос «нужен ли умягчитель» в доме со скважиной решает не СанПиН, а то, что вы греете этой водой.

Чем жёсткая вода вредит технике

ВОЗ в разделе о накипи и коррозии формулирует коротко: жёсткая вода повышает расход мыла и даёт отложения в трубах и особенно там, где воду нагревают. Нерастворимые карбонаты покрывают поверхности и снижают эффективность теплообменников. Вот где это видно в доме:

• Двухконтурный котёл. Горячая вода готовится в небольшом пластинчатом теплообменнике с узкими каналами. Накипь сужает их, горячей воды становится меньше, котёл может чаще уходить в перегрев. Отсюда требования к воде в инструкциях и отказы в гарантии.
• Бойлер косвенного нагрева и водонагреватель. Слой накипи на змеевике или ТЭНе работает как утеплитель: вода греется дольше, ТЭН перегревается и выходит из строя раньше.
• Стиральная и посудомоечная машины. Налёт на ТЭНе и на посуде, повышенный расход порошка и соли. У посудомоек для этого есть встроенный умягчитель, который нужно настроить под вашу воду в °dH.
• Смесители, душевые лейки, стекло душевой. Белые разводы и забитые аэраторы.
• Обратный осмос под мойкой. Мембрана на жёсткой воде забивается быстрее. Гейзер для «Престиж-2» ограничивает жёсткость исходной воды 12 мг-экв/л, Барьер для «Профи Осмо 100» 15 мг-экв/л.

Обратная сторона тоже есть. Та же ВОЗ предупреждает, что слишком мягкая нестабилизированная вода склонна разъедать металлические трубы. Цель умягчения в доме не «ноль солей», а уровень, при котором техника не обрастает накипью.

Про здоровье честный ответ такой: ВОЗ не устанавливает для жёсткости ни минимального, ни максимального норматива, потому что данных для этого недостаточно. Жёсткая вода прежде всего бытовая и техническая проблема.

Как узнать жёсткость воды у себя дома

1. Лабораторный анализ. Единственный вариант, по которому можно подбирать оборудование. Просите общую жёсткость, щёлочность, а для скважины ещё железо, марганец и pH: умягчитель и обезжелезиватель подбирают вместе.
2. Капельный тест или тест-полоски на общую жёсткость. Дают ориентировочную цифру за пару минут. Годятся, чтобы проверить, работает ли уже стоящий умягчитель, и выставить жёсткость в посудомойке.
3. Наблюдение. Чайник обрастает белым налётом за неделю-две, на стекле душевой остаются белые капли, мыло плохо пенится. Это признаки, но не цифра.

Частая ошибка: мерить жёсткость TDS-метром. Он показывает общую минерализацию по электропроводности, то есть все растворённые соли сразу, включая натрий, хлориды и сульфаты. Вода после ионообменного умягчителя на TDS-метре почти не меняется, хотя жёсткости в ней уже нет.

Как снизить жёсткость воды

Способ выбирают по тому, какую воду нужно умягчить: всю воду дома, только горячую или только питьевую.

Способ	Что убирает	Где уместен	Минусы
Кипячение	только карбонатную часть	чайник	накипь остаётся в посуде
Ионообменный умягчитель	кальций и магний, меняет их на натрий	вся вода дома или линия к бойлеру	солевой бак, сброс воды при регенерации, больше натрия в воде
Обратный осмос	почти все растворённые соли	питьевая вода под мойкой	часть воды уходит в дренаж, вода без минералов
Комбинированная загрузка	жёсткость и железо в одной колонне	скважина, где мешают оба	подбор строго по анализу

По ионообменному умягчителю у ВОЗ есть практичная оговорка: он меняет каждый ион кальция или магния на два иона натрия, поэтому в умягчённой воде растёт натрий. ВОЗ предлагает разумный компромисс: умягчать только воду, которая идёт на нагрев, или оставлять отдельную неумягчённую линию к кухонному крану. Для питья в таком доме обычно ставят обратный осмос под мойку, а при желании добавляют к нему минерализатор.

Если в доме газовый котёл с бойлером, умягчитель ставят до бойлера, после механического фильтра и обезжелезивания. Для дома 150 м² с одноконтурным котлом BAXI 24 кВт и бойлером косвенного нагрева на 100 л так и сделали: система умягчения Гейзер 12/52 стоит перед бойлером, чтобы соли жёсткости не оседали на его змеевике. Как устроена сама котельная, мы разбирали в статье про подключение газового котла.

Когда умягчение лучше доверить специалисту

Выставить жёсткость в посудомойке и проверить воду тест-полоской вы сделаете сами. Подбор колонны уже расчёт: объём загрузки зависит от жёсткости, расхода воды в доме и частоты регенерации, а при железе в воде нужен ещё и правильный порядок фильтров. Ошибку видно не сразу, а через год, по накипи в теплообменнике, и гарантия котла в этот момент уже не поможет.

Мы в водоподготовке начинаем с анализа воды и по нему решаем, нужен ли умягчитель вообще, на всю воду или только на горячую. Инженер приезжает на бесплатный замер в течение 48 часов, письменную смету с разбивкой по позициям даём через 2 рабочих дня, на работы гарантия 1 год. Если анализ у вас уже есть, пришлите его, и по цифре жёсткости сразу станет понятно, о каком оборудовании имеет смысл говорить.

Источники

1. ГОСТ 31865-2012 «Вода. Единица жёсткости» (определение градуса, таблица пересчёта)
2. СанПиН 1.2.3685-21: гигиенические нормативы, общая жёсткость питьевой воды не более 7 °Ж
3. РД 52.24.395-2017 «Жёсткость воды. Методика измерений»: карбонатная и некарбонатная жёсткость
4. WHO. Hardness in Drinking-water, 2011
5. Navien NGB210: инструкция по установке и эксплуатации (качество воды, уровни жёсткости)
6. Гейзер «Престиж-2»: требования к исходной воде
7. Администрация Ярославского МР: схемы водоснабжения поселений с анализами скважин