Одной из ключевых проблем при работе автономных отопительных и водопроводных систем является перепад давления. Гидроудар в системе, возникающий из-за резких колебаний давления, может привести к серьезным повреждениям. Поэтому важно предотвратить его возникновение, согласны?
В этом материале мы расскажем о мерах, позволяющих предотвратить это явление и его негативные последствия, а также поддерживать стабильную работу систем. Вы узнаете о различных методах, которые помогают исключить гидроудар в системах, обеспечивающих подачу воды к водоемам и отопительным приборам.
В статье подробно рассматривается природа гидроудара и перечислены профилактические меры, которые помогают избежать возникновения опасных ситуаций. Для более наглядного понимания сложной темы представлены схемы, фотографии и видео.
Краткое содержание статьи
Что такое гидроудар?
Гидроудар — это кратковременное, но значительное увеличение давления в системе, заполненной жидкостью. Он возникает, когда поток жидкости сталкивается с преградой на своем пути. Примеры таких преград включают внезапное закрытие запорной арматуры, неожиданную остановку насоса или наличие воздушной пробки и так далее.
Когда поток воды сталкивается с препятствием, он продолжает двигаться с прежней скоростью благодаря инерции. Поверхностные слои жидкости, контактирующие с преградой, сжимаются из-за поступления следующих слоев, что приводит к резкому увеличению давления.
В результате постоянного наполнения новых слоев жидкости давление в системе стремительно возрастает, и жидкость «ищет» способ сбросить часть давления.
Последствия гидроудара в системах водоснабжения и отопления не всегда очевидны сразу. Внешне система может казаться вполне нормально функционирующей.
Тем не менее, влияние гидроудара обязательно скажется на работоспособности системы, например, может привести к разгерметизации шва на трубе.
Распространенное проявление гидроудара в водопроводных системах — это повреждение металлической трубы в месте резьбового соединения.
Металлопластиковые и пластиковые трубы особенно уязвимы к гидроударам. Такие ситуации лучше избегать, особенно если трубы скрыты от глаз.
Гидроудар часто приводит к непригодности сантехнических уплотнителей, прокладок арматуры и подмотки в местах соединения труб.
Нередко случается, что из-за гидроудара разрушаются корпуса кранов и фильтров, и возникшая сначала небольшая утечка со временем увеличивается.
После срабатывания давления, многократно превышающего рабочие нормы, манометры теряют свои заводские настройки или становятся совершенно непригодными.
В результате после возникшего гидроудара счетчики расхода воды обычно требуют демонтажа и повторной калибровки.
Опасность позднего проявления гидроудара может быть следующим:
- разрыв сварных металлических труб;
- обрыв водопроводной трубы в месте резьбы;
- разрушение пластиковой трубы;
- повреждение прокладок и подмоток;
- неисправность запорной арматуры;
- сбои заводской настройки манометров;
- масштабные проблемы со счетчиками воды.
Ситуация может быть аналогична при внезапном прерывании потока шаровым краном или задвижкой. На первый взгляд данный эффект может показаться незначительным, поэтому многие владельцы систем не уделяют этому должного внимания.
Тем не менее, если вы заметили предвестники возможных повреждений труб или арматуры, необходимо срочно принять меры. Ведь гидроудар в системе отопления может вызвать трещины и расколы, а также повреждения оборудования.
Эта серьезная проблема может предшествовать звуковым эффектам, таким как щелчки и стуки, а также посторонний шум в трубопроводах, который сопровождается характерным «рычанием».
Постукивания чаще всего возникают в местах, где трубы большего диаметра соединены с трубопроводами меньшего диаметра. Проходящая вдоль их стенок вода сталкивается с некоторыми уступами.
Регулярные гидравлические удары отрицательно сказываются на работе системы и значительно сокращают срок ее службы.
При возникновении аварийных ситуаций из-за гидроудара могут пострадать:
- оборудование (герметичность трубопроводов нарушается, отопительные приборы разрушаются);
- имущество (вода, вытекающая из поврежденной системы, затопит жилье и повредит мебель);
- сами жители (в случае неисправности в отопительной системе есть риск серьезного термического ожога).
По статистике, около 60% аварий на трубопроводах происходит из-за гидроудара. Чаще всего отрицательные последствия этого феномена проявляются на изношенных трубах, подверженных коррозии.
Последствие регулярных гидродинамических ударов могут быть непредсказуемыми, и наиболее распространенным из них является прорыв.
Проблема особенно актуальна для длиннодистанционных трубопроводов, например, в системах «теплого пола», где циркулирует вода определенной температуры.
Степень повреждений во многом зависит от месторасположения преграды: если эта преграда находится в начале системы, то уровень повышенного давления будет незначительным, а если в конце — будет существенно выше.
Случай, когда при установке отопительной системы использовались трубы разного диаметра, встречается довольно часто. Если такие «разнокалиберные» трубы не сбалансированы переходниками, возрастение давления в системе становится неизбежным. В этом случае рекомендуется установить специальный защитный клапан — термостат.
Причины возникновения гидроудара
Физическая природа данного явления заключается в потере или значительном снижении пропускной способности трубопроводов, когда давление жидкости в системе начинает повышаться.
В домах с некачественно спроектированными инженерными системами можно услышать характерные звуки щелчков и стуков в трубах.
Эти звуки отражают гидроудар и возникают, когда в замкнутой системе вдруг останавливается движение жидкости, а затем так же резко возобновляется.
Воздух, переходники с одного диаметра на другой или установленная запорная арматура часто становятся естественными препятствиями в трубопроводе.
Когда в потоке воды возникает какое-то препятствие, его скорость замедляется, а объем продолжает увеличиваться. В итоге, воды не находя выхода, формирует обратную волну, повышая давление в системе. Иногда оно может достигать значительных величин, иногда до 20 Атм.
Поскольку система герметична, накопившийся объем не может покинуть контур, но мощная энергия стремится выбраться во внешний мир. Сила удара, возникающая в результате данного столкновения, и создает опасность разрыва трубы, не обладающей достаточной прочностью.
Именно поэтому для две установки системы необходимо использовать трубо-газопроводные трубы, которые созданы по стандартам, либо, в качестве альтернативы, напорные металлопластиковые трубы, с соблюдением стандартов.
Под воздействием множества течений воды как сами трубы, так и жесткие компоненты системы могут рано или поздно поддаться разрушению.
Основные факторы, способствующие возникновению гидроудара, включают:
- неисправности или выход из строя циркуляционного насоса;
- наличие воздуха в системе;
- перебои с поставкой электричества;
- внезапное закрытие запорной арматуры.
Кратковременное увеличение давления в замкнутом контуре из-за избыточного нагнетания жидкости может произойти, если двигатели насосов начинают работать на высоких оборотах.
В последнее время вместо обычных вентилей и задвижек в автономных системах отопления все чаще используются шаровые краны, конструкция которых не подразумевает плавного закрытия.
Их способность действовать быстро имеет другую сторону — это одна из самых частых причин гидроудара.
Если перед запуском системы воздух не был выпущен, то при открытии шарового крана происходит столкновение воздуха с практически несжимаемой жидкостью.
В плане безопасности винтовые краны предпочтительнее, поскольку они обеспечивают плавное открытие и закрытие за счет поэтапного раскручивания буксы.
Аналогичная ситуация наблюдается и когда перед запуском не был освобожден воздух в системе. При открытии крана вода сталкивается с воздушной пробкой, которая в замкнутом контуре действует как своего рода пневматический амортизатор.
Как избежать проблемы?
Снизить интенсивность и нейтрализовать воздействие избыточного давления поможет правильная защита трубопроводов водоснабжения.
Защитные устройства для автономных систем, направленные на противодействие гидроударам, в большинстве случаев призваны смягчать силу потоков жидкости.
Для предотвращения избыточного давления, как разового, так и постоянного, как в отдельных участках контура, так и в системе в целом, используется ряд стандартных мероприятий.
Вариант #1. Плавное перекрытие системы
Это одно из главных требований, которые четко прописаны в нормативных документах к процессу запуска и отключения трубопроводов.
Дело в том, что сила гидравлического удара не действует в полном объеме одновременно, благодаря упругости стенок труб. Энергия этого удара распределяется на несколько временных интервалов за счет компенсации упругих деформаций.
Таким образом, при одинаковой общей силе удара мощность воздействия на конкретный участок будет значительно снижена. Благодаря плавному запуску можно увеличить длительность процесса нарастания давления, что поможет минимизировать серьезные повреждения системы.
При выборе запорной арматуры следует отдавать предпочтение изделиям с более продолжительным перекрытием потока воды.
Краны, которые имеют конструкцию с большим временным интервалом до перекрытия воды, устанавливают в процессе монтажа оборудования.
Вариант #2. Использование автоматизированных систем
Автоматизируемые устройства должны быть настроены для плавной корректировки статического давления внутри системы. Чтобы достичь необходимого эффекта, применяются насосы с автоматической регулировкой скорости вращения или устройства с электронным управлением, оснащенные встроенными частотными преобразователями.
Использование автоматических систем даст возможность контролировать поток жидкости и получать данные о давлении в трубопроводе.
Насосы, имеющие автоматическую регулировку оборотов электродвигателя, способны постепенно менять давление в системе. В это время программное обеспечение одновременно выполняет две функции: отслеживает изменения давления в водопроводе и автоматически регулирует напор.
Галерея изображений
Системы автоматизированного управления насосным оборудованием в автономных водопроводных сетях функционируют только в сочетании с гидроаккумуляторами.
Гидробак с эластичной мембраной внутри, входящий в схему, создает запас воды и образует воздушную камеру, которая гасит последствия избыточного давления.
В закрытых системах отопления мембранный бак — экспанзомат — предотвращает гидроудары. Этот красный бак имеет конструкцию, аналогичную гидробаку, но его функция заключается исключительно в компенсации давления при расширении теплоносителя.
Если систему водоснабжения дополняют насосные станции для перекачки воды от накопителя к потребителям, на них также возлагается часть ответственности за снижение действия гидроударов.
Гидроаккумулятор против гидроударов
Действие мембранного бака
Мембранный бак для закрытого отопления
Дополнительная насосная станция
Способы комплексной модернизации системы
Комплексная модернизация системы включает установку оборудования, помогающего снизить последствия избыточного давления.
Способ #1. Использование компенсаторов и амортизаторов
Гидроаккумуляторы и гасители выполняют три основные функции: аккумулируют жидкость, устраняя её избыток из системы, а также предотвращают нежелательные последствия.
Компенсирующее устройство, выполняемое гидроаккумулятором, монтируется вдоль направления движения воды на тех участках отопительного контура, где высока вероятность колебаний давления.
Гидроаккумулятор или гаситель — это стальная емкость объемом до 30 литров, разделенная резиновой или каучуковой мембраной на две секции.
Когда в системе возникает избыточное давление, водяной столб первой секции начинает давить на разделительную мембрану, в результате чего она изгибается в сторону воздушной камеры.
При увеличении давления гидравлические удары «поглощаются» в резервуар. Эффект искусственного увеличения объема контура достигается за счет изгиба резиновой мембраны в сторону воздушной камеры во время повышения водяного столба.
В качестве амортизирующих устройств используются трубы, изготовленные из термостойкого армированного каучука или гибкого пластика.
Эластичный материал амортизирующих устройств самостоятельно гасит энергию гидравлического удара в точке, где давление достигло критического уровня.
Достаточно использовать изделие длиной 20-30 см для достижения желаемого эффекта. Если трубопровод длиннее, длину амортизатора увеличивают на 10 см.
Способ #2. Установка защитного диафрагменного клапана
Защитный диафрагменный клапан устанавливают на отводе трубопровода рядом с насосом, чтобы сбрасывать определенное количество воды при избытке давления.
Защитный клапан с жестким уплотнителем, который обеспечивает быстрый сброс давления, является надежным элементом автономной системы.
В зависимости от производителя и модели клапан может управляться электрическим сигналом контроллера или через пилотное устройство быстрого действия.
Агрегат срабатывает, когда давление превышает безопасный уровень, защищая насосную станцию в случае резкого отключения оборудования. При резком росте давления клапан полностью открывается, а при снижении до нормального уровня — закрывается медленно.
Способ #3. Установка шунта для терморегулирующего клапана
Шунт представляет собой узкую трубку с диаметром 0,2-0,4 мм, которая устанавливается по направлению циркуляции теплоносителя. Основной задачей этого элемента является постепенное снижение давления при возникновении перегрузок.
Узкую трубку, сечением не более 0,2-0,4 мм, размещают со стороны, откуда жидкость направляется к термостату.
Метод шунтирования применяется в автономных системах, трубопровод которых изготовлен только из новых труб. Это связано с тем, что наличие ржавчины и отложений в старых трубах может снизить эффективность шунтирования. Поэтому при использовании шунта на входе в отопительный контур рекомендуется устанавливать качественные водяные фильтры.
Способ #4. Применение термостата с защитной функцией
Это своеобразный предохранитель, который следит за давлением в системе и предотвращает ее функционирование, когда давление достигает критических значений. Устройство оборудовано пружинным механизмом, размещенным между термоголовкой и клапаном. Этот механизм срабатывает при избыточном давлении, не позволяя клапану полностью закрыться.
Подобные термостаты устанавливаются строго в соответствии с указанием на корпусе.
Проведение профилактических работ
Кроме строго соблюдения правил эксплуатации трубопроводов, предотвращение аварий способствует своевременное проведение профилактических мер. Все процессы в системе водоснабжения или отопительном контуре взаимосвязаны, и гидроудар является лишь финальной деструктивной «каплей», которая может привести к серьезным последствиям на фоне неудовлетворительного технического состояния водопровода.
Вибрации трубопровода и колебания давления могут вызывать образование микротрещин в металлической структуре. Со временем появившиеся дефекты при гидроударе моментально проявляются в зонах с повышенным внутренним напряжением: в местах механических соединений, изгибах и сварочных швах.
Профилактика состоит в балансировке отопительной системы, которая выполняется после завершения монтажа или ремонта системы отопления в частном доме.
К основным мероприятиям профилактики относятся:
- проверка функционирования группы безопасности: предохранительного клапана, воздухоотводчика и манометра;
- регулярная проверка давления за мембраной расширительного бака и коррекция при неудовлетворительных результатах;
- тестирование системы на наличие утечек и анализ степени износа труб;
- мониторинг положения вентилей запорной и регулирующей арматуры на предмет течи;
- периодическая проверка состояния фильтров, задерживающих осадки, песок и частицы ржавчины, с необходимостью – их очистка и промывка.
Профилактика, направленная на поддержание функционирования водопроводной и отопительной системы, включает в себя простые действия, которые, тем не менее, не стоит игнорировать. В противном случае это может привести к значительным затратам времени и средств на осуществление комплексных ремонтных работ.
Применение указанных мер защиты наиболее эффективно при их комплексном использовании. Комплексный подход к решению проблемы позволяет нейтрализовать негативные последствия и продлить срок службы системы.
Выводы и полезное видео по теме
Видео #1. Как возникает гидроудар:
Видео #2. Эффективность работы гасителя:
Гидравлический удар в системе водоснабжения – это частое явление, способное причинить серьезный ущерб. Ваша задача заключается в том, чтобы как можно скорее устранить данную проблему. Если ситуация повторяется, элементы системы скоро выйдут из строя, и ремонт обойдется значительно дороже.
Не стесняйтесь оставлять вопросы и комментарии в блоке ниже. Нам интересно узнать ваши истории о том, как вы столкнулись с гидроударом в системе или заметили его последствия. Ваше мнение о представленной информации нам также очень важно.
