Гидроудар в системе водоснабжения и отопления: что такое, причины, защита, как избежать

Гидроудар — что это такое?

Политехнический словарь 1957 года дает следующее описание: «Гидравлический удар — это сложное явление, возникающее в жидкостях из-за резкого изменения скорости. Она возникает в движущихся жидкостях при резком перекрытии трубопровода запорным устройством или при внезапной остановке насоса. Важным элементом гидроудара является форма волны изменения давления и скорости в трубопроводе.

Давление может как повышаться, так и понижаться, в зависимости от того, на что делится гидроудар:

• Положительное — когда давление повышается на фоне внезапного перекрытия трубопровода или включения насосного оборудования;
• Отрицательное — когда происходит падение давления в результате открытия клапана или отключения насосного оборудования.

В обоих случаях важно защитить манометр от гидроудара, что обеспечивается специальными трубками CTM.

Общие сведения

 

Пример экспериментальной зависимости давления от времени для гидроудара после внезапного закрытия клапана в трубопроводе. Видно падение давления ниже атмосферного в фазе вакуума.

Явление гидроудара было количественно описано Н.Е.Жуковским в 1897-1899 гг. Повышение давления при гидравлическом ударе определяется по его теории по формуле:

где — увеличение давления в Н/м³,

— плотность жидкости в кг/м³, i — средняя скорость в трубопроводе до и после закрытия задвижки (запорной арматуры) в м/с, s — скорость распространения ударной волны по трубопроводу.

Эта формула может быть получена из закона сохранения импульса: где — поперечное сечение трубопровода.

Жуковский доказал, что скорость ударной волны c прямо пропорциональна сжимаемости жидкости, величине деформации стенок трубопровода, определяемой модулем упругости E, а также диаметру трубопровода.

Следовательно, гидравлический удар не может произойти в трубопроводе, содержащем газ, поскольку газ легко сжимается.

Связь между скоростью ударной волны c, ее длиной и временем распространения (L и ) соответственно выражается следующей формулой:

Природа гидравлического удара в трубопроводах

Гидроудар — это ударная волна, распространяющаяся по поверхности водопровода, а также по арматуре. Разрушительный эффект такого явления в первую очередь связан с невозможностью сжать жидкость.

Если бы, например, воду можно было сжимать в несколько раз, как газ, то трубы не лопались бы от резкого повышения давления. Избыточное давление возникает, когда движение жидкости внезапно прекращается, но другие явления в системе водоснабжения также могут вызвать гидроудар.

Факторы риска

Сила гидроудара зависит от того, что происходит:

1. Как резко перекрывается или запускается поток воды.
2. Объем воды в трубах и, следовательно, их размер.
3. Скорость и напор воды.
4. Материал, из которого изготовлены трубы.

Формула
Частота ударной волны = 2 длины трубы / скорость распространения ударной волны в материале.

Скорость волны в пластике составляет 300-500 м/с. Это сравнимо с 900-1300 м/с в стали и 1000-1200 м/с в чугуне. Из этого следует, что в пластике удар будет сильнее, а чугунные шланги будут фактически гасить удар воды.

Причины

Гидроудар чаще всего возникает при резком закрытии запорной арматуры. Пока вода течет по трубам и выходит из крана, давление в системе водоснабжения остается постоянным, но при внезапном закрытии вентиля давление может увеличиться в несколько раз, стенки трубы не выдерживают давления и лопаются.

Гидроудар также может быть вызван:

• Внезапное включение или выключение мощного насоса.
• Воздушные карманы в водяном или отопительном контуре.

Включение и выключение насоса может быть вызвано нестабильной подачей электроэнергии на объект с мощными водонасосными станциями. Воздушные пробки — не последняя из этих опасностей, поэтому перед запуском важно убедиться, что во всех системах, содержащих жидкости, нет воздуха.

Нарушения правил эксплуатации системы

• Воздушные карманы. Чаще всего это происходит в отопительных контурах. В начале холодного сезона необходимо «продуть» систему, когда трубы заполняются теплоносителем. Это означает, что система должна быть полностью свободна от пузырьков, что не все делают на практике.
• Немедленное перекрытие линии подачи жидкости. При резком повороте ручки запорный клапан перекрывает ее, тем самым прерывая поток и вызывая падение давления. В результате возникает гидроудар.

Сбои в работе оборудования

• Насосы, особенно большие, должны включаться и выключаться плавно. Это во многом зависит от типа двигателя и выбранной электрической схемы.
• Нестабильное напряжение в сети — еще одна распространенная причина гидроударов в трубах отопления и водоснабжения в частном секторе. Если оно отклоняется от номинального значения, режим работы насоса изменяется. Это влияет на скорость потока и вызывает скачки давления в сети.

Самостоятельное проектирование коммуникации

• Используется в системе труб разного диаметра. Такое часто случается, когда установка производится своими силами, и мастер хочет как можно больше сэкономить на установке, не задумываясь о последствиях.
• Установка оборудования с неправильными техническими характеристиками. Параметры всех компонентов отопительного контура, автономного водоснабжения, определяются инженерными расчетами. И если владелец пренебрегает этим, он заранее создает условия для гидравлических ударов в трубах.

Важным аргументом в пользу коммуникационного дизайна является то, что лучше заказать, чем изобретать свой собственный. На этапе проектирования специалисты определяют тип и характеристики оборудования, которое подходит для конкретной схемы.

Последствия

Даже очень прочные системы могут стать негерметичными при многократном воздействии высокого давления от гидроудара. Труба также может быть разорвана в результате однократного, но сильного удара воды.

Такое воздействие приводит к полному прекращению подачи воды в помещения, к которым подсоединен водопровод. К сожалению, последствия такого происшествия не ограничиваются отсутствием воды в кране.

Если в многоквартирном доме прорвало трубу, то после прорыва трубы и попадания жидкости в квартиру будет нанесен ущерб имуществу владельцев квартиры, а также соседей снизу.

Если лопнет магистральный водопровод, снабжающий водой целый район города, поломку можно считать чрезвычайной ситуацией.

В результате жильцы десятков домов останутся не только без питьевой воды, но и без канализации, так как все унитазы питаются от трубы холодного водоснабжения. Принятие душа, даже если труба с горячей водой не повреждена, также маловероятно.

Если в результате гидроудара будет поврежден трубопровод горячей воды, это может привести не только к материальному ущербу, но и к серьезным ожогам. Особенно опасной будет декомпрессия системы отопления, где теплоноситель всегда находится под значительным давлением, а температура жидкости превышает +70 градусов.

Опасный потенциал

Гидроудар в установках вызывает повреждение труб, рабочих колес насосов, перегрузку источников энергии и т.д.

Масштабы таких аварий на электросетях огромны.

Яркими примерами последствий гидростатических ударов являются:

• Затопление канализационной насосной станции в Люблине 12.09.1998 в результате гидроудара, вызванного аварийным отключением насосов;
• Разрушение трубы на Кызылской электростанции 18.12.2005;
• Образование кратера диаметром несколько метров и 30-метрового столба горячего пара на Манхэттене 19.07.2017.
  В результате повреждения тепломагистралей гидроударом были отключены пять линий метро и почти на сутки парализовано движение в центре Нью-Йорка.

В бытовых сетях последствия гидроудара не столь разрушительны, но и здесь экономический ущерб для домовладельцев может достигать десятков тысяч, а то и миллионов рублей.

Как модернизировать систему

Работы по модернизации заключаются в установке комплекса мер по нейтрализации под высоким давлением.

1) Использование амортизаторов или компенсаторов.

Эти устройства предназначены для выполнения основных функций: сбора избыточной жидкости и ее удаления из системы, а также гашения гидроударов.

Компенсатор, выполненный в виде аккумулятора давления, устанавливается в направлении транспортировки воды, где давление обычно выше. Устройство имеет форму 30-литровой стальной колбы, которая состоит из двух частей, разделенных резиновой или каучуковой мембраной.

При повышении давления удары «врезаются» в бак. Когда столб воды поднимается, резиновая мембрана изгибается в сторону воздушного резервуара, тем самым искусственно увеличивая объем трубы.

Демпфирующие устройства усилены термостойкими резиновыми или пластиковыми трубами. Для достижения желаемого эффекта используется контур в тридцать сантиметров. Для длинных трубопроводов участок с демпфирующей трубой увеличивается до десяти сантиметров.

2.Установка мембранного клапана для защиты.

Перепускной клапан устанавливается рядом с насосом в выпускной трубе, чтобы в случае повышения давления вода могла выйти.

Информация! Работой клапана может управлять контроллер или пилотное устройство быстрого реагирования.

Если давление резко повышается из-за отключения прибора, срабатывает клапан. При возникновении опасной ситуации клапан открывается, а когда давление приходит в норму, он плавно закрывается.

3) Установка шунта на термостатический расширительный клапан.

Байпас выполнен в виде узкой трубки с зазором до 0,4 миллиметра, расположенной в направлении потока охлаждающей жидкости. Функция этого компонента заключается в постепенном снижении давления в случае перегрузки.

Системный байпас используется при монтаже автономных трубопроводов, где используются новые трубы. Потому что на ржавых трубах байпас не будет выполнять свою работу.

Важно! Если в установке используется байпас, вход в трубу отопления должен быть оснащен высококачественным водяным фильтром.

4.Используйте предохранительный термостат.

Термостат контролирует уровень давления и прекращает работу, если оно достигает максимального значения. В его конструкции предусмотрен пружинный механизм, расположенный между клапаном и головкой термостата. Пружинный механизм начинает работать при повышении давления и не позволяет клапану полностью закрыться. Во время установки необходимо проверить положение устройства, указанное на корпусе устройства.

Предотвращение гидроударов.

При эксплуатации трубопроводных систем необходимо соблюдать требования и предписания Гост. Профилактическое обслуживание системы также должно проводиться через регулярные промежутки времени. Все компоненты и процессы в системе взаимосвязаны. Если состояние труб неудовлетворительное, то возникновение гидроудара только усугубит плачевное положение дел.

Постоянно растущее давление и вибрации в трубах приводят к растрескиванию металлических деталей. При возникновении гидроудара повреждения сначала появляются на стыках, изгибах, швах труб.

Что происходит с трубой?

Ничего хорошего: он расширяется и сжимается по всей длине. Под давлением труба может лопнуть. Чаще всего это касается кранов и соединительных колен: швы расходятся, уплотнения смещаются или ломаются, и начинается утечка. Больше всего пострадали лифты, насосные станции и другие общие инженерные коммуникации. Трубы в квартирах менее подвержены вибрации, но стоит знать, что сечение современных стояков меньше (расход соответственно больше), чем в советских стальных, а материал более гибкий и менее прочный. Прежде всего, существует опасность горячих стояков — под воздействием тепла материалы расширяются сильнее.

Гидроудар в полипропиленовых трубах

Различные свойства материалов, используемых для изготовления трубчатых изделий, могут по-разному противостоять гидроударам. Например, при одинаковых свойствах максимальное давление закрытия в системах из полипропиленовых труб в несколько раз ниже, чем в стальных системах, на 65% ниже, чем в системах из стеклопластика, и на 50% ниже, чем в системах из ПВХ.

Эти свойства обуславливают необходимость использования поворотных заслонок (гибких участков труб) в тех местах трубопроводной системы, где возможно возникновение гидроударов.

Последствия гидроудара могут привести к сбоям в работе водопроводных и отопительных систем. Чтобы избежать этой неприятности, рекомендуется следовать советам экспертов и защитить установку от гидроудара. Это обеспечит бесперебойную работу труб в течение длительного времени.

Трубы с повышенной защитой от гидроудара

Важное замечание: Среди предложенных выше мер по защите и предотвращению гидроударов также важны технические характеристики самой системы труб, такие как модуль упругости и толщина стенок.

Низкий модуль упругости труб aquatherm GmbH, а также увеличенная толщина стенок (по сравнению с металлическими трубами) обеспечивают большую устойчивость к импульсному давлению, возникающему в критической ситуации гидроудара.

Система идеально подходит для систем горячего и холодного водоснабжения и отопления как в частном, так и в промышленном секторе. Он также используется для транспортировки химических веществ.

Система труб из инновационного материала фузиолен, специально разработанная для охлаждения, поверхностного нагрева, транспортировки агрессивных сред и сжатого воздуха, а также для геотермальных энергетических систем.

Подходит для транспортировки агрессивных сред, включая хлорированную воду.

Расчет гидравлического удара

Прямой гидроудар возникает, когда время закрытия клапана t3 меньше фазы гидроудара T, которая определяется по формуле:

Tu — длина трубопровода от точки забивания до участка, где давление поддерживается постоянным, — скорость распространения ударной волны в трубопроводе, определяемая по формуле N. Е. Жуковски, м/с:

где — объемный модуль упругости жидкости, — плотность жидкости, — скорость распространения звука в жидкости, — модуль упругости материала стенки трубы, — диаметр трубы, — толщина стенки трубы.

Для воды — коэффициент зависит от материала трубы и принимается равным; для стальных труб — 0,01; для чугунных труб — 0,02; для железобетонных труб — 0,1-0,14; для асбестоцементных труб — 0,11; для полиэтиленовых труб — 1-1,45.

Для тонкостенных трубопроводов (сталь, чугун, акрил, полиэтилен) используется коэффициент 1. Для железобетона

Для железобетонных труб используется коэффициент кругового армирования (- площадь поперечного сечения круговой арматуры на 1 м длины стенки трубы). Обычно a=0,015-0,05.

Повышение давления в случае прямого гидравлического удара определяется по формуле:

где — скорость воды в трубопроводе перед закрытием задвижки.

Гидроудар в системе отопления: причины возникновения

Отопительная шина в частном доме содержит множество компонентов: трубопроводы разного диаметра, клапаны и другие элементы, влияющие на перепад давления хладагента. Неправильная установка или конфигурация отопительного оборудования и аппаратуры системы может спровоцировать появление скачков давления.

Ни одно действие не происходит само по себе, и в случае с гидроударом оно не остается без последствий. Если скачок давления все же произошел, на это есть свои причины. К наиболее распространенным относятся:

• насос вышел из строя;
• В системе отопления имеются воздушные карманы;
• Запорный клапан сработал слишком быстро и вызвал гидроудар в системе отопления;
• Соединение труб разного диаметра;
• Засоренные фильтры.

Насос может выйти из строя не только из-за плохого качества, но и по ряду других причин, например, из-за падения уровня воды в скважине или если он изначально был неправильно рассчитан. Существуют способы предотвращения гидравлического удара в системе отопления в случае отказа насоса, например, аварийная подача.

Воздушные засоры в системе отопления могут возникать не только в жилом одноквартирном доме, но и в многоквартирном доме. В первом случае это происходит, когда при включении отопления воздух выдувается не полностью. В городских квартирах вы можете услышать грохот гидроудара при включении горячей воды во время отопительного сезона. Вы наверняка слышали этот звук при включении отопления — это одно и то же явление. Чтобы предотвратить прорыв труб в городских домах, ваша муниципальная отопительная станция производит первый пуск теплоносителя при низком давлении и не слишком высокой температуре. А с приходом холодов они увеличивают эти параметры.

Шаровой клапан имеет такую конструкцию, что неизменно провоцирует скачок давления теплоносителя. Закрытие не такое плавное, как у винтовых клапанов, а довольно резкое. В результате вода сталкивается с препятствием на своем пути, что вызывает гидроудар.

Краткое описание

Довольно часто встречающееся явление гидроудара в качественной системе отопления — это своеобразное явление, которое основано на принципах динамики различных веществ. Само явление характеризуется тем, что величина давления увеличивается при периодическом изменении скорости рабочей жидкости. Основным теплоносителем является вода, главной характеристикой которой является несжимаемость. Во время циркуляции теплоносителя в трубопроводах и нагревательных элементах на пути теплоносителя могут возникать различные гидравлические препятствия. В большинстве случаев это колена, резкие изменения диаметра трубы или запорная и регулирующая арматура.

Внимание! Гидроудар может быть вызван только внезапным возникновением больших препятствий. Скорость потока быстро снизится, а уровень давления на препятствии значительно возрастет.

В возникших неблагоприятных условиях нагревательная среда может повредить те компоненты, которые обеспечивают сильное гидравлическое сопротивление потоку. Это могут быть конвекторы, колена труб, различные приборы, радиаторы и даже теплообменники котлов.

Авария может произойти одинаково легко как в результате постепенного износа конструкции и ее компонентов в процессе эксплуатации, так и в результате внезапного воздействия сильного скачка напряжения. В любой ситуации последствия гидроудара приводят к материальным затратам на устранение протечки. Чтобы не стать участником такой ситуации, важно понимать основные причины гидроудара. Последствия всегда непредсказуемы: от простейшего отказа циркуляционного насоса до масштабного затопления всего дома. Все зависит от качества и мощности системы.

Наиболее распространенные последствия гидроудара

Перепады и их причины

Падение давления указывает на неисправность системы. Расчет потерь давления в системе отопления определяется путем сложения потерь в отдельных временных интервалах, составляющих весь цикл. Своевременное выявление причины и ее устранение может предотвратить более серьезные проблемы, которые приведут к дорогостоящему ремонту.

Если давление в системе отопления падает, это может быть вызвано следующими причинами

• утечка;
• Неисправность в расширительном бачке;
• Отказ насоса;
• Микротрещины в теплообменнике котла;
• Отключение питания.

Как повысить давление в системе отопления?

В случае утечек необходимо проверить все соединения. Если причина не выявлена визуально, следует проверить каждую секцию по отдельности. Для этого поочередно закрывайте клапаны. Манометры покажут изменение давления при отключении секций. Если обнаружено проблемное соединение, его следует уплотнить, нанеся дополнительный герметик. При необходимости производится замена узла или части трубы.

Расширительный бак регулирует разность давлений, возникающую при нагревании и охлаждении жидкости. Признаком неисправного или недостаточного объема резервуара является повышение давления и дальнейшее его снижение.

К полученному результату следует добавить воздушный зазор в размере 1,25%. Нагретая жидкость будет расширяться, вытесняя воздух из резервуара через клапан в воздушной камере. Когда вода остынет, ее объем уменьшится, и давление в системе будет меньше, чем необходимо. Если расширительный бак меньше, чем нужно, его следует заменить.

Повышение давления может быть вызвано повреждением мембраны или перекосом регулятора давления системы отопления. Если мембрана повреждена, замените ниппель. Это быстро и просто. Чтобы отрегулировать бачок, отсоедините его от системы. Затем с помощью насоса накачайте необходимое количество атмосфер в воздушную камеру и установите ее на место.

Вы можете определить, неисправен ли насос, отсоединив его. Если после отсоединения ничего не происходит, насос не работает. Это может быть вызвано неисправностью оборудования или сбоем в подаче электроэнергии. Убедитесь, что он подключен к электросети.

Если есть проблемы с теплообменником, замените его. В процессе эксплуатации могут возникнуть микротрещины в металлической конструкции. Его нельзя отремонтировать, только заменить.

Почему повышается давление в системе отопления?

Это может быть вызвано нарушением циркуляции жидкости или полной остановкой из-за:

• образование шлюзов;
• засорение труб или фильтров;
• неисправность регулятора давления отопления;
• Непрерывность подпиточной воды;
• засорение запорного клапана.

Как устранить перепады?

Воздушная пробка в системе не пропускает жидкость. Воздух может быть только выпущен. Для этого при монтаже в системе отопления должен быть установлен регулятор давления — пружинный воздухоотводчик. Это работает автоматически. В новых радиаторах используются аналогичные элементы. Они расположены в верхней части радиатора и работают в ручном режиме.

Почему повышается давление в системе отопления, если в фильтрах и на стенках труб скапливается грязь и накипь? Потому что поток жидкости затруднен. Водяной фильтр можно очистить, сняв фильтрующий элемент. Избавиться от накипи и засоров в трубах сложнее. В некоторых случаях может помочь промывание специальными препаратами. Иногда проблему можно решить только заменой участка трубы.

Если температура повышается, регулятор давления отопления закрывает клапаны, подающие жидкость в систему. Если это технически невозможно, проблема может быть решена путем настройки регулятора. Если эта процедура невозможна, устройство необходимо заменить. Если электронная система управления подпиткой вышла из строя, ее необходимо отрегулировать или заменить.

Пресловутый человеческий фактор никогда не был устранен. Поэтому на практике запорные клапаны могут засориться и вызвать избыточное давление в системе отопления. Чтобы нормализовать это, достаточно открыть клапаны.

Что должно присутствовать в системе отопления частного дома, чтобы избежать гидроудар

Система отопления должна быть защищена от гидроударов, поэтому на этапе проектирования следует позаботиться о необходимых компонентах. Все они используются как единое целое. Стоит отметить, что ниже будет приведен список оборудования, которое подбирается исходя из характеристик системы отопления: тип насоса, квартира или частный дом, диаметры и длина трубопроводов. Только профессионал, ознакомившийся с особенностями вашего дома, может полностью подобрать весь комплект оборудования и фурнитуры.

• Специальные клапаны плавного закрытия — при покупке компонентов системы отопления следует отдавать предпочтение клапанам плавного закрытия. Это предотвращает скачки давления в системе, и теплоноситель будет мягче воздействовать на трубы и фитинги при закрытых клапанах, что предотвращает главный гидроудар;
• автоматическая система, регулирующая подачу теплоносителя — насос с такой модернизацией плавно перекачивает жидкость, делая всю систему отопления более мягкой. Работая в автоматическом режиме, это устройство самостоятельно регулирует поток жидкости без вмешательства человека;
• Гидроаккумулятор (расширительный бак) — это устройство должно присутствовать в системе отопления частного дома. В конце концов, он компенсирует падение давления за счет снижения нагрузки. Принцип его работы заключается в следующем: при гидроударе внутри бака резиновая мембрана выдавливается толщей воды. Таким образом, выравнивается давление внутри отопительной системы;
• термостат с пружинным механизмом — принцип работы идентичен гидроаккумулятору с той разницей, что в качестве компенсатора давления выступает не резиновая мембрана, а пружинный механизм;
• Ударный демпфер мембраны — это устройство устанавливается в горячей и холодной воде для демпфирования разницы давления при открытии и закрытии кранов. Принцип работы идентичен двум предыдущим устройствам.

Эти устройства могут быть использованы для предотвращения возникновения гидроудара в системе отопления частного дома, если они применяются при установке новой системы. Существуют также способы предотвратить возникновение этого явления в уже функционирующей системе.

Как нейтрализовать гидроудар в функционирующей системе отопления

Если система отопления вашего дома включает регулятор температуры, замените участок трубы перед регулятором на пластиковую или резиновую трубу. Этот элемент будет растягиваться под давлением и тем самым уменьшать нагрузку. Длина этого элемента должна составлять от 20 см для небольших линий до полуметра для систем отопления большого объема.

Если в системе нет аккумулятора давления, его следует установить. Наконец, это устройство занимает первое место в рейтинге устройств защиты от гидроударов.

Основные меры профилактики

Помимо строгого соблюдения всех установленных правил эксплуатации, возникновение аварии можно предотвратить, если своевременно и регулярно проводить ряд профилактических мероприятий. Это связано с тем, что абсолютно все процессы в основной системе отопления или водоснабжения тесно взаимосвязаны. Не предусмотренный пользователем гидроудар — это лишь последний разрушительный шаг, который с равным успехом может привести к различным негативным последствиям. Это происходит на фоне относительно плохого технического состояния труб, которые эксплуатируются годами.

Колебания давления и возникающие при этом вибрации только способствуют образованию различных трещин в толще металла. Со временем появляются более серьезные дефекты, которые, вслед за гидроударом, сразу же проявляются в зонах чрезмерного внутреннего напряжения. Это могут быть различные места сгиба, механические соединения и даже сварочные швы.

Профилактические манипуляции включают следующие этапы:

1. Своевременная проверка давления за гибкой мембраной рабочего расширительного бака. Если во время этой процедуры мастер обнаружит неудовлетворительные результаты, то без коррекции качества система не должна эксплуатироваться.
2. Проверьте функциональность задействованных групп безопасности. Сюда входят воздушный коллектор, предохранительный клапан и классический манометр.
3. Проверьте положение вентилей, входящих в состав металлических запорно-регулирующих клапанов.
4. Периодическая проверка всех фильтров. Эти элементы отвечают за удержание мелкого песка, классической окалины и фрагментов ржавчины. При необходимости мастер должен провести очистку, а затем промывку фильтров.
5. Проверьте используемую систему на наличие утечек. Также следует проверить степень износа всех компонентов.

Многие эксперты рекомендуют заменить классическую жесткую трубу на пластиковое изделие. Он более гибок в использовании и способен быстро расширяться под давлением. Однако следует соблюдать осторожность, так как существует вероятность протечки стыков.

Профессиональный подход к профилактическому обслуживанию, целью которого является поддержание системы отопления и нагрева воды в оптимальном состоянии, обязательно включает в себя элементарные виды работ. Оставлять этот этап без присмотра не рекомендуется. Это связано с тем, что ремонт отопления в частном доме предполагает большие траты финансов и свободного времени. Все описанные защитные меры будут эффективны, если к работе подойти комплексно. Только в этом случае можно нейтрализовать различные нежелательные эффекты и продлить бесперебойное функционирование системы.

Как избежать гидроудар в водопроводе

Существует несколько способов предотвращения гидроударов в квартирах и частных домах.

• Увеличьте диаметр водопроводной трубы, чтобы уменьшить скорость потока воды
• Плавно перекрывайте поток воды.

К чему может привести резкое повышение давления в трубах

Начнем с того, что первым симптомом гидроудара является шум в системе — стук, щелчки или грохот. Их также можно обнаружить визуально. В основном это протекающие краны и смесители, а также негерметичные фитинги и соединители с резиновыми уплотнителями.

Когда на систему бытового водоснабжения с достаточной силой воздействует гидроудар, эти уплотнения и прокладки выдавливаются первыми. Герметичность системы нарушена.

В качестве напоминания. Скачки давления также могут повредить водомеры, манометры и другие контрольные устройства.

Однако самое неприятное — это прорыв трубы. Слабые удары не вредны для него, но регулярное воздействие сильных ударов может привести к разгерметизации даже нового водопровода.

Плавное перекрытие системы водоснабжения

Гибкость труб, которые могут деформироваться под давлением, также играет важную роль. Однако стоит отметить, что эти действия только затягивают процесс, снижая его эффективность, а значит, и воздействие на систему водоснабжения.

Все запуски и остановки трубопровода должны происходить плавно. Для обеспечения равномерного изменения давления в трубах.

Клапаны и краны старого типа гораздо безопаснее с точки зрения гидроударов. Для перекрытия воды потребуется несколько поворотов. Следовательно, давление будет падать медленнее. Нельзя будет внезапно перекрыть воду, даже если очень захочется это сделать,

В последние годы шаровые краны часто используются в квартирах. Чтобы перекрыть подачу воды, достаточно повернуть кран один раз. Не все знают, что останавливать поток нужно плавно.

Гидравлический удар произойдет в любом случае. Но он будет разбит на несколько воздействий, которые не очень велики. Так что это не так опасно.

Применение автоматических устройств

Автоматика должна быть настроена на плавную корректировку статического давления в системе. Установка насосов с автоматическим изменением скорости или агрегатов с электронным управлением и встроенными преобразователями частоты помогает достичь желаемого эффекта.

Использование автоматических систем позволит контролировать расход жидкости, а также показания ее давления в трубопроводах.

Насосы с автоматическим управлением скоростью вращения двигателя способны непрерывно повышать/понижать давление в системе. Таким образом, программное обеспечение выполняет две задачи одновременно: отслеживает изменения давления в водопроводной сети и автоматически регулирует давление.

Способы защиты

Правильный монтаж водопроводных и отопительных систем сводит риск гидроудара к минимуму; однако правильное проектирование само по себе не может полностью исключить риск гидроудара. Чтобы избежать этой неприятной ситуации, требуется комплексный подход и соблюдение правил безопасности и технических инструкций.

Следующие правила могут значительно снизить риск возникновения гидроударов при установке и эксплуатации водопроводной системы.

• После ввода в эксплуатацию системы водоснабжения или отопления запорные элементы вентилей следует открывать очень медленно. Прекращение подачи жидкости также должно быть очень постепенным. Эффективное закрытие и открытие запорной арматуры должно происходить не только на промышленных объектах, но и при вводе в эксплуатацию системы водоснабжения и отопления в частном доме. Чрезмерное давление в случае гидроудара может легко повредить бытовые установки, поэтому не следует пренебрегать правилами безопасности при подаче воды под значительным давлением в частном доме.
• Если в системе водоснабжения или отопления установлены автоматические устройства плавного открытия и закрытия, то в случае гидроудара можно полностью исключить человеческий фактор. Конечно, с применением электроники гидравлические системы становятся зависимыми от электричества, но для того, чтобы полностью исключить возможность выхода из строя из-за установленной автоматики, необходимо оснастить такие механизмы резервным источником электроэнергии. Такой резерв абсолютно необходим, как в крупной компании, так и для нормальной работы коммуникаций, расположенных в частном доме. Насосные станции также должны быть оснащены автоматическим управлением. В этом случае также можно избежать скачков гидростатического давления, вызванных внезапным падением давления в результате включения или выключения мощного насосного оборудования.
• Использование аккумуляторов давления и демпферов также может минимизировать последствия внезапных скачков давления в водопроводной сети. Такие устройства обычно состоят из металлического корпуса, внутри которого находится мембрана. Когда происходит всплеск воды, мембрана перемещается, позволяя поглощать излишки жидкости. Когда трубопровод находится под угрозой разрыва
  больше не угрожает и давление снимается, мембрана возвращается в исходное положение под действием воздуха с противоположной стороны.
• Для снижения давления в системе водоснабжения можно использовать предохранительный клапан, который открывается, когда жидкость достигает определенного значения. Такие устройства также способны защитить трубы от разрушения, но для организации такого типа защиты необходимо сделать дополнительное ответвление от клапана к канализационной системе
• Для защиты от гидроударов в частном доме или квартире можно использовать очень простой метод, при котором избыточное давление компенсируется растяжением стенок трубы. Для монтажа отопления или водопровода не обязательно использовать такие материалы, но участок трубы из термостойкой резины может полностью поглотить гидростатический удар в небольшой установке.
• Обход термостата является эффективным средством борьбы с небольшим гидростатическим ударом, поэтому такое «усовершенствование» автономной системы отопления может быть выполнено только в частной системе отопления. Как правило, достаточно просверлить отверстие диаметром 0,5 мм в главном клапане, чтобы в случае высокого давления избыток жидкости мог свободно стекать в контур холодной воды.
• Защитный термостат, установленный в системе отопления, также позволяет избежать такого опасного явления, как гидроудар. Принцип работы такого устройства заключается в том, что термостат имеет дополнительный маленький механизм в основном клапане, который открывается независимо от температуры жидкости. Этот внутренний клапан начинает пропускать жидкость, когда давление теплоносителя приближается к максимально допустимому значению, тем самым предотвращая разрыв труб.

Как защитить от гидравлического удара коммуникации в квартире

Прорыв трубы в квартире может иметь очень серьезные последствия, особенно если утечка причиняет ущерб вашему соседу снизу.

Водопровод в квартире может иметь старые металлические трубы, которые со временем ржавеют и могут разрушаться в процессе эксплуатации, не говоря уже о смертоносной силе гидроудара.

ВАЖНО: Для минимизации вероятности протечек рекомендуется устанавливать смесители с вентилем, которые в силу своих конструктивных особенностей не способны мгновенно перекрыть воду. Рычажные шаровые краны, которые так удобны не только на кухне, но и в душе, могут стать причиной серьезной аварии.

Хотя аккумуляторы чаще всего используются в частных домах, где вода подается насосом, расположенным в глубоком колодце, эти типы изделий могут помочь защитить систему водоснабжения в жилом доме от гидроударов.

Кроме того, жидкость, хранящаяся в таких устройствах, может быть использована в случае временного прекращения подачи воды. Систему водоснабжения также можно защитить от гидроударов, установив специальные заслонки в трубе подачи холодной или горячей воды.

Самовольная установка любых устройств в системе центрального отопления строго запрещена. Чтобы защитить свой дом от гидроударов, следует разрешить специалисту из компании по управлению зданием прийти во время пробного запуска системы отопления.

Если своевременно устранить все воздушные пробки из радиаторов и труб, то можно не беспокоиться о гидроударах, поскольку приняты все необходимые меры для их предотвращения в котельной и при подаче теплоносителя в дом.

Для снижения риска утечек в системе горячего водоснабжения также рекомендуется заменить вентили на болтовые конструкции и использовать современные материалы труб, которые позволяют наиболее эффективно бороться с избыточным давлением в системе трубопроводов.

Использование компенсаторов

Деформационные швы представляют собой цилиндрические емкости с пружиной в центре. Одна сторона пружины упирается в верхнюю часть цилиндра, а другая — в пластиковый скользящий диск.

Когда давление в системе повышается, вода сжимает пружину и давит на диск. Когда давление падает, пружина восполняет потерю давления благодаря своей упругости.

Бак и компенсатор разделены эластичной мембраной. Одна часть заполнена воздухом, а другая пуста. Воздух нагнетается под соответствующим давлением. Как правило, давление составляет 3 бар.

При необходимости давление можно изменить до желаемого, подключив насос. Обычно это давление на 20-30% выше, чем рабочее давление в системе водоснабжения.

Если в трубах возникает избыточное давление, оно сбрасывается внутрь бака, растягивая гибкую мембрану и уменьшая объем воздуха внутри бака.

Комплексная модернизация

Профессиональный подход предполагает установку высококачественных агрегатов, работа которых полностью направлена на нейтрализацию последствий избыточного давления. Агрегаты следует приобретать только после того, как специалист оценит все параметры системы. Несоответствие рабочих характеристик оборудования и системы отопления может привести к преждевременному выходу из строя дорогостоящих компонентов.

Внедрение амортизаторов

Имеющиеся сегодня гидравлические аккумуляторы и абсорберы могут одновременно выполнять несколько важных функций. Они не только накапливают жидкость, но и удаляют ее излишки из системы и помогают предотвратить различные нежелательные явления. Аккумуляторы давления выполняют все функции компенсатора. Они устанавливаются только в направлении основного потока воды на тех участках отопительного контура, где особенно вероятно внезапное падение или повышение уровня измеряемого давления.

Аккумулятор давления фактически представляет собой большую стальную колбу, в которую легко помещается до 35 литров жидкости. Они состоят из двух секций, разделенных прочной резиновой или каучуковой перегородкой. При повышении давления все скачки давления перенаправляются в резервуар. Изгибая задействованную мембрану в момент резкого увеличения значения, специалистам удается добиться эффекта принудительного расширения в контуре.

Демпфирующие элементы изготовлены из термостойкой армированной резины или гибкого пластика. Для достижения желаемого эффекта достаточно длины изделия 35 сантиметров. Если трубопровод длинный, длина секции демпфера должна быть увеличена как минимум на 12 см.

Амортизирующие приспособления

В качестве бамперов можно использовать вставки из армированного пластика или термостойкой резины.

Эти вставки способны как расширяться, так и сжиматься при резких изменениях давления, тем самым снижая напряжение в водопроводных трубах.

Если произойдет удар водой, секция растянется, и сила удара будет частично поглощена. Рекомендуемая длина составляет от 20 до 40 сантиметров. Они должны быть вставлены до источника гидроудара.

Защитный термостат

Термостат также служит для защиты от гидроударов. Он имеет пружинный механизм между клапаном и головкой термостата.

Когда давление увеличивается, пружинный механизм срабатывает и не дает клапану полностью закрыться. Как только давление снижается, клапан плавно закрывается.

Важно: Всегда устанавливайте термостат только в направлении, указанном стрелкой на корпусе термостата.

Возможность шунтирования

Если вы хорошо разбираетесь в термостате, вы можете установить байпас с отверстием 0,2 — 0,4 мм или сделать отверстие такого же диаметра.

Основная функция этого элемента — плавное снижение давления в случае перегрузки Устанавливается в направлении потока воды.

Защитный (предохранительный) клапан

предохранительный клапан

Эти устройства работают очень просто. Если давление в местах установки предохранительных клапанов выше допустимого. Клапан открывается, и давление быстро сбрасывается. Когда давление падает до нормального значения, клапан медленно закрывается.

Он также защищает насос или насосный агрегат в случае аварийной остановки, например, при отключении питания. Он устанавливается после обратного клапана, в ответвлении трубопровода, рядом с насосом.

Гидроудар в системах водоснабжения — частое явление. И если система не проверяется регулярно и не принимаются меры. Гидроудар может привести к серьезным повреждениям.

Что такое компенсатор гидроудара: виды, конструкция, принцип работы

Существует два типа компенсаторов гидроударов: мембранный тип и тип пружинного клапана. Они выполняют одну и ту же функцию: отводят излишки жидкости и тем самым снижают нагрузку на другие компоненты системы. Поскольку эти устройства имеют небольшие размеры, они защищают те устройства, которые находятся в непосредственной близости.

Как устроен и работает мембранный компенсатор

Мембранный компенсатор давления представляет собой емкость, разделенную на две части гибкой мембраной. Одна часть заполнена воздухом, другая обычно пуста. Воздух в заполненной части нагнетается под определенным давлением. В этой части корпуса находится золотник (ниппель) для проверки/нагнетания давления. Продукция поставляется с завода с начальным давлением 3 бар. Это «стандартное» значение для большинства одноэтажных систем отопления жилых домов. Если давление необходимо изменить, к ниппелю подключается насос и доводится до требуемого значения. Это значение на 20-30% выше рабочего давления рассматриваемой системы. Но это должно быть значительно ниже предела пропускной способности самого компенсатора.

Пока давление в системе не превышает давление в этой части резервуара, ничего не происходит. При возникновении гидроудара повышенное давление растягивает мембрану, и часть жидкости вытекает в бак. По мере нормализации ситуации гибкая мембрана стремится вернуться в свое нормальное состояние, выталкивая жидкость обратно в систему. В результате всплеск напряжения сглаживается.

Особенности пружинного гасителя гидроудара

Второй тип амортизатора работает по тому же принципу: жидкость поступает в сосуд при повышении давления. Однако доступ к сосуду перекрыт пластиковым диском, который удерживается на месте пружиной. Сила пружины определяет давление, при котором жидкость начинает поступать внутрь. Настроить его невозможно (по крайней мере, регулируемых моделей пока не найдено), поэтому необходимо выбрать устройство с подходящими параметрами.

Принцип работы этого демпфера аналогичен описанному выше. Пока давление в системе в норме, пружина прижимает диск к корпусу. При возникновении гидроудара он сжимается, и вода поступает в корпус. По мере уменьшения давления оно становится меньше упругости пружины. Она постепенно сжимается, выталкивая жидкость обратно в трубу.

Как видите, оба устройства работают по схожему принципу. Пружинные модели считаются более надежными, поскольку рабочие части (металлическая пружина и прочный пластик) менее подвержены износу. Но диафрагмы также изготавливаются из материалов, которые не теряют своей эластичности в течение длительного времени. Дополнительным преимуществом является то, что давление, при котором мембрана начинает растягиваться, может быть задано. Недостатком, однако, является необходимость регулярно проверять давление и при необходимости подкачивать его.

Другие способы борьбы с гидроударом

Один из вариантов нейтрализации гидроударов, о котором уже сообщалось, — плавное закрытие клапанов. Но это не панацея и не удобно в наше стремительное время. А есть бытовые приборы, их нельзя научить. Хотя некоторые производители учитывают этот момент и делают последние модели с клапаном, который медленно закрывает воду. Именно поэтому компенсаторы и нейтрализаторы становятся столь популярными.

Можно использовать и другие методы борьбы с гидроударами:

• При установке или реконструкции водопроводной или отопительной системы вставьте кусок гибкой трубы перед источником гидроудара. Это армированная термостойкая резина или пластик PPS. Длина гибкой вставки составляет 20-40 см. Чем длиннее труба, тем длиннее вставка.
• Приобретайте бытовые приборы и запорно-регулирующую арматуру с плавной регулировкой. Когда речь идет об отоплении, часто возникают проблемы с подогревом пола. Не все серводвигатели работают плавно при перекрытии потока. Решение заключается в использовании термостатов/термостатических регуляторов с плавным ходом.
• Используйте насосы с плавным пуском и плавной остановкой.

Главная защита – соблюдение правил эксплуатации

Необязательно знать, что такое гидроудар в системе водоснабжения, если вы знаете, как его предотвратить:

1. Продуйте систему подачи воды перед первым запуском.
2. После зимнего периода, если колодец водоснабжения не использовался, его следует защитить от ледяного взрыва. Для этого в стояк насоса, к которому он подключен, заливается горячая вода.
3. Чтобы избежать воздушной пробки при подключении оборудования после длительного перерыва, можно использовать холодную воду для доведения уровня до рабочего состояния, если температура постоянно выше нуля.
4. Перед запуском насоса убедитесь, что все запорные клапаны открыты.
5. Если конструкция электродвигателя позволяет регулировать поток, воспользуйтесь этим, постепенно увеличивая давление в системе.

Отказы в системе водоснабжения вызываются гидроударами, вибрациями, неправильным монтажом трубопроводов, неправильными расчетами соотношения диаметра и мощности оборудования, в котором циркулирует жидкость. Статистика показывает, что 60% повреждений вызваны систематическими или разовыми скачками давления в трубах.

Что нужно делать для профилактики

1.Периодически проверяйте предохранительный клапан, манометр, вентиляционное отверстие.

2.Проверьте давление в конструкции за мембраной расширительного бачка. При необходимости скорректируйте работу.

3.Проведите тест на утечку, определите степень износа системы.

4.Проверьте запорные клапаны на герметичность.

5.Очистите фильтры в местах скопления ржавчины, песка и т.д.

Профилактическое обслуживание включает в себя простые работы, которые стоит выполнять, чтобы при необходимости можно было провести мелкий ремонт.

Профилактические работы должны проводиться в комплексе для устранения гидроударов и продления срока службы трубопроводной системы.

Проведение профилактических работ

Помимо строгого соблюдения правил эксплуатации трубопровода, можно также своевременно принимать профилактические меры. Ведь все процессы в контуре водоснабжения или отопления взаимосвязаны. Гидроудар — это лишь предельное повреждение, которое может иметь негативные последствия, если техническое состояние трубопроводной системы неудовлетворительное.

Вибрации и изменения давления в трубопроводной системе способствуют образованию микротрещин в металлической конструкции. Дефекты, образующиеся со временем в случае гидроудара, сразу видны в местах повышенного внутреннего напряжения: механические соединения, изгибы и сварные швы.

Профилактика заключается в балансировке системы отопления после ее установки или ремонта в частном доме.

Основной комплекс работ, выполняемых во время профилактики

• Функциональное тестирование группы безопасности, такой как предохранительный клапан, воздухоотводчик и манометр;
• Периодически проверяйте давление за мембраной расширительного бака и регулируйте его, если оно неудовлетворительное;
• тестирование системы на наличие утечек и проверка износа труб;
• контроль положения запорной и регулирующей арматуры на предмет утечек;
• регулярно проверять фильтры, в которых скапливается накипь, песок и частицы ржавчины, и, при необходимости, очищать и промывать компоненты;

Профилактическое обслуживание для поддержания сантехнической и отопительной системы в хорошем рабочем состоянии включает в себя простые виды работ. Однако их не следует игнорировать. Это может привести к значительным затратам времени и денег на полный ремонт.

Перечисленные меры защиты наиболее эффективны, когда используются в комбинации. Однако, применяя комплексный подход к решению проблемы, вы сможете нейтрализовать негативные последствия и тем самым продлить срок службы системы.