Трубопровод отопления и водоснабжения часто издает странные звуки, но на них не всегда обращают внимание. Щелчки, стуки, хлюпанье – все это признаки гидравлического удара. А что такое гидроудар в системе водоснабжения причины и последствия явления – об этом стоит поговорить подробнее. И еще узнать меры предупреждения неприятности.
Гидроударом называется кратковременное мощное повышение давления жидкости, которая циркулирует в трубах. Давление увеличивается из-за изменения скорости течения.
Знак изменения давления влияет на тип гидроудара:
- положительный – при котором давление повышается вследствие резкого закрытия задвижки или включения насосного агрегата;
- отрицательный – при котором давление увеличивается из-за остановки насоса.
По законам физики, даже при резком закрывании крана, вода продолжает движение. Останавливается только поток, ближайший к вентилю, остальные слои продолжают течь. Столкновение остановившегося и движущегося слоев и вызывает повышение давления. Если представить, что перед движущейся толпой резко закрыли вход, то первые ряды уже остановились – следующие на них натыкаются, продолжая идти, получается давка. Вода действует также, отчего возникает гидравлический удар.
Давление повышается в моментальном режиме, уровень возрастает на несколько десятков атмосфер. Последствий избежать не удастся.
Теория гидроудара
Возникновение явления возможно только по причине отсутствия компенсации перепадов давления. Скачок в одном месте вызывает распространение силы по всей протяженности трубопровода. Если в системе есть слабая точка, материал может деформироваться или разрушается полностью, образуется дыра в системе.
Впервые эффект был обнаружен в конце XIX века российским ученым Н.Е. Жуковским. Он же вывел формулу, по которой следует рассчитывать период времени, необходимый для закрывания крана, чтобы избежать неприятных последствий. Формула выглядит так: Dp = p(u0-u1), где:
- Dp – увеличение давления в Н/м2;
- p – плотность жидкости в кг/м3;
- u0, u1 – средние показатели скорости воды в трубопроводе до и после закрывания кранов.
Чтобы знать, как доказать гидроудар в системе водоснабжения, необходимо знать диаметр и материал трубы, а также степень сжимаемости воды. Все расчеты проводятся после установления параметра плотности воды. Она различается по количеству растворенных солей. Определение скорости распространения гидравлического удара производится по формуле c = 2L/T, где:
- c – обозначение скорости ударной волны;
- L – длина трубопровода;
- T – время.
Простота формулы позволяет быстро выявить скорость распространения удара, который, по сути, является волной с колебаниями заданной частоты. А теперь о том, как выяснить колебания за единицу времени.
Для этого пригодится формула M = 2L/a, где:
- M – продолжительность цикла колебаний;
- L – длина трубопровода;
- a – скорость волны в м/с.
Упростить все расчеты позволит знание показателей скорости ударной волны при ударе для труб из самых популярных материалов:
- сталь = 900-1300 м/с;
- чугун = 1000-1200 м/с;
- пластик = 300-500 м/с.
Теперь нужно подставить значения в формулу и просчитать частоту колебаний гидроудара на участке водопровода заданной длины. Теория гидроудара поможет быстро доказать возникновение явления и предупредить возможные риски, планируя строительство дома или замену водопроводной, отопительной системы.
Причины возникновения гидроудара
Самая главная причина – резкое закрытие запорной арматуры. Если вода течет тонкой струйкой, риск минимальный, но при резких открываниях/закрываниях крана, опасность максимально повышается.
Почему еще происходит гидроудар в системе водоснабжения:
- При резких включениях мощных насосов. Возникает при нестабильности электроснабжения объектов, оснащенных мощными насосными станциями.
- При наличии воздушных пробок в системе водоснабжения, отопления. Поэтому прежде, чем подключать в эксплуатацию замкнутые системы с жидким носителем, следует предварительно согнать воздух.
Сегодня гидроудары считаются самыми распространенными факторами выхода из строя систем водоснабжения. Связано это с появлением новой запорной арматуры, не требующей долгих поворотов вентиля (крана) для открывания/закрывания воды.
Стоит знать! Особенно опасно перекрывать мощные струи воды – даже при исправной системе водопроводов, это рано или поздно приведет к гидроудару.
Возможные последствия гидроудара и его опасность
Распознать признаки явления можно по посторонним звукам в системе: щелчки, стуки, схлопывания. Также помогут визуальные признаки: подтекающие краны, смесители, обжимные фитинги-соединители с резиновыми прокладками.
Когда система водоснабжения подвергается частым гидроударам даже слабой силы, прокладки, уплотнители выдавливаются первыми. Нарушение герметичности системы может привести к появлению очагов деформации и разрыву труб.
В результате повышения давления нарушается подача воды. Но это не единственная неприятность. Если гидроудар привел к полному разрыву трубы, например, в многоквартирном доме, все строение остается без воды. Поток жидкости портит имущество владельцев квартиры, затапливаются соседи нижних этажей. В итоге – работы по ремонту и восстановлению нескольких объектов жилья.
Гидроудар в системе горячего водоснабжения грозит кроме окончательной порчи имущества, ожогами. Опасность грозит при разгерметизации системы отопления, где носитель поддерживает температуру +70С и постоянно находится под давлением. Разрыв батареи или трубопровода в зимний отопительный сезон выведет из строя систему. Морозы доделают разрушительное дело – трубопровод придется менять.
Методы борьбы и предотвращения гидроударов в системе
Скачки давления в системах вызывают до 60% всех аварий на трубопроводе. Особой опасности подвергаются старые и длинные трубопроводы. Изношенные системы имеют много слабых точек, где минимальный скачок давления воды спровоцирует разрыв. И еще один факт – чем длиннее и прямее труба, тем сильнее будет гидроудар. Связано это с тем, что в длинных трубах помещается больше воды, а значит, масса носителя велика и способна вызвать сильнейший перепад давления.
Совет! Если частный дом оснащен шаровыми кранами, соблазн быстрого включения-выключения велик. Одно движение поворота и кран закрыт. Делать этого категорически нельзя. Результат резкой остановки жидкости скоро проявится в выдавливании резиновых уплотнителей, а затем в разрыве системы.
А есть ли защита от гидроудара в системе водоснабжения квартиры, частного строения? Да. Первая и главная – не испытывать систему на прочность резкими переключениями давления. Разберем еще несколько вариантов, как избежать гидроударов в системе водоснабжения.
Плавное закрытие крана
Самый простой способ предупредить неприятность. Закрывать вентиль нужно плавно, без рывков. Если запорная арматура тугая, допустимо перемещать рукоятку небольшими рывками. Действие применительно как к бытовым, так и промышленным кранам.
Гидроудар при закрытии все равно будет, но один мощный разбивается на несколько маломощных. Энергия воздействия на трубопровод при однократном резком движении разбивается на несколько небольших, при этом перепады давления успевают компенсироваться, за счет чего снижается опасность выхода системы из строя.
Амортизирующие устройства
Для защиты трубопроводов с термостатами применяются амортизаторы. Это эластичные части трубы, которыми заменяется жесткая деталь перед точкой монтажа клапана термостата. Материал для амортизирующего устройства: каучук с высокими качествами термостойкости или же армированный пластик. Свойство растягиваться и принимать на себя силу повышенного давления помогает избежать гидроудар.
Принцип простой: при повышении давления мягкая часть трубы расширяется в диаметре, работая как гаситель, таким образом давление перед закрытым клапаном снижается. Чтобы предупредить гидроудар, хватает отрезка трубы 20-30 см, если система очень длинная, эластичный амортизирующий элемент можно увеличить до 40 см.
Шунтирование
Потребуется ручная доработка термоклапанов. Пригодится знание конструктивных особенностей, иначе элемент можно повредить Шунт – это тонкая трубочка диаметра 0,2-0,4 мм, которую вставляют в клапан в направлении движения жидкости. Шунт не влияет на функциональность системы при работе, но при скачках давления стравливает его в трубопровод за клапаном.
Совет! Шунтирование поможет, если стоит задача, как убрать гидроудар в системе водоснабжения новых трубопроводов. Ветхие трубы с коррозией не шунтируют, ржавчина быстро забивает отверстие. В этом случае вместо установки трубочки хватает высверленного отверстия нужного диаметра.
Защитные термостаты
Это специальные приборы, которые дополнительно снабжены защитой от гидроударов. Выглядит защита как пружина, смонтированная в точке соединения клапана и термоголовки. Свойство защиты описывается в технической документации.
Принцип работы простой – при скачках давления пружина растягивается, что мешает клапану плотно закрыться. Избыточное давление сбрасывается также в участок трубы за клапаном. При нормализации давления, клапан закрывается.
Совет! Монтаж термостатов, имеющих защиту от гидроударов, должен производиться в направлении, указанном стрелкой на корпусе.
Предохранительные клапаны
Простой предохранительный клапан от гидроудара работает по системе сброса давления. Ставится предохранительный клапан в зонах, наиболее подверженных опасности гидроудара. Приборы могут работать как самостоятельно, так и принимать команды контроллера.
В последнем случае контроллер должен управлять всей работой системы и иметь данные о давлении на всей протяженности трубопровода. При повышении уровня давления в зоне установки клапана, устройство открывается и сбрасывает излишки воды наружу. Как только давление снижается, клапан закрывается и принимает исходное положение.
Компенсаторы
Применяется компенсатор гидроударов во внутренних системах водоснабжения, отопления. Прибор выглядит как резервуар, разделенный на две части мембраной из резины, каучука. Нижняя часть соединяется с водопроводом, поэтому там постоянно находится вода. В верхней – воздух под давлением. Если компенсатор является элементом отопительной системы, то монтируется в зоны высокого риска появления гидроударов.
Принцип работы: при увеличении давления жидкий носитель давит мембрану аккумулятора, воздух сжимается, мембрана смещается. Увеличение объема резервуара способствует компенсации избыточного давления. Как только скачок устраняется, мембрана принимает исходное положение.
Приборы автоматического регулирования
Применяются агрегаты в системах, оснащенных насосами. Чем мощнее стоит насос, тем сильнее будет гидроудар. Уровень повышения давления определяется скоростью двигателя, при подаче напряжения электропривод запускается мгновенно. Единственная возможность избежать гидроудара, сделать наращивание оборотов плавным. Применение приборов автоматического регулирования позволяет воздействовать на частотные преобразователи и устройства плавного запуска.
Изменение частоты, как и постепенный запуск двигателя в работу, минимизирует риск возникновения гидроударов. Частотные преобразователи к тому же регулируют производительность насоса с поддержанием оптимального режима работы оборудования.
Зная, что такое гидроудар, последствия явления, и как устранить неприятность, нелишним будет модернизировать трубопровод или хотя бы избегать резкого закрывания вентилей, кранов. Приборы стоят недорого, служат долго и продлят срок эксплуатации всей системы водопровода, отопления.
По статистике около 60% всех разрушений (прорывов) трубопроводов возникают из-за гидроудара, который представляет собой кратковременный, резкий и значительный скачок давления в трубе, возникающий в результате внезапного изменения скорости потока жидкости. Обычные признаки, сопровождающие эту серьезную неприятность – щелчки, стук и прочий шум, который возникает в коммуникациях, снабжающих нас водой и теплом. Многие даже не обращают на них внимания, а ведь гидроудар в системе водоснабжения приводит к повреждению оборудования, появлению трещин, расколу труб. Предотвратить аварийную ситуацию поможет четкое соблюдение правил эксплуатации трубопроводов и проведение модернизации инженерных сетей.
Природа гидроудара, возможные причины
Владельцы частных домов с неграмотно устроенными инженерными коммуникациями часто слышат характерное пощелкивание и стук, которые сигнализируют о том, что в замкнутой системе произошло кратковременное резкое повышение давления в результате внезапного прекращения движения жидкости по контуру или внезапного возобновления ее циркуляции.
Когда поток жидкости, двигающийся с определенной скоростью, сталкивается с преградой (воздухом или запорной арматурой), скорость его меняется не сразу, а вот объем быстро увеличивается, давление растет и иногда достигает 10 и более атмосфер. Если «излишкам» деваться некуда, то возникает риск разрыва трубы.
Возможные причины гидроудара:
- запуск, остановка и поломка насоса или его аварийное отключение;
- воздух в системе;
- резкая остановка потока жидкости в контуре, вызванная быстрым открытием-закрытием запорной арматуры: кранов, задвижек и т.д.
Последняя причина наиболее типична с тех самых пор, как вентильные краны, с их плавным ходом, заменили более современные и «резкие» шаровые собратья.
В случае если из системы не выведен воздух, то при открытии шарового крана происходит столкновение воздушной массы и практически несжимаемой жидкости, в итоге значение давления может возрасти до нескольких десятков атмосфер. Такая регулярная «проверка на прочность» очень негативно сказывается на состоянии системы в целом и труб в частности, итог предсказать нетрудно.
Заводушенность системы отопления - нередкая проблема. О том, как спускать воздух из батарей, узнаете в нашей статье: .
Неприятные последствия и методы защиты от гидроудара
Барьер, неожиданно возникающий на пути потока жидкости, формирует давление, которое, теоретически, может расти бесконечно. При этом жесткие элементы системы испытывают сильнейшие нагрузки и постепенно или резко разрушаются.
Последствия гидроудара могут быть плачевными, особенно для старых трубопроводов
Аварии, которые вызывает гидроудар в системе отопления, сопровождаются рядом характерных неприятностей:
- разрушением трубопроводов и оборудования тепловых сетей;
- разрывом отопительных приборов;
- ожоговым травматизмом;
- длительным прекращением тепло- и водоснабжения;
- затоплением жилища и порчей имущества.
Наиболее уязвимы для гидравлических ударов длинные трубопроводы, например, теплый пол. Чтобы обезопасить «подпольную» систему, ее оснащают термостатическим клапаном, установку которого нужно доверить хорошим специалистам, иначе появится еще один фактор риска в системе.
Грамотная защита систем отопления или водоснабжения от гидроударов направлена на снижение их интенсивности и нейтрализацию воздействия избыточного давления.
Без резких движений
Самый простой способ обезопасить себя от гидроудара – плавное включение и выключение запорной арматуры. Этот нюанс четко прописан в нормативах по эксплуатации объектов централизованного водоснабжения и теплосетей. Правило без каких-либо оговорок можно распространить и на автономные сети.
Суть в том, что плавное включение и отключение растягивают во времени процесс повышения давления. Энергия гидроудара действует не всей своей силой за раз, а распределяется на несколько временных отрезков. При этом, хоть суммарная сила удара и остается прежней, но мощность уменьшается.
Вариант с использованием автоматики
Плавный запуск и остановку инженерной системы можно вполне доверить автоматике. Насосы с автоматической регулировкой оборотов электродвигателя плавно поднимают давление в трубах после запуска, и так же планомерно действуют в обратном порядке. Программное оборудование не просто отслеживает изменение давления, но и совершает автоматическую регулировку напора.
Наилучший эффект дает комплексная модернизация системы, которая поможет предотвратить гидроудар в трубах. Она включает в себя ряд различных мероприятий.
Компенсаторы гидроудара, демпферы, гидроаккумуляторы
Важным элементом в системах отопления и водоснабжения является компенсатор гидроудара (он же демпфер, он же ) – устройство, которое выполняет сразу три важных задачи: накапливает (аккумулирует) жидкость; принимает избыток жидкости из системы, тем самым способствует снижению давления в ней; соответственно, способствует гашению гидроудара, если он возникает.
Компенсатор гидроудара (демпфер) устанавливают в самых «опасных» местах
Компенсатор представляет собой герметичный стальной бак с эластичной мембраной и встроенным воздушным клапаном. Объем может быть как совершенно незначительным, так и довольно большим.
Интересно! В Европе, если в сети не установлен гидрокомпенсатор, гарантия на бытовую технику, например, стиральную машинку, бойлер или посудомоечную машину, не выдается.
Для защиты насосной станции, в случае внезапной остановки насоса, например, применяют специальный клапан защиты от гидроудара диафрагменного типа с жестким уплотнителем. Он приводится в действие давлением жидкости и имеет очень полезную функцию быстрого сброса давления. Устанавливают его после обратного клапана, на отводе от трубопровода, рядом с насосом.
Клапан является надежным предохранителем в системах, находящихся под давлением.
Установка амортизирующего устройства
Установка амортизирующего устройства (трубы из пластика или термостойкого каучука) по направлению циркуляции жидкости, перед термостатом, является эффективным методом защиты. Эластичный материал самопроизвольно гасит энергию гидроудара. Достаточная длина – 20-30 см, для очень длинного трубопровода амортизатор можно увеличить на 10 см.
Шунтирование в домашних условиях
Тот, кто хорошо знаком с конструкцией термостата, может установить в терморегулирующем клапане шунт с просветом 0,4 мм или просто проделать отверстие такого же диаметра. При нормальном режиме работы, подобное нововведение никак не отразится на системе, а вот при перегрузках плавно снизит давление.
Важно! Шунтирование как метод защиты от гидроудара применим лишь к автономным сетям с новыми трубами. Осадок и ржавчина центральных коммуникаций делают его совершенно неэффективным.
Термостат с суперзащитой
Иногда применяют термостат со спецзащитой от гидроудара. Подобные устройства имеют пружинный механизм, установленный между клапаном и термоголовкой. При избыточном давлении пружина срабатывает и не позволяет клапану полностью закрыться, как только мощность гидроудара снижается, клапан плавно закрывается. Устанавливают такой термостат строго по направлению стрелки на корпусе.
Гидроудар в системах водо- и теплоснабжения – явление довольно частое и опасное, но существует немало способов, с помощью которых можно нейтрализовать неприятные последствия этого явления и продлить срок жизни бытовой техники и труб.
Причиной возникновения гидравлических ударов в системе водоснабжения становится свойство воды –ее несжимаемость. Напор воды из кухонного крана можно закрыть быстрым поворотом рукоятки. Сопротивляясь о возникшее препятствие, вода создает упругую обратную силу. При этом воде некуда деваться, так как труба герметична. Ее энергия сталкивается с инерционным потоком воды. При таком столкновении гидроудар в системе водоснабжения определяется тем, что энергию потока воды невозможно поглотить ее сжатием. В небольших трубопроводах такие процессы являются незначительными.
Заметно такое явление проявляется при значительных скоростях воды в трубах, прочном трубопроводе большого диаметра и резком закрытии прохода на некотором участке трубы. Гидроудары в системах могут уменьшаться при использовании эластичных материалов для труб или установкой специальных компенсаторов. Такие удары могут сглаживать воздушные пробки, оказавшиеся в системе. Но в любом случае сила толчка останется неизменной, кроме того, что ее действие снизится.
Этого достаточно для предохранения повреждений в системе трубопроводов. Только принцип сглаживания сильного удара воды заключен в основе многих защитных сооружений, а также оборудования.
Главным способом предотвращения гидравлических ударов считается уменьшение скорости закрытия потока воды, а также способы уменьшить давление в системе водоснабжения. Для таких целей используют задвижки с удлиненным штоком. Это позволяет замедлить процедуру перекрытия напора воды. Но для аналогичного оборудования требуется увеличение проходного диаметра системы труб.
Предотвратить гидравлический удар можно посредством модернизации напорного контура, его переделки. Одним из методов решений стало подключение в жесткую систему труб элемента, изготовленного из эластичного материала – металлопластика или пластика. Для создания требуемого результата необходимо около 400 мм этого материала. Также, на прямолинейный участок трубы устанавливают специальный компенсатор в форме «П», что тоже снижает скоростной поток воды. В системе горячей воды аналогичную роль может играть полотенцесушитель.
Наиболее прогрессивным способом защиты является обратный клапан в системе водоснабжения, который пропускает некоторый объем воды при сильном и внезапном повышении давления. Ввиду этого уменьшается нагрузка на оборудование и материал системы трубопроводов. Важным фактором является регулировка функции этого клапана, когда он будет начинать функционировать. При очень большой характеристике открытия гидроудары предотвратить очень сложно.
Особенности защитных устройств
В локальных современных системах водоснабжения для загородных домов защита от гидравлических ударов накладывается на гидравлические аккумуляторы различных видов и устройств. Обычно такие емкости уже имеются в комплекте станции насосов. Сам гидроаккумулятор чаще всего изготавливается в форме бака объемом более 30 литров. Внутри он разделен прочной каучуковой мембраной на две части – водяную и воздушную.
В первую половину под высоким давлением закачивается периодически вода. В другую половину закачивается воздух под заданным давлением. В таком случае гидравлические удары в системе водоснабжения также сбрасываются в данный бак. После того, как напор воды нормализуется, упругая перегородка выдавливает деформирующую ее воду назад в трубопроводы.
Практически становится видно, что использование только гидравлического аккумулятора является довольно эффективной защитой от гидроударов в напорной системе водоснабжения.
Видео: Пример возникновение гидроудара
Если вы часто слышите какие-то щелчки и удары в водопроводных трубах, это, скорее всего, возникающие при закрытии кранов гидроудары в системе водоснабжения. Явление очень распространенное, и часто приводящее к частичному или полному выходу системы из строя.
Остаться на какое-то время без воды – это ещё не самая большая проблема. Хуже, если прорыв случается в отсутствие хозяев, вызывая потоп в вашей, и нижерасположенных квартирах. Поэтому знать, почему возникает гидроудар, что это такое и как его предотвратить, должен каждый собственник жилья.
Природа возникновения гидроудара
Для начала, давайте разберемся, что такое гидравлический удар. Все просто: это резкий скачок давления воды в трубах в ту или иную сторону.
- Когда давление резко повышается при включении насоса или перекрытии крана, сначала возникает положительный гидроудар, так как вода по инерции продолжает течь с прежней скоростью, но встречает на своем пути внезапно возникшее препятствие. При этом в области непосредственно около препятствия (например, запорной арматуры (см. )), образуется избыточное давление на стенки трубы. Воде деваться некуда, сжимается она плохо, поэтому стенки трубы растягиваются.
- Столкнувшись с преградой, водяной поток отбрасывается назад и сталкивается с волной, все ещё текущей навстречу. Опять-таки, при этом оказывается давление на стенки герметичного трубопровода.
- При резком оттоке водяной массы от преграды, рядом с ней образуется область пониженного давления, в которой стенки трубы теперь уже сжимаются. Это отрицательный гидроудар.
Ударная волна затихает не сразу, она накатывает и отступает несколько раз с уменьшающейся силой и амплитудой. Все это происходит за доли секунды, в течение которых трубы испытывают попеременно то положительную, то отрицательную нагрузку.
Есть и другие причины, вызывающие гидроудар. Это воздушные пробки в трубопроводе, резкие повороты или сопряжения труб разных диаметров, резкие включения насоса. Любая преграда на пути скоростного потока жидкости, изменяет её объем и, как следствие – давление.
Последствия и способы предотвращения гидроударов
Теперь давайте посмотрим, к чему могут привести частые гидравлические удары в домашней системе водопровода, как определить, что они есть, и как их устранить.
К чему может привести резкое повышение давления в трубах
Начнем с того, что первым признаком возникновения гидроударов является шум в системе: стук, щелчки, глухие удары. Определить их можно и по визуальным признакам. Это, в первую очередь, текущие краны и смесители, а также обжимные фитинги-соединители с резиновыми прокладками.
Когда на водоснабжение дома гидроудары воздействуют с достаточной силой, эти прокладки и уплотнители выдавливаются первыми. Герметичность системы нарушается.
Для справки. Скачки давления могут вывести из строя и счетчики воды, манометры и другие контрольно-измерительные приборы.
Но самое неприятное — это разрыв трубопровода. Слабые толчки ему не страшны, а вот регулярное воздействие мощных ударов, может привести к разгерметизации даже нового водопровода.
Разрыв трубы в результате гидроудара
Одним словом, подобные явления серьезно влияют на целостность трубопроводов и срок их безаварийной службы. Подчас мы своими руками создаем себе проблемы, доверяя монтаж водопровода неквалифицированным специалистам, или занимаясь им самостоятельно без знаний и опыта.
Обратите внимание! Результатом могут стать затопление квартиры, порча мебели и бытовой техники, серьезные затраты на восстановление системы водоснабжения. А иногда и серьезные травмы и ожоги, если происходит прорыв трубы отопления или подачи горячей воды.
Что делать, чтобы исключить гидроудары и их последствия
Защита от гидроудара в системе водоснабжения квартиры, может производиться разными способами. Но первое, что нужно сделать, это провести ревизию всей системы на предмет обнаружения протечек, слабых мест и вообще — возраста и пригодности трубопровода к эксплуатации.
Старые трубы лучше полностью заменить на новые пластиковые, со сварными соединениями. Это самый надежный и долговечный вариант.
Совет. Если смонтировать систему из труб большего диаметра, чем прежде, это значительно ослабит силу гидроударов за счет снижения скорости потока.
Теперь предлагаем изучить несколько способов, как убрать это явление или ослабить его воздействие на вашу водопроводную систему. Одни из них пригодятся в квартирах, другие в загородных домах с автономным снабжением. Но большинство – универсальны.
С них и начнем:
- Замена кранов . Большинство смесителей в наших домах имеют шаровую конструкцию, которая позволяет перекрывать воду одним движением. Это очень удобно для потребителя, но не очень хорошо для системы, потому что именно резкое возникновение препятствия на пути потока приводит к скачку давления. Если заменить шаровые краны вентильными, давление в трубопроводе при их закрытии будет меняться постепенно, и более растянуто во времени.
- Установка амортизаторов . Это может быть специальная резиновая вибровставка, либо эластичный шланг из пластика или каучука, врезанный в трубопровод на одном из участков. При возникновении ударной волны, амортизаторы растягиваются или сжимаются в зависимости от того, повысилось давление в системе или понизилось, и моментально гасят её. Их эластичные стенки при этом не деформируются — в отличие от жестких стенок труб.
- Установка компенсаторов . Это вкручиваемые в трубопровод пружинные детали, принимающие избыточное давление на себя, и уменьшающие вибрацию и шум. Расположенная внутри воздушной камеры стальная пружина, соединена с пластиковым диском. Когда давление в трубе повышается, диск давит на пружину, заставляя её сжиматься и освобождать место для погашения ударной волны.
На устройстве таких компенсаторов и правилах их монтажа, стоит остановиться подробнее.
На следующей картинке можно увидеть устройство детали в разрезе, где:
- 1 – крышка корпуса;
- 2 – пружина;
- 3 – уплотнительное кольцо;
- 4 – пластиковый диск;
- 5 – нижняя часть корпуса;
- 6 – зажимное кольцо;
- 7 – уплотнение.
Компенсатор гидроударов во внутренних системах водоснабжения FAR НР 1/2″
На приведенных выше схемах, показаны примеры правильной установки компенсаторов. Они могут монтироваться горизонтально или вертикально, на коллекторах холодной и горячей воды, либо на любом участке трубопровода, ведущего к конечной точке потребления воды.
Главное – не допускать застоя воды у входа в компенсатор, иначе в системе могут начать размножаться бактерии. По этой причине, инструкция не допускает его установку в верхней части стояка.
Что касается технических характеристик, то у данного конкретного устройства они следующие:
Это те параметры, по которым подбирается устройство. Они могут отличаться.
Если ваше жилище снабжается водой из автономного источника с помощью насосного оборудования, для предотвращения гидравлических ударов можно использовать следующие методы:
- Установка гидроаккумулятора (см. ). Он входит в состав насосных станций и представляет собой бак с резиновой мембраной, делящей его на две камеры – воздушную и водяную. При гидроударе избыток воды будет сбрасываться в этот бак, пока давление в системе не нормализуется.
- Использование , автоматически регулирующим его работу и обеспечивающим плавный пуск и остановку. При этом резкое повышение давления, которое и приводит к гидроудару, исключается.
Это самые распространенные методы, позволяющие надежно защитить внутридомовую систему водоснабжения от деформации и разрушения.
Заключение
Согласно статистике, больше половины аварий на трубопроводах возникает не из-за коррозии или усталости материалов. Их причиной становятся гидроудары в системе водоснабжения. Но, как вы уже убедились, их вполне можно избежать, если сразу монтировать систему по всем правилам, и оснащать её специальными устройствами, гасящими ударную волну.
Что может произойти, если этого не сделать, смотрите на видео в этой статье.
Явление гидравлического удара уже давно привлекало внимание многих ученых разных страх.
Особый интерес к этому вопросу в свое время проявил ученый Н.Е. Жуковский. Его работа, рассказывающая о природе возникновения гидроудара, считается по праву классической. С началом внедрения электронно-вычислительных машин произошел явный прогресс в методике вычисления гидравлического удара. Методика проведения расчетов значительно улучшилась.
Каждому из нас знакомы возникающие иногда щелчки и стуки в трубах системы отопления. Это может быть связано с тем, что стали все чаще отключать электроэнергию. Поэтому вопросу защиты от гидроудара необходимо уделять особое внимание.
В основном же люди не придают этому большого значения и не видят серьезных угроз. Однако последствия данного факта могут быть плачевными.
Гидроудар в системе водоснабжения может привести к повреждению и раскопу оборудования. Кроме этого, возможно образование трещин в трубопроводе. Чтобы избежать аварийных ситуаций, достаточно соблюдать простые правила эксплуатации и модернизации инженерной сети.
Основные причины возникновения
Причины возникновения
Когда в системе водоснабжения происходит резкое, но мощное и непродолжительное повышение давления, тогда и возникают характерные стуки и щелчки в трубах.
Это является следствием того, что жидкость, циркулирующая по контуру, резко приостанавливается, и происходит ее торможение.
Существует несколько причин, которые приводят к возникновению гидравлического удара. Рассмотрим их подробнее:
- В случае поломки насосного агрегата или же его аварийного отключения;
- Когда из контура не выводиться воздух. Перед тем, как включить систему и заполнить его жидкостью, воздух обязательно нужно выпустить через специальные краны;
- Когда вентили, перекрывающие циркулирующий поток, резко закрываются.
Самой распространенной считается последняя причина. Это связано с появлением шаровых кранов. Когда отключалась или запускалась жидкость в контуре, старые устройства обеспечивали плавную подачу и перекрытие.
Это осуществлялось с помощью ритмичного раскручивания крановых бюкс. Винтовые краны считаются более безопасными, так как они не позволяют подниматься давлению выше критической нормы.
Смотрите видео-фильм о причинах возникновения гидроударов и всех процессах, происходящих в это время в трубах:
То же самое происходит в контуре, если перед включением в нем не выведен воздух. Шаровое устройство открывается и, таким образом, возникает столкновение запускаемой жидкости с воздушным потоком.
В данном случае воздух можно сравнить с пневматическим амортизатором. Поэтому, если в своей системе коммуникаций вы услышите хлопки или щелчки, то обязательно обратите на это внимание.
В противном случае может случиться так, что ваша система водоснабжения просто не выдержит давления, так как его уровень может возрасти до отметки нескольких десятков атмосфер.
Демфер как способ защиты
Когда сильный поток воды с большой скоростью движется по коммуникационной системе, то на его пути возникает барьер, в который он врезается. В качестве преграды может выступать либо воздушный столб, либо же запорная арматура.
Столкнувшись с воздухом, происходит сжимание жидкости. Трубы в свою очередь тоже немного растягиваются, что может привести к негативным последствиям.
Когда появились щелчки в трубопроводах
Если в своем доме вы часто слышите щелчки и стуки, то это значит, что ваша инженерная коммуникация организована совершенно неграмотно.
Это возникает из-за того, что большие трубы сопрягаются с трубами, диаметр которых значительно меньше.
Таким образом, когда жидкость циркулирует по контуру с определенной скоростью, то на ее пути возникает преграда, в которую она упирается.
Скорость не меняется, но происходит замедление разгрузки и увеличение объёма жидкости, вследствие чего и увеличивается давление.
В этом месте должна осуществляться разгрузка воды по разным реестрам. Если этого не происходит, то высокое давление может привести к прорыву.
Что будет с системой после гидроудара?
Последствия гидравлического удара — разрыв радиаторов
Как вы уже поняли, барьер, встречающийся на пути движущейся жидкости, создает давление.
Фактически оно не имеет определенных критических значений. Несколько десятков атмосфер может превратиться в гораздо большую величину.
Инерция воды, постоянно воздействуя на систему коммуникаций, может привести к разрушению жестких деталей оборудования, резьбовых соединений и трубопровода в целом.
Больше всего неприятностей гидравлические удары доставляют длинным трубопроводам. Например, «теплый пол» имеет длинные трубы.
Чтобы предотвратить возникновение гидравлического удара в системе, необходимо прикрепить термостатический клапан к «подпольному» отопительному контуру.
Эта деталь выполняет функцию регулирующего устройства. Однако он защитит ваш пол только в том случае, если будет правильно установлен. Если же установка будет произведена неправильно, то термостатический клапан создаст только внеочередную угрозу.
Термостатический клапан монтируется . Когда происходит его перекрытие, то вода еще определенное время продолжает двигаться по инерции.
После клапана расположен участок контура, в котором возникает вакуум. Однако разница давления в нем не выходит за рамки одной атмосферы. Перепады не наносят вред трубопроводу, ведь стандарты оборудования составляют 4 атмосферы. Перекрытие движения потока осуществляется также клапаном, который установлен на выходе из системы.
Смотрите короткое видео, которое наглядно и схематично, на примере резиновой трубки и лейки, покажет что возникает в трубах с воздухом при гидравлическом ударе:
Когда жидкость сталкивается с барьером, то на нее давит следующая порция воды. Таким образом, происходит растягивание, ломка и крушение стенок трубопровода. Напор составляет 10, а иногда и больше атмосфер.
Для того чтобы защитить трубопровод от разовых, или периодических гидроударов, необходимо нейтрализовать их действия или снизить силу.
Способ защиты «плавное перекрытие»
Согласно стандартам эксплуатации теплосетей включать и отключать систему нужно плавно.
Эти правила разработаны не только для промышленных поставщиков, но и для индивидуальных пользователей. Если отключение и включение осуществляется плавно, то возникает замедление во времени гидравлического удара.
Таким образом, действие энергия гидроудара в зоне барьера не является кратковременным.
Происходит перераспределение энергии на несколько отрезков времени. Вследствие этого, мощность удара не такая сильная.
Вывод: Чтобы защитить свой трубопровод от повреждений и разрушений, необходимо плавно повышать и снижать давление, скорость и объём теплоносителя.
Способ защиты «реконструкция»
Для того чтобы не возникало гидравлического удара, необходимо придерживаться определенных правил по реконструкции систем:
- Заменить жесткую трубу перед термостатом куском трубы, сделанной из эластичного пластика или армированного термостойкого каучука.
Эти материалы имеют свойство растягиваться, поэтому будут самостоятельно снижать энергию гидравлического удара, в случае возникновения высокого давления.
Для амортизатора потребуется эластичная труба длиною приблизительно в 20-30 см. Если трубопровод очень длинный, то трубу для амортизатора нужно брать еще на 10 см. длиннее.
- Шунт с просветом до 0,4 мм в терморегулирующем клапане.
Узкая трубка с сечением от 0,2 мм до 0, 4 мм вставляется в термостат со стороны движения жидкости. Можно самостоятельно сделать отверстие заданного диаметра. Если система работает нормально, то шунт никак не влияет на ее функционирование.
В случае, если давление повышается, он способен плавно снизить объём, превышающий критическую норму. Конечно же, привести в действие этот метод можно только тогда, когда вы отлично разбираетесь в конструкции термостата. В противном случае браться за это дело не рекомендуется.
Помните: Метод шунтирования используется только в автономных сетях, где установлены новые трубопроводы, сделанные из качественных материалов. Центральные городские коммуникации имеют много ржавчин и осадков. Все это приведет к быстрому засорению отверстия.
- Термостат со специальной защитой.
Эти устройства имеют специальные пружины, которые находятся между клапаном и термоголовкой. Пружина срабатывает в тот момент, когда повышается давление. Таким образом, она не позволяет клапану полностью закрыться.
Когда сила гидроудара снижается, клапан самостоятельно плавно закрывается. Чтобы правильно установить термостаты с устройством защиты, необходимо обращать внимание на то, куда направлена стрелка на их корпусе. Производить монтировку нужно строго следуя направлению стрелки.
Стоить обратить внимание на то, что не все модели термостатов имеют средства защиты от гидроудара. О том, оснащено ли устройство данной функцией, можно узнать, прочитав техническую документацию, которая прилагается к изделию.
Способ защиты «центробежные насосы»
Центробежный насос
Для того чтобы плавно запускать и останавливать инженерную систему, необходимо использовать центробежные насосы, имеющие автоматическую регулировку.
С помощью автоматики происходит плавное увеличение оборотов электродвигателей насосного оборудования. Кроме этого, давление в трубах после пуска поднимается также планомерно. Такой же механизм действий характерен и для обратного порядка.
Насосы запрограммированы таким образом, что способны самостоятельно наблюдать за изменениями давления, происходящими в инженерных сетях. Регулировка параметров напора осуществляется автоматически.
Природу возникновения гидравлического удара понять не так сложно. Действие происходит в двух случаях:
- Когда не соблюдаются правила использования коммуникаций;
- Когда сети спроектированы неграмотно.
Если не обращать внимания на щелчки и неприятный шум, то домочадцев ожидают весьма неприятные последствия.
Намного разумнее будет разобраться с причинами возникновения шумовых эффектов и устранить их, чем заниматься впоследствии ремонтом трубопроводной системы, не выдержавшей мощного давления.
