Гидроудар в системе водоснабжения и отопления: причины + профилактические меры

Гидравлический удар в системе водоснабжения и отопления: возможные причины и способы предотвратить аварию

Согласно статистике, причиной большинства аварий трубопроводов является гидравлический удар, спровоцированный резкими перепадами внутреннего давления. Последствия такого явления могут быть самыми различными, вплоть до полного выхода системы из строя. Чтобы обезопасить себя от перебоев отопления или подачи воды, необходимо принять меры защиты.

Что называют гидроударом и почему он возникает

Понятие гидравлического удара применяется для обозначения значительного изменения давления в трубе с жидкой средой в очень сжатом временном отрезке.

Чаще всего это происходит из-за резкого изменения скорости потока, когда на его пути возникает то или иное препятствие (воздушная пробка, задвижка арматуры и пр.). Встретив преграду, жидкость сохраняет инерцию движения, что приводит к уплотнению находящегося возле препятствия слоя. Если этот процесс не остановить, продолжающееся нагнетание среды спровоцирует стремительный скачок давления.

Подобные ситуации почти всегда сопровождают перекрывание потока с помощью задвижки или крана. Может показаться, что это явление не несет никакой опасности, что побуждает многих хозяев не относиться к нему с должным вниманием. Однако, как рекомендуют специалисты, при появлении малейших предпосылок необходимо принять соответствующие меры для их скорейшего устранения.

Чаще всего гидроудар возникает в следующих ситуациях:

• при запуске и остановке насосного оборудования, а также в случае его поломки;
• если в замкнутом контуре появляются воздушные пробки. Перед запуском системы необходимо почистить ее от скопившегося воздуха. Делается это при помощи специальных кранов;
• в случае отключения электроэнергии (это справедливо для систем с принудительной циркуляцией);
• когда резко закрывается запорная арматура (вентили, задвижки, краны и т.п.).

Последняя причина гидроудара в системе водоснабжения является наиболее распространенной. Особенно это касается периода времени, когда старые задвижки начали массово заменяться современными быстродействующими кранами шарового типа.

При наличии в контуре воздушных скоплений каждое открывание шарового крана будет провоцировать прямой контакт воздуха со сжатой до предела жидкостью. Из-за этого давление может подскочить до нескольких десятков атмосфер. Если не применять соответствующие меры, рано или поздно это приведет к весьма печальным последствиям.

Как ни парадоксально это звучит, но применение винтовых кранов старой конструкции гарантирует большую безопасность, так как они способны плавно регулировать потоки жидкости.

Чем это чревато

Из-за внезапного появления препятствия на пути движения жидкости внутреннее давление в замкнутом контуре может достигать громадных значений. Это приводит к разрушающим нагрузкам на входящие в состав системы элементы и узлы. Опаснее всего гидроудары для трубопроводов значительной длины (например, теплые полы в квартире).

Наиболее вероятные последствия гидравлического удара:

1. выход из строя труб и оборудования;
2. разрушение батарей отопления;
3. гидроудар в системе отопления может привести к серьёзным ожогам;
4. перебои с подачей воды и тепла;
5. порча имущества (своего и соседского) из-за протекания.

Особенно часто такие аварии происходят на ржавых износившихся трубопроводах. На масштабы повреждений большое влияние имеет участок, где появилась преграда: чем ближе к началу трубопровода, тем последствия будут меньшими.

Нередко подобное явление возникает в системах отопления, сооруженных из труб разных диаметров. Если не была проведена адаптация разнокалиберных участков специальными переходниками, скачки давления произойдут обязательно.

Способы предотвращения гидравлических ударов

Избавиться от периодического появления избыточного давления в трубопроводе практически невозможно, поэтому основные меры направлены на уменьшение его интенсивности и создание эффективной защиты для труб и прочих элементов системы.

Плавная регулировка

Наиболее простой и недорогой способ предотвратить гидродинамический удар – использовать плавную регулировку. Эта рекомендация прописана в нормативной документации для эксплуатации объектов, обслуживаемых централизованной подачей воды и тепла.

Данный принцип можно использовать не только в многоквартирных домах, но и в частном секторе, где обычно применяются автономные отопительные системы. За счет плавности использования запорной арматуры внезапное повышение давления не происходит: это процесс как бы растягивается во времени. В результате при сохранении суммарной силы удара достигается снижение его мощности.

Удобнее всего реализовывать подобный метод кранами с постепенным перекрыванием потока.

Автоматическая защита

Не всегда есть возможность достигать постепенности коррекции внутреннего давления ручным способом. Более удобными и надежными в эксплуатации являются автоматические гасители гидроударов, которые ставят на насосы в принудительных системах.

Автоматика дает возможность плавно наращивать скорость оборотов двигателя при включении, а при выключении – так же плавно ее снижать. Таким образом, внутреннее давление выходит на свой максимум не сразу, а спустя некоторое время. При этом вместе с отслеживанием показателей давления электроника самостоятельно регулирует напор.

Использование компенсаторов

Задачей гидрокомпенсатора (его еще называют демпфером и гидроаккумулятором) является накапливание жидкости и вбирание ее избытка из контура, что способствует снижению уровня внутреннего давления. В результате это позволяет гасить возникающие гидроудары.

Конструкция компенсатора состоит из герметичного стального бака, эластичной мембраны из каучука и вмонтированного в нее воздушного клапана. Местом его установки выступают участки отопительного контура с наибольшей вероятностью скачков давления.

Защитный клапан

Местом установки защитного клапана с диафрагмой выступает участок трубы в непосредственной близости к насосу, сразу после обратного предохранителя (это позволяет стравливать необходимый объем жидкости в случае возникновения избыточного давления). В различных моделях устройств их активизация может осуществляться или электрическим контроллером, или пилотным быстродействующим приспособлением.

Срабатывание клапана происходит при превышении давлением безопасной границы, что обеспечивает надежную защиту циркуляционного насоса в случае его резкой остановки.

Обратите внимание

Когда опасное внутреннее напряжение достигает своего максимума, приспособление открывается на 100%. После нормализации ситуации происходит постепенное закрывание регулятора.

Так удается избежать гидроудара и обеспечить стабильную скорость циркуляции жидкости в системе.

Амортизирующие приспособления

Еще одним эффективным методом защиты водопроводов является применение амортизирующих компенсаторов гидроударов.

Чаще всего речь идет о пластиковых или термостойких каучуковых трубах. Их расположение должно совпадать с направлением движения теплоносителя (термостат находится сразу за такой трубой).

Благодаря эластичности изделие способно самостоятельно убрать энергию гидравлического удара. В среднем длину амортизационного участка берут в пределах 20-30 см.

Для очень продолжительных контуров длину армированной каучуковой трубы можно увеличить до 40 см.

Защитный термостат

В отдельных ситуациях избежать гидравлического удара помогает термостат, оснащенный специальной защитой от скачков напряжения.

Внутри прибора имеется пружинная начинка, разделяющая клапан и термоголовку. Во время скачка давления сработавший механизм препятствует полному закрыванию клапана. По мере снижения мощности гидроудара происходит постепенное закрывание выпускного отверстия. При монтаже защитного термостата важно не перепутать стрелку на корпусе и направление движения жидкой среды в трубе.

Возможность шунтирования

Сделать защитный термостат можно и самостоятельно, оснастив терморегулирующий клапан специальным шунтом. Речь идет о тонкой трубке диаметром 0,2-0,4 мм или об отверстии схожего сечения. Если система не испытывает перегрузок, термостат будет работать в штатном режиме. В случае появления внутреннего напряжения оно будет плавно снято.

Профилактические меры

Параллельно с оснащением системы специальными защитными приспособлениями снизить вероятность появления гидравлического удара помогут несложные профилактические мероприятия.

Для этого необходимо:

• контролировать эффективность группы безопасности (предохранительный клапан, воздухоотводчик и манометр).
• время от времени проверять давление внутри расширительного бака, корректируя его при необходимости;
• проверять, не появились ли в контуре протечки, устраняя все обнаруженные дефекты;
• отслеживать, как расположены запорные вентили по отношению к движению теплоносителя;
• регулярно прочищать фильтры, предназначенные для задержки накипи, песка и ржавчины.

Наибольшая эффективность перечисленных защитных мер наблюдается при их комплексном применении. Такой подход позволит добиться полномасштабной нейтрализации негативных последствий преизбыточного давления в системе.

Гидроудар в системе водоснабжения и отопления: суть угрозы, профилактика и защита

Гидроудар называют наиболее частой причиной аварийных ситуаций в трубопроводах, по которым циркулирует какая-либо жидкость.

Гидроудар в системе водоснабжения представляет собой резкое и сильное повышение давление воды, спровоцированное стремительным изменением скорости ее течения.

Первые признаки этого явления – стуки и щелчки, глухие удары, появления подтеков в местах соединения элементов водопроводной системы или текущие краны. Итог воздействия скачков давления – нарушение герметичности с разрушением трубопровода.

Трещина в трубопроводе, появившаяся из-за постоянных гидравлических ударов.

Причины возникновения

Зная, что такое гидроудар в системе водоснабжения, несложно выявить причины его появления. При этом следует различать отрицательные гидравлические удары и положительные.

Первые происходят когда в участок трубопровода с резко пониженным давлением жидкости поступает вода с высоким давлением.

Вторые, более опасные по своим последствиям, возникают при повышении давления из-за быстрого скачкообразного увеличения скорости ее течения или наоборот, останова. На практике это случается из-за:

• резких закрытий задвижек или кранов;
• включения или отключения насосного оборудования (включая ситуаций, связанных с перебоем подачи электрической энергии);
• воздушные пробки;
• наличия труб разного диаметра.

Стоит отметить, что с распространением шаровых конструкций вентилей и кранов износ водопроводов из-за ударных воздействий давления стал более значительным.

В отличие от классической винтовой конструкции, шаровая требует значительно меньшего времени на открытие/закрытие запорной арматуры. Для этого достаточно сделать поворот рукоятки на 90 градусов одним движением руки.

А это, конечно же, быстрее, чем несколько поворотов вентиля.

Шаровая и вентильная запорная арматура трубопроводов горячего и холодного водоснабжения

Вероятность гидравлического удара выше, чем больше длиннее трубопровод и больше потенциальный объем жидкости, которая может собраться перед запорной арматурой или в месте сужения труб.

Последствия гидравлических ударов

Любые инциденты с водопроводом сопряжены не только с материальным ущербом для него самого, но и расходами на устранение последствий воздействия воды находящиеся рядом предметы.

Особенно, это усугубляется для трубопроводов с горячей водой и находящихся под большим давлением. В этих ситуациях возникает даже опасность для здоровья и жизни людей, домашних животных. Они могут быть ошпарены или травмированы.

В частности, за данным негативным явлением может последовать следующее:

• разрушение трубных разводок;
• затопление жилых, административных и хозяйственных помещений;
• выход из строя насосного оборудования и запорной арматуры;
• порча мебели, бытовой техники, компьютеров и тому подобного;
• прекращение водоснабжения;
• разрушение конструкций зданий и сооружений (особенно зимой, за счет силы расширения при замораживании влаги);
• прекращение электрического снабжения;
• пожары из-за короткого замыкания электрической проводки.

Опасность последствий повреждения отопления и водоснабжения из-за гидроударов

Аварии на магистральных сетях могут стать причиной транспортных заторов, в зимний период гололедица, вызванная порывами, обычно полностью блокирует движение автомобилей на некоторое время.

Профилактика и защита

Профилактика и защита от гидравлических ударов основывается на двух вещах. Это правильная эксплуатация и непосредственно защита от гидроударов в системе водоснабжения. Первая прежде всего сводится к минимизации случаев мгновенного изменения скорости потока, за счет неправильных действий человека.

Для этого все включения и выключения трубопровода должны производиться плавно, обеспечивая равномерное изменение давления в течение определенного периода времени.

Важно

Также профилактические мероприятия включают в себя проверку системы на предмет протечек, регулярную замену и прочистку фильтров, проверку работоспособности элементов водопровода.

Наглядно про самую популярную защиту от гидроудара рассказывается в следующем видео:

Технические средства защиты

Система должна быть максимально защищена от необдуманных действий человека, неправильной эксплуатации и несвоевременного и неполного обслуживания. Для этого существует ряд технических решений, позволяющих минимизировать последствия скачков давления жидкости в сетях водоснабжения и отопления и предотвратить их появление.

Замена труб

Для этого необходимо произвести ревизию всего трубопровода, старые стальные трубы следует заменить на современные из полимерных материалов. Они более надежны, практически не поддаются коррозии и служат дольше.

При этом трубы нужно выбирать учитывая условия эксплуатации (давление и температура в сети) с небольшим запасом по параметрам. Для снижения скорости потока желательно выбрать изделия с максимально возможным для напора диаметром.

Найти золотую середину.

Современные надежные трубы и соединительные элементы из полимерных материалов

Замена запорной арматуры

Замену шаровых кранов на вентильные можно назвать возврату к прошлому, но это позволит избежать резких перепадов давления независимо от того как открывается и закрывается запорная арматура. Необязательно менять все запирающие устройства, можно ограничиться только теми, что критичны для системы.

Монтаж амортизирующих элементов

Использование вставок из армированного пластика или каучука, способных растягиваться или сжиматься при скачках давления позволит уменьшить деформирующие воздействий на остальные части трубопровода.

Стенки амортизаторов в отличии жестких труб при сжатии или расширении не деформируются и возвращаются в исходное состояние, принимая основную часть удара жидкости на себя.

Для большинства систем достаточно участка протяженностью от 20 до 40 сантиметров.

Применение компенсаторов

Компенсаторы представляют собой цилиндрические емкости (перевернутый стакан) внутри которых находится пружина. Один конец ее упирается в верхнюю неподвижную часть перевернутого «стакана», а нижняя – в подвижный пластиковый диск. При увеличении давления в системе вода давит на диск сжимая пружину, при уменьшении сила упругости пружины компенсирует потерю давления.

Локальный компенсатор (механический) гидравлического удара для водопровода

Компенсирующая защита от гидроудара в системе водоснабжения также осуществляется с помощью гидроаккумуляторов.

Это устройство представляет собой бак определенного объема разделенного на две части (с водой и воздухом) резиновой мембраной.

В случае избыточного давления оно будет сбрасываться внутрь емкости за счет растяжения резиновой мембраны и уменьшения объема воздуха внутри бака.

Использование насосов с частотными преобразователями

Подобное насосное оборудование за счет автоматики позволяет обеспечить плавный запуск и остановку рабочих органов. Это дает возможность избежать стремительного повышения давления, являющегося причиной гидравлического удара.

Частотный преобразователь регулирует и задает число вращений колеса насоса в единицу времени, за счет изменения частоты переменного тока, получаемого из электрической сети.

Регулировка производится в автоматическом режиме в зависимости от значения параметров, передаваемых датчиками.

Защитные клапаны

Принцип работы данных устройств достаточно прост. При достижении значений давления в точках установки клапанов выше критических параметров, клапаны открываются и происходит сброс жидкости.

Магистральный защитный клапан для сброса давления при критических значениях

Они могут представлять собой автономные устройства открытие которых происходит за счет срабатывания механизмов или электронных датчиков, либо быть частью системы состоящей из множества датчиков и клапанов, управляемых компьютером.

Пример защитного оборудования для гашения гидроударов в системе водоснабжения, смотрите в видеоролике:

Заключение

Скачки давления или гидравлические удары – это опасное явление, неотъемлемо связанное с эксплуатацией водопровода или отопительных систем.

Минимизировать их количество и негативное воздействие можно с помощью профилактических мер и технических решений.

Чтобы комплексно решить эту задачу, максимально предотвратить риски возникновения опасности для людей и материального ущерба, лучше обратиться к профессионалам.

Гидроудар в системе водоснабжения и отопления — причины и их устранение

Трубы отопительной и водопроводной системы, особенно частного дома, иногда издают странные звуки. Порой их замечают, но оставляют без внимания. А зря. Щелчки и стуки в трубопроводах могут обозначать и гидроудар в системе водоснабжения. Возможно, пора принимать меры по их предотвращению, пока не возник вопрос: кто виноват во внезапном прорыве трубы.

Гидроудар – это мощное кратковременное повышение давления жидкости, циркулирующей в трубах, возникающее вследствие резкого изменения скорости ее движения. В зависимости от знака изменения давления гидроудары подразделяются на:

• положительные, направленные на повышение давления, которые возникают при резком закрытии задвижек или включения насосных агрегатов;
• отрицательные, связанные с остановкой насосов.

Наглядная демонстрация гидроудара в трубе

Рассмотрим, что это такое – гидроудар, и в чем природа этого явления. При резком закрытии задвижки поток воды останавливается не весь, и не сразу. Ближайшие к вентилю слои воды останавливаются, остальные же продолжают движение по инерции. Они сталкиваются с замершим на месте слоем, с ними сталкиваются идущие следом.

То же самое происходит, если в метро резко закрыть вход на эскалатор в момент прохождения потока людей. Первые ряды останавливаются, на них напирают другие, на них – следующие. Возникает давка. Точно также происходит и при гидроударе.

Давайте разберемся, чем же опасен гидроудар.

Любое повышение давления в трубопроводе сверх расчетного опасно как для самих труб, так и для их соединений. Также может пострадать и запорная арматура.

Это произойдет не сразу, ведь изначально все инженерные системы без исключения выполняются с запасом прочности. Но каждый гидроудар методично и безжалостно ищет слабое место в трубопроводе, постепенно готовя его к разрушению. И в какой-то момент терпению труб настает предел, и они лопаются.

Пример последствия гидроудара

Последствия прорывов широко известны. Это испорченная мебель, обои, ковры. Залитые водой соседи, нервно требующие все исправить в кратчайший срок с последующей выплатой компенсации за причиненный ущерб.

А произошел гидроудар в системе отопления, то возможны и нематериальные жертвы. Горячий теплоноситель способен причинить серьезные ожоги людям, которым не повезло попасть под его струю. Да и материальные потери от воздействия горячей воды серьезнее, чем от холодной.

Если же авария случилась в лютый мороз (а поломки никогда к месту не бывают), то остановка теплоснабжения повлечет за собой и остановку котла с полной заморозкой системы.

Убытки проще предотвратить, чем компенсировать. Для этого нужно понять, как избежать их. Итак, гидроудар в системе водоснабжения, причины его появления.

Причины гидроударов

На долю гидроударов приходится около 60% всех аварий на трубопроводах, произошедших при их непосредственном участии. Большая часть из них приходится на изношенные старые трубы, у которых всегда найдется слабое место.

Чем длиннее труба, тем сильнее гидроудар. Это следует из его природы: в протяженном трубопроводе воды умещается больше, вес ее способен вызвать более серьезный перепад давления. Поэтому, чем дальше находится перекрываемый вентиль, тем ощутимее гидроудар в трубопроводе. В этом отношении наиболее уязвимы трубопроводы водяных теплых полов, протяженность которых велика.

При монтаже водяных теплых полов используются трубопроводы большой длины

Чтобы избавить теплые полы от повреждений вследствие гидравлических ударов, термостатические клапаны, управляющие их работой, должны быть правильно установлены.

Перекрытие циркуляции должно выполняться на входе трубопровода в пол. В этом случае после закрытия клапана вода, хоть и продолжает движение по инерции, но всего лишь создает за клапаном разрежение, не опасное для трубопровода.

Практикуется одновременное перекрытие выхода трубопровода еще одним клапаном.

Совет

В былые времена при засилье винтовых вентилей гидроудары возникали значительно реже. Закрытие запорной арматуры нельзя было выполнить мгновенно, для этого требовался не один оборот рукоятки. С точки зрения безопасной эксплуатации это правильно.

Появление шаровых кранов привело к возможности выполнить ту же операцию значительно быстрее. Легкость движения рукоятки и достижение поставленной цели ее поворотом всего на 90 градусов вызывает соблазн поупражняться в скорости закрытия вентиля, что делать нельзя категорически. В результате резкая остановка потока жидкости испытывает трубопроводную систему на прочность.

Но вентиль не обязательно резко закрыть, чтобы получить гидроудар. Если из системы отопления плохо вытеснен воздух, то при взаимодействии воды с ним открытии крана приводит к аналогичному явлению.

Вода трудно поддается сжатию, в отличие от воздуха. Последний при резком столкновении с находящейся под давлением жидкостью выполняет роль своеобразного амортизатора, упругого препятствия на ее пути.

Появлению гидравлических ударов способствует наличие в системе «разнокалиберных» труб. Если трубопроводы различного диаметра не «приведены к общему знаменателю» с помощью соответствующих переходников, скачки давления в процессе их эксплуатации неизбежны.

Как бороться с гидроударами

Для защиты от воздействия гидравлических ударов на системы водо- и теплоснабжения применяется целый ряд мер. Некоторые из них показательны к применению повсеместно, некоторые же используются для трубопроводов определенного назначения.

Плавное перекрытие

От соблазна побыстрее справиться с такой простой задачей, как открытие или перекрытие вентиля, нужно избавляться. Делать это нужно медленно и плавно. Если вентиль тугой, то допускается выполнять перемещение его рукоятки небольшими рывками. Так принято на промышленных предприятиях, но показательно к исполнению и в быту.

Во избежание гидроудара рекомендуется производить закрытие шарового крана плавно

Гидроудар при этом все равно происходит. Но он разбивается на несколько небольших по силе. Энергия, которая воздействует на трубы однократно при резком закрытии вентиля, разбивается на порции, не создающие сильных перепадов давления. А поэтому – не опасных.

Амортизация

При ручном управлении движением потоков жидкости можно реализовать их плавное перекрытие или открытие. Но вот термостаты, управляющие процессом работы отопительной системы автоматически, не способны на это.

Чтобы смягчить гидроудар в системе, в ней устанавливаются амортизирующие устройства. Перед местом установки клапана термостата часть жесткого трубопровода заменяется на эластичный. В качестве материалов для этого применяются либо термостойкий каучук, либо армированный пластик.

Обратите внимание

Поскольку эти материалы могут растягиваться, то в момент гидроудара они примут на себя его силу. Кратковременно увеличившись в диаметре, амортизатор сработает, как гаситель, и сбросит давление перед закрывшимся клапаном.

Для большинства систем достаточно установки отрезка эластичной трубы порядка 20 – 30 см. Для протяженных труб можно увеличить его еще на 10 см.

Шунтирование

Метод подразумевает ручную доработку термоклапанов. Для его реализации необходимы знания их конструкции, в противном случае устройству можно только навредить.

Шунт представляет собой тонкую трубочку диаметром 0,2 – 0,4 мм. Ее вставляют в клапан по ходу движения жидкости. При работе она никак не сказывается на работоспособности системы, а вот при резком повышении давления поможет стравить его в трубопровод за клапаном.

Вместо установки трубки бывает достаточно просверлить отверстие соответствующего диаметра.

Защищенные термостаты

Промышленностью выпускаются термостаты, снабженные устройством защиты от гидравлических ударов. У них между клапаном и термоголовкой установлен пружинный механизм. О наличии этого устройства при покупке термостата можно узнать из его технической документации.

https://www.youtube.com/watch?v=LaC6Qf9LN90

При превышении давления пружина, растягиваясь, мешает клапану полностью закрыться. Происходит тот же самый процесс, что и при шунтировании – избыток давления сбрасывается в трубопровод за клапаном. Когда гидроудар прекратится, пружина полностью закроет клапан.

Компенсаторы

Одно из компенсирующих устройств, применяемых в системах отопления (для водопровода оно тоже подходит) для защиты от гидравлических ударов – это гидроаккумулятор. Он представляет собой резервуар, разделенных на две части гибкой мембраной из резины или каучука.

В нижней части резервуара, соединенной с системой, находится вода. Верхняя содержит воздух под давлением. Изделие похожей конструкции входит в состав автоматической насосной станции и служит там для отключения насоса при достижении номинального давления в системе.

В составе же отопительной системы компенсатор присоединяется к местам возможного возникновения гидроударов. В момент его увеличивающееся давление жидкости давит на мембрану аккумулятора. Находящийся над ней воздух сжимается, мембрана смещается в его сторону. За счет увеличения объема, занимаемого жидкостью, давление в ней падает.

Как только воздействие гидроудара закончится, мембрана возвращается на свое место. Применение гидроаккумуляторов попутно позволяет убрать лишний объем жидкости из системы.

Для создания амортизирующего эффекта в водопроводных системах посимо гидроаккумуляторов используют специальные гасители.

Устройство компенсатора

Защитные клапаны

Когда-то врачи при повышенном давлении устраивали пациенту кровопускание. Меньше жидкости – меньше давление. По такому же принципу работают и защитные клапаны.

Их размещают в наиболее опасных местах, подверженных гидроударам. Работают они либо как самостоятельные устройства, либо от команды контроллера, управляющего работой системы и имеющего информацию о давлении в ней в заданных точках.

Как только давление в месте установки защитного клапана превысит пороговый уровень, он откроется и выбросит излишки жидкости наружу. Естественно, это происходит там, где они не принесут никому вреда или дискомфорта.

По мере уменьшения давления клапан закроется, приходя в исходное состояние.

Сбросной предохранительный клапан

Устройства автоматического регулирования

Не стоит зацикливаться только на вентилях и клапанах. Запуск и остановка насосов тоже провоцирует гидравлические удары в системе водоснабжения. Чем мощнее насос – тем сильнее окажется гидроудар.

Давление, создаваемое насосным агрегатом, зависит от скорости вращения его электропривода – двигателя. При подаче напряжения на него он разгоняется практически мгновенно. Если же заставить его делать это плавно, то гидроудара при включении насоса в работу можно избежать.

Скорость вращения электродвигателя зависит от напряжения или частоты питающей сети. Изменяя величину напряжения, регулировать обороты вряд ли получится. А вот изменение частоты помогает добиться нужного эффекта.

Для этой цели используются специальные устройства управления электродвигателями: частотные преобразователи и устройства плавного пуска. И те и другие при получении команды на запуск плавно наращивают частоту питания электродвигателя, выводя его на номинальные обороты за время, заранее установленное при наладке системы. Гидроудары исчезают.

Важно

Но у частотных преобразователей есть еще одно преимущество. Они позволяют и при работе насоса регулировать его производительность таким образом, чтобы поддерживался оптимальный режим его работы. Изменение напора жидкости можно производить уже не степенью открытия вентиля на выходе, а частотой вращения электромотора.

Для этого к частотному преобразователю подключаются датчики давления или любого другого параметра, который он будет поддерживать в заданных пределах, изменяя частоту вращения насоса. При этом появляется еще и экономическая выгода: снижается расход электроэнергии, так как насос будет потреблять из сети ровно столько энергии, сколько необходимо.

Недостатки частотного преобразователя: большая стоимость и необходимость выполнения наладочных работ специалистом.

Если ваша система отопления либо водоснабжения еще не снабжена ни одним из вышеописанных устройств, а в ней наблюдаются признаки гидравлических ударов – пора браться за ее модернизацию. В противном случае когда-нибудь придется взяться за ремонт.

Что такое гидроудар в системе отопления: причины возникновения и последствия

В современном доме присутствуют жизненно необходимые коммуникации: электроснабжение, водопровод и система отопления. О последней и пойдет речь в этой статье. Рассмотрим. что такое гидроудар в системе отопления, причины его возникновения, способы предотвращения и снижения последствий после возникновения этого явления.

Что такое гидроудар?

При переходе теплоносителя из трубопровода одного диаметра в другой, при резком закрытии крана или столкновении жидкости с воздушной пробкой происходит процесс возникновения избыточного давления – это и есть гидроудар в системе отопления.

Это явление длится доли секунды, но его сила может быть непредсказуема – в трубопроводе и так находится под постоянным давлением, а при гидроударе оно может подскочить во множество раз, и, если не выведет из строя магистраль, то будет постоянно снижать рабочий ресурс органов и приборов отопительной системы.

В системах водоснабжения и отопления причины возникновения этого явления могут быть самыми разными и уровень последствий тоже непредсказуем.

Гидроудары постоянно происходят в водопроводных системах, когда мы открываем и закрываем кран подачи воды. В системах отопления происходит тоже самое, но не так часто. Стоит отметить, что жидкость способна сохранять свое давление и накапливать энергию. Из-за этого в частных домах и квартирах случаются аварии.

Особенно там, где в системах используют резиновые шланги в металлической обмотке. Наверное, многие из нас замечали, что такие шланги служат какое-то время, а потом рвутся. Это происходит из-за давления, которое копилось в системе и не уходило в общий водопровод из-за обратного клапана.

Со временем давление превышало прочность шланга, и он давал течь.

Что такое гидроудар в системе отопления

Гидроудар в системе отопления многоквартирного дома случается не часто.

Для жителей квартир проблема гидроудара стоит не так остро, как для владельцев частных домов, потому что ремонтом и обслуживанием этих объектов занимаются компетентные службы.

Но все-таки стоит обратить внимание на гибкие шланги при установке водонагревателя, ведь ответственность и материальные затраты возлагаются на плечи жильцов городских квартир.

Гидроудары в системе отопления частного дома случаются гораздо чаще, поэтому жителям частного сектора стоит уделить особое внимание при проектировании и установке системы отопления в своем доме. А также использовать средства защиты от этого явления, которые будут описаны далее. Надеюсь доступно объяснил: что такое гидроудар в системе отопления.

Последствия гидроудара

Гидроудар воздействует на соединения труб, вентиля, клапана и прочие элементы системы.

Очень часто возникает ситуация – отопление работает, греет дом, но жилец постоянно слышит щелчки или удары – это перепады давления в системе, которые разрушают элементы и рабочие органы.

Иногда давление, которое резко повышается может превысить предел прочности трубопровода или их соединения. В этом случае возникает авария. Такое часто случается в система, совсем недавно запущенных в эксплуатацию.

Совет

Авария может возникнуть при постепенном износе тепломагистрали и ее органов или же неожиданно от воздействия очень сильного скачка давления. В том и другом случае последствия гидравлического удара вызывают материальные расходы на устранение наводнения в доме и ремонт системы отопления.

Чтобы не стать свидетелем такого происшествия нужно знать причины возникновения этого явления и принять меры по их устранению. Как правило, последствия после гидроудара могут быть разной тяжести начиная от поломки насоса заканчивая затоплением дома и затратами на ремонт после наводнения.

Гидроудар может повлечь за собой следующие неприятности:

• расходы на покупку новой мебели, которая пришла в негодность после затопления;
• затраты на ремонт пола или компенсация расходов на восстановление должного вида квартиры после потопа соседям нижнего этажа – если наводнение произошло в городской квартире;
• оплата услуг специалистов, восстанавливающих работоспособность отопительной системы после аварии;
• при прорыве трубопровода человек может получить ожоги в попытках устранить аварию;
• возможные траты на ремонт отопительной системы после восстановления ее работоспособности после аварии, ведь уплотнители и другие элементы были подвержены негативному воздействию давления и скорее всего частично утратили свой рабочий ресурс.

Гидроудар в системе отопления: причины возникновения

Магистраль отопления частного дома включает в себя множество элементов: трубопроводы разного диаметра, вентиля и прочие элементы, которые влияют на перепады давления теплоносителя. А также неправильный монтаж или комплектация приборов и устройств системы отопления может спровоцировать появления скачков давления.

Ни какое действие не происходит само по себе, а в случае с гидроударом не остается без последствий. Если произошел скачек давления, значит на это были причины. Самые распространенные из них:

• насос дал сбой в работе;
• в системе отопления присутствует воздушные пробки;
• запорная арматура (вентиль) слишком резко сработала и спровоцировала гидроудар в системе отопления;
• соединение разных по диаметру трубопроводов;
• засорение фильтров.

Насос может выйти из строя, не только из-за своего низкого качества, но и по многим другим причинам, например, при падении уровня воды в скважине или если он изначально был подобран неправильно. Существуют способы предотвратить гидравлический удар в системе отопления при отключении насоса, например, источник бесперебойного питания.

Воздушные пробки в системе отопления могут возникнуть не только в жилом частном доме, но и в многоквартирном. В первом случае это происходит, когда не полностью стравили воздух при запуске отопления.

А в городской квартире можно слышать грохот от гидроударов при запуске горячей воды при наступлении отопительного сезона. Наверняка вы слышали звуки при запуске отопления – это и есть то самое явление.

Для предотвращения прорыва труб в городских квартирах на ТЭЦ вашего города делают первый запуск теплоносителя под небольшим давлением и не очень высокой температурой. А с наступлением холодов повышают эти параметры.

Шаровый вентиль имеет такую конструкцию, что неизменно провоцирует возникновение скачка давления теплоносителя. Ведь закрытие происходит не плавно, как при использовании винтовых кранов, а резко. В результате вода сталкивается препятствием на своем пути из-за чего и происходит гидроудар.

Гидроудар в системе отопления частного дома: причины и предупреждение

Неверно спроектированная система отопления в большинстве случаев приводит к неправильной работе. Характерный признак сбоев – перепады давления теплоносителя или гидроудар.

Если жидкость в трубопроводе распределяется неравномерно, создаётся дополнительная нагрузка на все узлы системы – высокое давление приводит к разгерметизации батарей, труб и поломке котла. Поэтому важно знать причины гидравлического удара, чтобы предотвратить это явление ещё на этапе монтажа отопительной системы.

Почему это происходит?

Резкое, но непродолжительное нарастание давления в трубах характеризуется появлением характерных щелчков и стуков. На эти звуки большинство хозяев попросту не обращает внимания. Хотя это и есть первый тревожный сигнал, свидетельствующий о неисправности отопления.

Гидроудар

Посторонние звуки указывают на торможение теплоносителя в магистрали – давление препятствует нормальной циркуляции и она замедляется.

Основные причины замедления – это:

• перекрытие вентилей, регулирующих поток воды или антифриза;
• наличие воздушного препятствия –  пробки (удалять её нужно ещё при первом заполнении системы теплоносителем путём открытия специальных кранов);
• аварийная остановка или отключение циркуляционного насоса.

Самой распространённой является первая причина. В настоящее время чаще используются шаровые краны, которые перекрывают трубы резко. Краны старого образца с винтовым строением были лишены этого опасного для системы недостатка.

Если в трубах присутствует воздух, любые манипуляции с шаровым краном только усугубляют ситуацию. Происходит сильное столкновение рабочей жидкости с пробкой.

При этом давление может достигать отметки в несколько атмосфер! А это губительно для всех узлов отопительной системы. Ведь любое столкновение рабочей жидкости с препятствием вызывает расширение труб.

Если нагрузка слишком высока, последствия могут быть самыми плачевными для хозяев.

Щелчки

Как только были отмечены первые щелчки в системе, хозяевам стоит задуматься о её правильном монтаже. Иногда причиной проблемы может являться неправильный подбор труб по диаметру.

Жидкость циркулирует по контуру с определённой скоростью, а сужение труб приводит к замедлению и нарастанию давления.

Исключить такую грубую ошибку в этой инженерной коммуникации поможет разгрузка теплоносителя по разным реестрам, которая производится в месте сужения трубопровода.

Чем грозят скачки давления

По-сути избыточное давление не имеет никаких ограничений. Несколько десятков атмосфер могут легко превратиться в большую величину. Ситуация усугубляется, если тепловая магистраль имеет существенную протяжённость.

Например, в тёплых полах уложены десятки метров труб. И решить проблему с перепадами давления в такой конструкции частично поможет установка термостата – он не позволит полу перегреваться.

Но при этом термостат не поможет устранить допущенные в монтаже ошибки  – неверный диаметр труб, отсутствие уклона.

Обратите внимание

Дело в том, что после перекрытия клапана термостата вода некоторое время продолжает двигаться по инерции, создавая нагрузку на трубы.

Чтобы защитить отопление от таких разовых или регулярных гидроударов, необходимо нейтрализовать их силу или воздействие.

Автоматическая система контроля давления

Инерция воды и постоянные нагрузки на любую систему приводят к износу резьбовых, жёстких соединений и всего трубопровода в целом.

Наиболее частые последствия:

• выброс горячего теплоносителя в жилые помещения;
• выход из строя основных узлов – котла, насоса, расширительного бака;
• термические ожоги и ранения жильцов.

Основные способы защиты

Монтаж автоматической системы, способной регулировать давление без контроля со стороны человека. В частности использование насосов с автоматической регулировкой работы. Автоматика позволяет плавно увеличивать обороты насосного оборудования и так же постепенно их снижать при отключении этого узла. В дорогих котлах всегда присутствуют насосы, работающие в автоматическом режиме.

Реконструкция уже имеющейся системы с учетом основных правил монтажа:

1. Если в системе имеется терморегулятор, необходимо жёсткий участок контура перед ним заменить эластичным пластиком или армированным термостойким каучуком. Такая врезка имеет свойство растягиваться и частично компенсировать давление. Длина самодельного амортизатора от 20 до 40 см, в зависимости от магистрали – чем она длиннее, тем больше отрезок пластиковой трубы.
2. В терморегулирующий клапан по ходу движения жидкости вставляется шунт – трубка с сечением 0,2-0,4 миллиметра. Такая вставка снижает объём воды в случае повышения давления в системе. А при нормальной работе отопления она никак не влияет на его правильное функционирование. При подключении к центральному отоплению использовать этот метод нельзя – трубка очень быстро засорится ржавчиной. Автономные системы позволяют использовать шунт без ограничений (здесь присутствуют магистрали из новых качественных труб, а теплоноситель чистый).
3. Также можно использовать термостат с пружиной, не позволяющей клапану полностью закрыться при возникновении избыточной нагрузки. Монтаж такого устройства осуществляется с учётом стрелки на корпусе, которая показывает направление движения воды или антифриза. Следует отметить, что не все модели термостатов имеют подобную защиту от гидравлических ударов.
4. Обязательно монтируется резервный бак или гидроаккумулятор. Это компенсирующее устройство позволяет успешно справиться с расширением теплоносителя при повышении давления. Его резиновая мембрана или груша растягивается в сторону воздушной камеры, позволяя вытолкнуть во второй рабочий отсек определённый объём жидкости (её количество зависит от параметров резервного бака – они определяются исходя из объёмов самой системы и котла).
5. Запорная арматура в системе должна быть с плавной регулировкой – у таких кранов относительно небольшой промежуток перекрытия теплоносителя.

Все перечисленные технические условия отлично действуют комплексно – защита отопления от разрушения будет обеспечена качественно и надолго.

Гидравлический удар в системе водоснабжения – Школа по утеплению дома

ГлавнаяОтопление в домеГидравлический удар в системе водоснабжения

06.09.2015

Многие из нас слышали периодические щелчки в коммуникациях водоснабжения. Но немногие видят в этом серьезную угрозу, поскольку не знают, насколько разрушительными могут быть последствия.

А ситуация такова, что гидравлический удар способен привести не только к поломкам оборудования, но и к образованию трещин и расколов на трубах. Дабы предотвратить это, необходимо четко следовать всем правилам эксплуатации инженерных коммуникаций.

Итак, тема сегодняшней статьи – гидроудар в системе водоснабжения.

Гидроудар в системе водоснабжения

Гидроудар – что это? И его последствия

Гидроудар может возникать в любой коммуникации (не только в водопроводе) по причине практической несжимаемости воды. Для перекрытия водяного потока, который изливается из смесителя на кухне, достаточно просто повернуть кран. При этом вода наткнется на неожиданную преграду и образует обратную волну.

Ввиду герметичности магистрали деваться воде больше некуда, следовательно, ее энергия будет сталкиваться со встречными потоками, ведомыми пресловутой инерции. Сама сила удара, возникающая в результате подобного столкновения, обуславливается тем, что сжатие неспособно поглотить энергию, возникающую при взаимодействии потоков.

Хотя если говорить о водопроводах незначительного диаметра, то в них такие явления проявляются по минимуму.

Фото — последствия гидроудара в системе водоснабжения и отопления

Другое дело – большие (как по диаметру, так и по длине) жесткие трубы, большая скорость потока или же внезапное перекрытие просвета на определенном отрезке магистрали.

В принципе, такие удары могут сглаживаться специальными компенсаторами либо эластичностью того материала, из которого выполнен трубопровод. Более того, даже воздушные пробки, находящиеся в контуре, способны амортизировать подобные скачки.

Хотя энергия удара во всех случаях останется прежней, она будет только меньше воздействовать, чего более чем достаточно, дабы избежать повреждений.

Причины возникновения гидравлического удара

Таковых существует несколько:

• неисправность насоса либо непредвиденное его выключение;
• внезапное закрытие кранов;
• воздух, который до активации магистрали, наполняемой жидкостью, в обязательном порядке следует удалять, остается в контуре.

Стадии гидроудара

Что же касается внезапного закрытия, то с созданием шаровых устройств она стала самой распространенной.

Ведь когда жидкость подается или перекрывается посредством морально устаревших винтовых кранов, то плавность движения обеспечивается тем, что бюкс раскручивается поэтапно.

И с технологической точки зрения устройства винтового типа более рациональны, так как исключают возможность критического роста давления.

Важно

Аналогичная ситуация и тогда, когда перед запуском из контура не был удален воздух. При резком открытии шарового крана вода сталкивается с воздухом, становящимся здесь своего рода пневматическим амортизатором.

И хлопки, которые мы периодически слышим и которые проверяют трубопровод на прочность, игнорируются совершенно напрасно.

Рано или поздно гидроудар в системе водоснабжения, способный достигать десятков атмосфер, станет причиной разрушения оборудования.

График стадий гидроудара

И в том, и в другом случае водный поток сталкивается с препятствием – запорной арматурой или банальным воздушным потоком. Вода во время столкновения немного сдавливается, да и трубопровод (в том числе железный) чуть-чуть растягивается. Но не забывайте, что всему есть предел.

Длина участка прямого удара для водозапорной арматуры

О щелчках в водопроводе

Периодическое «пощелкивание» в трубах слышат владельцы домов, где коммуникации организованы неправильно. И щелкает оно преимущественно в тех местах, где трубы большего диаметра соединены с трубами, имеющими меньшее сечение.

При этом вода, движущаяся по магистрали с конкретной скоростью, наталкивается на препятствие (пусть и неполноценное). Скорость впоследствии не меняется, интенсивность разгрузки падает, количество жидкости растет, а вместе с ним растет и давление.

И если в таких местах соединений вода не распределяется по нескольким реестрам, то из-за избытка давления может случиться разрыв труб.

Угрозы гидравлического удара в водопроводе

Как мы уже выяснили, преграда, создаваемая на пути движения воды, образует давление, которое с теоретической точки зрения предельных критических показателей не имеет.

Проще говоря, несколько десятков атмосфер могут преобразоваться в более существенную цифру.

Жесткие элементы системы, резьбы, да и сам трубопровод со временем будут разрушаться (медленно или быстро) от перманентного воздействия водной инерции.

Как только клапан-термостат, находящийся на подаче жидкости в контур, будет перекрыт, вода под действием инерции будет двигаться еще некоторое время. В результате на данном участке образуется вакуум, хотя разница в показателях очень малая – не более одной атмосферы.

А ввиду того что контур рассчитывается на все четыре атмосферы, никаких проблем быть не должно. Клапан же на выходе также перекрывает движение жидкости. Но столкнувшись с таким барьером, жидкость будет подперта очередной порцией и начнет растягивать, рушить стенки трубопровода, имея напор свыше десяти атмосфер.

Но мы немного отвлеклись, вернемся к водоснабжению.

Последствия постоянных гидроударов в системе могут быть самыми непредсказуемыми. Наиболее распространенное из них – это прорыв. И еще ничего, если такой прорыв образуется на доступном участке магистрали, то есть в том месте, где с его устранением не будет никаких трудностей. Но иногда трубы прокладываются и в стенах, а это, конечно же, прибавляет головной боли.

Как бы то ни было, даже если вследствие гидроудара в системе водоснабжения появились лишь мелкие повреждения, причину столь неприятного инцидента нужно найти. Ведь рано или поздно это приведет к более серьезным последствиям.

Как правильно бороться с гидроударами?

Чтобы защитить трубы водоснабжения от гидравлических ударов (как разового, так и перманентного характера), необходимо нейтрализовать их негативное воздействие или хотя бы минимизировать его. Ознакомимся с несколькими эффективными способами.

Плавно перекрывать воду – поможет ли?

Согласно требованиям центрального водоканала отключать/включать следует только плавно. И правила, созданные для поставщиков промышленных масштабов, применимы и для обычных пользователей. В принципе, такое вот плавное включение или выключение продлевает длительность ударов.

Сила ударов остается прежней, но воздействует она не кратковременно, а как бы поэтапно, распределяясь на определенное количество отрезков времени.

Совет

Как результат – суммарная сила гидроудара не меняется, в то время как его мощность заметно снижается.

И если мы будем понижать/повышать показатель давления, объем или скорость движения воды плавно, то защитим тем самым контур от возможных повреждений.

Другой способ – модернизируем систему

Приведенные ниже действия, направленные на реконструкцию системы, помогут избавиться от постоянных гидравлических ударов.

• По направлению движения воды устанавливаются специальные амортизирующие приборы. Другими словами, участок трубы, находящийся перед термостатом, меняется на аналогичный пластиковый участок (пластик, как известно, эластичен) или же их армированного каучука, стойкого к высоким температурам. Длина участка под замену обычно не превышает 30-ти сантиметров – этого вполне достаточно. Если длина трубопровода достаточно большая, то можете увеличить амортизатор примерно на 10 сантиметров.
• В клапан-терморегулятор вводится шунт, просвет которого не превышает 0,4 миллиметра. Со стороны циркуляции воды в термостат ставится узкая труба с диаметром в 0,2-0,4 миллиметра. И если система будет работать нормально, то шунт никаким образом влиять на работу не будет, а вот если давление повысится, то он плавно снизит показатель. Разумеется, сделать все это сможет только специалист, отлично разбирающийся в термостатах. Людям неопытным браться за это не нужно.

• Также для устранения угрозы гидравлического удара можно использовать предохранительный клапан, который будет выпускать определенное количество воды в случае избытка давления. В результате нагрузка на оборудование, да и на сам материал, снизится. Необходимо лишь настроить функцию, при которой будет функционировать клапан. Ведь если параметр открытия будет чересчур высоким, то предотвращения гидроудара не выйдет.
• Последний вариант. В локальных водопроводах (речь идет о частных домах) гидроудар в системе водоснабжения нередко предотвращается с помощью разного рода гидроаккумуляторов. Обычно эти приспособления идут в комплекте с насосными станциями и выполняются в виде емкостей объемом от 30-ти литров, разделенных внутри на 2 части (для жидкости и воздуха) посредством специальной мембраны из каучука. Если давление растет, то в первое отделение поступает вода, а во второе, соответственно, воздух. Гидравлические удары, к слову, также «скидываются» в этот резервуар. А когда напор нормализуется, гибкая перемычка выталкивает воду, растянувшую ее, обратно в систему. По статистике, это самый эффективный способ защиты от гидроударов.

Видео – Гидроудары

Как мы выяснили, гидравлические удары возникают, если система спроектирована неправильно или же не соблюдаются эксплуатационные нормы. И пусть шум вас не настораживает, но негативные последствия, описанные в приведенном ниже видео, насторожить просто обязаны. Поэтому причины лучше устранять заранее – так вы немало сэкономите на ремонте.

Избегаем гидроударов – основные правила

Люди, столкнувшиеся с гидроударами и не понаслышке знающие об их губительном воздействии, интересуются: а можно ли всего этого избежать? Вариантов существует сразу несколько, ознакомимся с каждым из них.

• В первую очередь, действуйте аккуратно и мягко. Не закрывайте резко шаровой кран, иначе возникнет удар. Во избежание его появления арматуру закрывайте плавно, спешить при этом не стоит. Удосужьтесь потратить несколько лишних секунд – это не так много по сравнению с предстоящим ремонтом водопровода.
• Для уменьшения данного эффекта можно несколько усовершенствовать систему. Как уже отмечалось, для этого устанавливаются гидроаккумуляторы (их еще называют демпферами), накапливающие воду в случае повышения давления в контуре.
• Если удары возникают вследствие прекращения работы насоса, то можете поставить специальный клапан для защиты. Такие устройства срабатывают исключительно при ударе и снижают нарастающее давление в магистрали. Этот клапан крайне надежен. Он устанавливается рядом с насосом.
• Автоматика – еще один возможный вариант решения проблемы. Благодаря специальным блокам управления активизация и остановка системы будут предельно плавными. Насос при необходимости будет увеличивать или уменьшать давление, из-за чего риск гидравлического удара практически сводится к нулю.
• Наконец, если гидроудары возникают по причине неправильного планирования всей системы, то единственный выход – полностью ее переделать.

Можно ли предотвратить удары?

Дабы в будущем не ломать голову над тем, как исправить ситуацию и избавиться от гидравлических ударов, систему водоснабжения следует тщательно спланировать и выполнить заранее.

Для проверки ее работоспособности используйте специальное приспособление – прибор, способный сымитировать гидроудар в системе водоснабжения.

Благодаря такому прибору можно выявить слабые места контура и исправить ситуация до того, как система будет введена в эксплуатацию.

В качестве заключения

Для водопровода гидравлический удар может стать весьма серьезной проблемой. Поэтому будьте предельно внимательными, занимаясь планировкой системы и монтажом ее элементов. Более того, если из водопровода слышны посторонние шумы, то это является явным «симптомом» наличия проблемы, которую желательно решать немедленно, не затягивая.

Видео – Гидроудар в трубах

Надеемся, сегодняшний материал был полезным для вас. Заранее спасибо за его распространение в соц. сетях, удачи в работе и теплых зим!