Причины
В зданиях с неправильно установленными инженерными коммуникациями можно часто слышать приглушённое постукивание и резкие щелчки. Подобные явления указывают на резкие скачки давления в системе. Они возникают в результате остановки движения жидкости в трубах или через начало движения воды по контуру.
Обратите внимание! При возникновении преграды на пути движения потока происходит изменение скорости жидкости и постепенное увеличение её объёма. В данном случае возникает избыточное давление, порядка 10 атмосфер, что и приводит к разрыву труб.
Одна из причин возникновения гидроудара. Другими причинами гидроудара могут быть:
Другими причинами гидроудара могут быть:
- Короткий промежуток времени на включение или отключение циркуляционного насоса, или поломка прибора;
- Наличие воздушных пробок в системе. Перед запуском отопления необходимо стравить газы через специальные клапана и только после этого можно доливать воду;
- Перебои электроснабжения;
- Резкое закрытие вентиля или крана.
Последняя причина считается самой распространённой. Дело в том, что в советское время в системе инженерных коммуникаций использовались специальные вентили, позволяющие плавно перекрывать воду. Сейчас в инженерных коммуникациях применяются шаровые краны, которые быстро перекрывают подачу жидкости.
Винтовой кран поможет минимизировать риск возникновения гидроудара
Если не вывести воздух с магистральных трубопроводов, то он соприкоснётся с жидкостью, что увеличит давление в несколько раз. Частые образования воздушных пробок могут привести к разрыву труб.
Обратите внимание! Самыми безопасными считаются старые краны винтового типа. При помощи такой запорной арматуры можно плавно перекрыть воду.
Как устранить
Основным методом устранения гидравлических ударов считается уменьшение скорости потока воды в системе. В данном случае необходимо использовать специальные задвижки, имеющие длинный шток, а также увеличить диаметр трубопроводов.
Гидроудара можно избежать врезкой в металлическую магистраль участка из пластиковой или металлопластиковой трубы. Для компенсации возникающих нагрузок достаточно участка длиной 30-40 сантиметров. Скорость жидкости можно уменьшить методом установки на стояк отрезка трубы, выполненного в виде символа «П». В отопительной системе подобные функции может взять на себя полотенцесушитель.
П-образный отрезок трубы поможет предотвратить гидроудар
Одним из самых эффективных способов устранения гидроудара считается использование специального предохранительного клапана. Подобное оборудование пропускает через себя определённое количество воды при повышении давления, что снижает нагрузку на установленное оборудование и систему в целом. В данном случае необходимо правильно отрегулировать работу клапана, так как высокие параметры открытия механизма не дадут возможности предотвратить гидроудар.
Устранение повышенного давления в локальных водопроводах предполагает использование гидроаккумуляторов, которые монтируются в непосредственной близости к насосной станции. Минимальная ёмкость резервуара составляет 30 литров. Прибор разделён на две части (водную и воздушную) специальной перегородкой. При избыточном давлении происходит растягивание груши, во время компенсации нагрузки вода из гидроаккумулятора возвращается в систему.
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 материаловИсточник santehnika-nk.ru
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 водопроводаИсточник gothac.rickyhil.com
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 значенияхИсточник ultra-term.ru
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.
Гидроудар — что это за явление
В любых схемах отопления главным теплоносителем всегда является вода – в силу своих физических и химических качеств. Вода является средой, несжимаемой по определению – собственно, как и все жидкости, в большинстве своем. При движении потока воды в трубах отопления на его пути в принципе могут возникать разного рода препятствия. Причем необходимым условием для возникновения гидроудара является неожиданность возникновения препятствия. Подобный аспект объясняется тем, что при внезапном появлении преграды жидкость теряет свою скорость, градиент которой бесконечно стремится к нулю.
В свою очередь, при остановке перемещаемого объема жидкости влияние на него продолжает оказывать сила нагнетания устройства, реализующего непрерывную циркуляцию водных масс. Под влиянием силы нагнетания на определенном участке возрастает гидравлическое давление циркулирующей жидкости. И уже повышенное давление оказывает действие на стенки трубопроводов – своего рода сосудов.
В случае резкого устранения преграды движения, вода тут же устремляется в область минимального сопротивления и давления. Параллельно с этим она приобретает колоссальную скорость по причине разницы величин давлений в точке высокого давления и в свободной зоне.
Жидкость двигается со значительной скоростью, при этом по причине своей несжимаемости может запросто повредить элементы конструкции всей инженерной сети. Сила причиненного удара зачастую в несколько раз превышает силу осуществленного удара молотком, причем наотмашь. Именно по этой причине сильные гидроудары запросто могут стать причиной разрушения металлических изделий и устройств. При этом осуществляется разгерметизация коммуникаций и появляется реальная опасность получения человеком ожогов горячей водой, вырвавшейся из отопительной сети.
Как устранить гидравлические удары
Чтобы не произошло гидроудара в трубах отопления и системе водоснабжения используются несколько методов.
Плавно осуществлять закрытие крана
Если вентиль идет туго, то допустимо его передвижение малыми рывками.
Удар происходит, но разбитый на несколько слабых. Что не влечет последствий.
Амортизация
Механическое перекрытие можно организовать безопасно, а вот системы оснащенные автоматикой (отопительные) этого лишены.
Для смягчения удара в магистраль монтируется устройство амортизации. Перед термостатом, устанавливается отрезок эластичного трубопровода (пластик армированный или каучук устойчивый к высоким температурам).
Благодаря растяжению, при скачке давления, труба на время увеличивается, гасит давление.
0,2-0,3 м достаточный отрезок амортизации.
Шунтирование
Это ручная доработка термоклапана.
Трубку диаметром 0,2-0,4 мм по ходу движения вставляют в клапан. На работоспособность системы не влияет, но при скачке давления перекинуть его за клапан в трубопровод может.
К сведению
Метод продуктивен только в новой системе и не из металла. Наличие коррозии все на нет.
Компенсаторы
Нижняя часть содержит жидкость, верхняя воздух под давлением. Похожая система устанавливается на автоматических насосах для регулировки давления.
В системе отопления компрессор устанавливается в слабой точке, где возможен удар. При скачке давления, вода надавливает на мембрану и смещает ее в сторону воздуха, в результате давление гасится.
Когда давление приходит в норму, гидроудар купируется, мембрана возвращается на прежнее место.
В водопроводной магистрали также применяются специальные гасители.
Защитные клапаны
В былые времена давление пациента понижали путем кровопускания. Схема работы защитного клапана аналогичная.
Установка происходит в потенциально опасных местах. Работают автономно или от контроллера.
При повышении давления, клапан производит сброс воды, разумеется сброс жидкости происходит в допустимых местах.
После прихода давления в норму, кран закрывается.
Автоматическая регулировка
Отключение и включение насосного оборудования «прекрасные» провокаторы гидравлических ударов.
Насос создает давление, которое напрямую связано со скоростью вращения. Разгон происходит молниеносно. Принудительное замедление процесса набора оборотов в насосе, купирует возникновение гидравлического удара.
Регулировать обороты не получится, изменить частоту возможно, что даст требуемый результат.
Эту функцию выполняют УУЭ (устройство управления электродвигателем), преобразователи частоты и плавного пуска. Гидроудары при установке УУЭ пропадают.
Преследуя эту цель, к преобразователю подключают датчик давления, он будет изменять частоту вращения насоса в зависимости от заданных показателей. Как бонус, происходит экономия электроэнергии.
Минусы агрегата
- Высокая цена
- Требуется специалист для установки и наладки.
Если ваши отопительная магистраль и система водоснабжения не оснащены ни одним защитным устройством и в системах присутствуют симптомы гидроудара, стоит задуматься о безопасности.
Защита от гидроудара
Чтобы защитить трубопровод от гидравлических ударов, нужно:
Плавно открывать/закрывать запорные элементы
При плавном закрывании крана давление в трубопроводе будет постепенно выравниваться. При этом ударная волна будет иметь незначительную силу, а следовательно, мощность гидравлического удара будет минимальной. Но не во всех случаях возможно обеспечить плавное закрывание крана
Далеко не у всех моделей вентильная конструкция, многие современные краны имеют шаровую систему – достаточно одного неосторожного резкого поворота и кран придёт в положение «закрыто»
Использовать трубы большого диаметра
В трубопроводах большого диаметра рабочая среда движется с меньшей скоростью, чем в системах с более маленьким диаметром. А чем скорость перемещения потока жидкости меньше, тем слабее сила гидроудара. Однако данный способ гораздо затратнее. Расходы увеличиваются за счёт более высокой стоимости труб и теплоизоляции.
Установить амортизирующее устройство
Данное устройство располагается по направлению движения рабочей жидкости. В качестве амортизатора используется отрезок трубы из эластичного пластик либо каучука, которым заменяется часть жёсткой трубы перед термостатом. При возникновении гидравлического удара происходит растяжение эластичного отрезка и частичное гашение силы удара.
Использовать компенсаторное оборудование
Для сбрасывания лишней жидкости до момента нормализации давления в трубопроводе используется гидравлический аккумулятор. Данное оборудование выполнено в виде герметичного бака, оснащённого мембраной и воздушным клапаном. Мембрана изготавливается из эластичного материала, бак – из стали.
Использовать автоматику насосов
Одной из причин появления гидравлических ударов в трубопроводе является насосное оборудование. Движение рабочей среды зависит от того, насколько быстро вращаются насосные валы. Следовательно, плавное снижение/увеличение скорости вращения позволяет уменьшить силу воздействия и снизить риск появления гидроударов.
На производствах для управления насосным оборудованием используются специальные регуляторы, частотные преобразователи и прочие подобные приборы. Данное оборудование также подходит для использования в бытовых условиях.
Гидравлические удары в коммуникациях появляются при остановке насосного оборудования, например, при исчезновении сети питания. На производствах и в сфере коммунального хозяйства резервные источники используются давно и не раз доказали свою эффективность. Предупреждение аварийных ситуаций и сокращение расходов на ремонтные работы приводят к существенной экономии средств. Включение домашнего насосного оборудования через устройство защиты от гидроударов (стабилизаторы и источники резервного питания) поможет обезопасить внутренние коммуникационные системы.
Использовать байпас
Байпас представляет собой дополнительный участок трубопровода, который используется в качестве обходного канала и служит для регулирования пропускной способности сети отопления. Такие устройства можно монтировать, как в новые системы, так и в уже существующие.
Гаситель гидроударов
Это простое, но эффективное изобретение, работающее по принципу расширительного бака отопительных коммуникаций. При резком перепаде давления жидкость перемещается в мембранный гаситель. После того, как давление в трубопроводе упадёт до рабочей величины, произойдёт выталкивание жидкости обратно в систему. Возвращение воды обеспечивается благодаря избыточному давлению воздуха, находящегося с противоположной стороны мембраны.
Защитный клапан
Клапан защиты от гидроудара располагается в трубопроводной системе рядом с наносом. Он реагирует на скачки давления, принимая обратную волну и предотвращая гидравлические удары. Клапан оснащён специальным регулятором, который при перепаде давления плавно открывает его. Таким образом, когда обратный поток рабочей среды доходит до насосного агрегата, клапан уже находится в открытом состоянии. В результате этого происходит сбрасывание воды, а следовательно, снижение давления до допустимой величины. После нормализации давления регулятор закрывает клапан, чтобы предотвратить опустошение системы.
Радиаторы и гидроудар
Не всякий материал способен выдержать гидроудар. Это следует учитывать при выборе новых батарей, особенно, если вы не уверены в отопительном оборудовании или проживаете в многоквартирном доме с централизованным отоплением. Итак, какие виды радиаторов существуют на рынке и как они справляются с перепадами давления.
Алюминиевые
Лёгкие, доступные и эстетичные батареи отопления с высокой теплоотдачей не выдерживают перепадов давления. Гидравлический удар может не только деформировать радиаторы, но и стать причиной более серьезных последствий для жилья.
Стальные
Являются популярным выбором, в первую очередь, в силу финансовой доступности, долговечности и хорошей теплоотдачи. Однако такой материал не способен справиться с гидроударом, так как не выдерживает давление выше более 8 атмосфер. Даже усовершенствованные трубчатые радиаторы из стали не всегда справляются с перепадами.
Биметаллические
Несмотря на несколько завышенную стоимость, такие радиаторы выполнены из прочного материала и прекрасно подходят для использования в централизованной системе отопления. Они способны устоять перед перепадами давления и гидравлическим напором.
Чугунные
Классический чугун не зря устанавливался в домах старого типа. Сегодня от него отказываются в виду его веса и неэстетичного вида. Однако именно этот материал не только долговечен, но и способен пережить гиироудар средней мощности.
Проблема резкого повышения давления в системе отопления актуальна для жильцов всех типов домов. При ремонте и замене радиаторов, следует учитывать возможные риски и выбирать материалы, минимизирующие последствия гидроудара в отопительном оборудовании.
Защита водопровода от перегрузок внутри дома
Основной защитой длинного участка от повреждений внутри дома стали компенсаторы сильфонного типа. Этот элемент конструкции, за счёт предусмотренного изготовителем растяжения, предотвращает деформацию и разрыв труб при гидроударе. Особенность компенсаторов заключается в соединительной функции основных деталей трубопровода и герметизации системы водоснабжения.
Если есть возможность сделать водопровод с меньшим количеством стыков, врезок, то мастера пользуются способом самокомпенсации системы. Он заключается в изгибах трубы, что естественным образом гасит давление нагнетаемой насосом жидкости. Метод защиты от гидроударов в системе водоснабжения, без использования дополнительных деталей, хорошо работает на участках трубопровода малого метража. Там, где нет больших температурных перепадов, деформация от сжатия или растяжения материалов трубам не грозит.
Для участков труб, контактирующих с горячей водой, используются и другие компенсаторы гидравлического давления:
- п-образные;
- линзовые;
- сальниковые.
Подбор компенсаторов и методов гашения гидроудара производится на стадии составления проекта. Но и в процессе эксплуатации всегда есть возможность усовершенствования автономных систем, водоснабжения и отопления. Что чаще всего это бывает в процессе установки дополнительных сантехнических точек.
Для чего нужен проект водопровода
Протяжённость водопровода даже в частных домах разная. Каждый метр на прямой траектории добавляет углу наклона трубы определённый градус. В первую очередь это необходимо для того, чтобы вода не застаивалась.
Прямой и тупой угол изгиба с разной степенью эффективности гасит гидроудар, который может стать причиной поломки дорогостоящего оборудования:
- силового агрегата;
- водонагревателя;
- 2-контурного котла, обеспечивающего не только подачу воды к умывальнику, но и к системе «тёплый пол».
Чёткая геометрия хороша для исполнения декоративной отделки. При подключении сантехнических точек прямые линии труб не всегда актуальны. Каждый изгиб и угол наклона неоднократно просчитывается и выверяется проектировщиками.
Стоимость проекта дома с коммуникационными развязками незначительно дороже того, в котором удобства не предусмотрены. Во многих частных домах закладка трубопровода начинается ещё при закладке фундамента. Поэтапная сборка всех узлов в строгом соответствии со строительным планом – это лучшая защита дома от преждевременного разрушения, а водопровода от гидроудара. На расчётах экономить не рекомендуется, равно как и на найме профессиональных сантехников.
Если уж случилась беда, и произошла разгерметизация трубы отопления или теплого пола, то необходимо срочно произвести ремонт поврежденного участка. Обнаружить скрытую протечку в полу, стене или в земле можно с помощью тепловизора. занимается поиском утечек в системе отопления и на протяжении более чем десяти лет успешно помогает людям в решении данной проблемы.
Опасный потенциал
Гидроудар в системах вызывает нарушение целостности труб, повреждение крыльчаток насосов, перегрузку источников электроснабжения и т.д.
Масштабы таких аварий на коммунальных сетях – огромны.
Яркими примерами последствий гидроударов могут служить:
- Затопление Люблинской канализационной насосной станции 12.09.1998 г., ставшее результатом гидроудара, возникшего из-за аварийного отключения насосов;
- Выход из строя трубы Кызылской ТЭЦ 18.12.2005 г.;
- Образование воронки с диаметром несколько метров и 30-метрового столба горячего пара на Манхэттене 19.07.2017 г.
Результате повреждения гидроударом теплотрассы стала остановка пяти линий метро и парализация движения в центре Нью-Йорка, практически, на сутки.
В домашних сетях последствия гидроударов не столь разрушительны, однако, и здесь экономический ущерб для владельцев квартир может достигать сумм в десятки тысяч, а то и миллионов рублей.
Способы комплексной модернизации системы
Комплексная модернизация системы предполагает установку оборудования, направленного на нейтрализацию воздействия избыточного давления.
Способ #1. Применение компенсаторов и амортизаторов
Гасители и гидроаккумуляторы одновременно выполняют три функции: собирают жидкость, устраняя при этом ее лишний объем из системы, а также способствуют предотвращению нежелательного явления.
Компенсирующее устройство, роль которого выполняет гидроаккумулятор, устанавливают по направлению движения воды на тех промежутках отопительного контура, где велика вероятность колебания давления в системе.
Гидроаккумулятор или гаситель представляет собой стальную колбу объемом до 30 литров, включающую две разделенные резиновой или каучуковой мембраной секции.
При возникновении в системе избыточного давления водяной столб первой секции начинает давить на разделительную мембрану, за счет чего она изгибается в направлении воздушной камеры
При повышении давления гидравлические удары «скидываются» в резервуар. За счет изгибания резиновой мембраны в сторону воздушной камеры в момент поднятия водяного столба и достигается эффект искусственного увеличения объема контура.
В качестве амортизирующих устройств используют трубы, выполненные из термостойкого армированного каучука или эластичного пластика.
Эластичный материал амортизирующих приспособлений самопроизвольно гасит энергию гидравлического удара в точке, где давление достигло критического значения
Для достижения желаемого эффекта достаточно использовать изделие длиной в 20-30 см. Если же трубопровод имеет большую протяженность, участок амортизатора увеличивают еще на 10 см.
Способ #2. Установка защитного клапана диафрагменного типа
Защитный клапан диафрагменного типа размещают на отводе трубопровода рядом с насосом с тем, чтобы выпускать заданное количество воды при избытке давления.
Защитный клапан, оснащенный жестким уплотнителем, который выполняет функцию быстрого сброса давления, является надежным предохранителем автономной системы
В зависимости от производителя и типа модели защитный клапан приводится в движение посредством электрической команды контроллера, либо же с помощью пилотного устройства быстрого действия.
Устройство срабатывает, когда давление превышает безопасный уровень, защищая насосную станцию при внезапной остановке оборудования. В момент опасного всплеска давления он полностью открывается, а при падении его до нормального уровня – регулятор медленно закрывается.
Способ #3. Оснащение терморегулирующего клапана шунтом
Шунт представляет собой узкую трубку с просветом в 0,2-0,4 мм, которую устанавливают по направлению циркуляции теплоносителя. Основная задача элемента – при появлении перегрузок постепенно понижать давление.
Рекомендуем: Неисправности котлов Навьен — коды и ошибки 02, 03, 10 и другие, причины и методы устранения
Узкую трубку, диапазон сечения которой не превышает 0,2-0,4 мм, размещают со стороны, откуда жидкость попадает в термостат
Метод шунтирования применяют при обустройстве автономных систем, трубопровод которых выполнен только из новых труб. Это обусловлено тем, что наличие ржавчины и осадка в старых трубах способно свести эффективность шунтирования на «нет». По этой причине при использовании шунта на входе в отопительный контур рекомендуется устанавливать эффективные водяные фильтры.
Способ #4. Использование термостата с суперзащитой
Это своего рода предохранитель, который отслеживает давление в системе и не позволяет ей работать после того, как показатель достигнет критической отметки. Устройство оснащено пружинным механизмом, размещенным между термоголовкой и клапаном. Пружинный механизм срабатывает при избыточном давлении, не позволяя клапану полностью закрыться.
Такие термостаты устанавливают строго по обозначенному на корпусе направлению.
