Что такое гидроудар в системе водоснабжения и как его избежать

Особенности конструкции компенсаторов

Для того чтобы снизить риски прорыва труб при эксплуатации, во время сборки водопровода, необходимо продумать места установки полипропиленового компенсатора. Такой компенсатор выполняется в виде петли, включение его в систему, позволяет компенсировать линейное расширение или сокращение труб, увеличивая тем самым безопасность и сроки использования трубопровода.

И еще немного о конструкции, «петля» компенсатора достаточно легко монтируется в трубопроводную систему за счет простой формы и незначительного веса. Опытные специалисты выбирают для установки компенсаторов середину трубы, располагая его между опорами, которые неподвижны и в свою очередь, сегментируют трубу. Особых инструментов для установки не потребуется, как и дополнительных уплотнительных средств.

Для полипропиленовых труб может использоваться и сильфонный осевой компенсатор, исполняемый в виде гофрированной вставки, которая сжимается или растягивается во время перепадов температуры или давления воды.

Преимущество использования компенсаторов

Соединительные компенсирующие устройства типа: ПП (для полипропиленовых труб) используются в системах холодного и горячего водоснабжения, а также, при прокладке отопления. Такие устройства, встречаются как на дачах, так и в домах спальных районов, кроме того, не обходятся без компенсаторов и трубопроводы крупных офисных зданий и производственных помещений. Таким образом, можно выделить несколько явных преимуществ защиты полипропиленовых труб с помощью компенсаторов:

• Первое — простота установки и сравнительная дешевизна материала;
• Увеличение срока эксплуатации системы, к слову, время службы полипропиленовых труб, при правильной сборке достигает 50 лет;
• Давление в трубах распределяется равномерно, также происходит отсечка вихревых потоков;
• Трубопровод может быть вертикальным или горизонтальным, такое обстоятельство не помешает защитить трубы от изломов, удлинения и прорыва воды на стыках.

Компенсаторы сильфонные устанавливают на прямолинейном участке. Они могут воспринимать расширения, которые изначально заложены в проекте. Перед монтажом обязательно проверяются возможные отклонения, соответствие всех технических характеристик тем, которые указаны в проекте. Кроме того, нужно убедиться в отсутствии повреждений на компенсаторе. Между неподвижными опорами можно разместить только один компенсатор. Для присоединения устройства к трубопроводу используется сварка.

Настройка системы отопления

После завершения монтажа, ремонта отопительную систему настраивают или, другими словами, балансируют. Допущенные в процессе проектирования и строительства ошибки нужно устранить до ввода теплового контура в эксплуатацию, чтобы в дальнейшем не случилась авария, инициированная гидроударом.

Операции, выполняемые при настройке системы отопления:

• замеры наружных диаметров и протяженности труб на каждом участке, при отклонениях от проекта ошибки устраняют;
• выявление присутствия в замкнутом контуре воздушных пробок, их ликвидация;
• проверка уровня жидкости при запуске отопительного трубопровода с расширительным баком.

Настройка помогает сделать систему надежной с рациональным расходованием тепла. Особенно чутко на недочеты реагирует тепловой контур с естественной циркуляцией. Иногда прочистка фильтра на входе жидкости в котел нормализует водооборот.

После отладки оборудования и арматуры системы производят балансировку теплового режима, регулировку нагрева носителя. Если этого не сделать, ближние к отопительному котлу радиаторы будут горячими, дальние — холодными. При этом режим работы отопителя будет неэкономичным.

Для балансировки обогрева на входе каждой батареи ставят вентиль особой конструкции или регулируют степень нагрева установкой шайб различного диаметра.

Опасность воздушных пузырей в трубопроводе

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. 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.

Обратите внимание! Шунтирование применимо исключительно для систем с новыми трубами, выполненными из качественного материала. А вот различные примеси и ржавчина очень быстро засорят небольшое отверстие

• 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.

https://youtube.com/watch?v=eMGA5TNxfW4

Технические средства защиты

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.

Обратите внимание! Больше других от гидроударов страдают именно длинные контуры – например, водный «теплый пол», по трубам которого циркулирует разогретая жидкость. И для защиты системы от ударов контур, находящийся под напольным покрытием, оборудуется специальным клапаном-термостатом. Что характерно, данное устройство способно спасти системы только при условии грамотной установки, в остальных же случаях оно способно создавать даже дополнительную угрозу

Что характерно, данное устройство способно спасти системы только при условии грамотной установки, в остальных же случаях оно способно создавать даже дополнительную угрозу.

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.

Как сделать водяное отопление своими руками

Советуем ознакомится с нашим руководством самостоятельному монажу и установке водяного отопления в доме. Все подробности смотрите тут

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.

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

Основные меры профилактики

Кроме строгого соблюдения всех установленных эксплуатационных правил, предотвратить возникновение аварии можно, если своевременно и регулярно проводить ряд профилактических действий. Вся причина в том, что в главной системе обогрева или водоснабжения абсолютно все процессы тесно связаны между собой. Непредвиденный пользователем гидроудар является всего лишь финальным деструктивным этапом, который вполне может привести к различным негативным последствиям. Все это происходит на фоне относительно плохого технического состояния годами используемых труб.

Перепады величины давления и возникающих вибраций только способствуют образованию различных трещин в толще металла. Со временем возникают более серьезные дефекты, которые после наступления гидроудара мгновенно проявляются на участках слишком высокого внутреннего напряжения. Это могут быть различные места изгибов, механические соединения и даже сварочные швы.

Профилактические манипуляции включают в себя следующие этапы:

1. Своевременная проверка давления за эластичной мембраной эксплуатируемого расширительного сосуда. Если в ходе этой процедуры мастер обнаружит неудовлетворительные результаты, то без качественной корректировки эксплуатировать систему запрещено.
2. Проверка работоспособности задействованных групп безопасности. Это касается отводчика воздуха, предохранительного клапана, а также классического манометра.
3. Контроль положения вентилей задействованной запорно-регулирующей металлической арматуры.
4. Периодическая проверка состояния всех фильтров. Эти элементы отвечают за задержку мелкого песка, классической накипи, фрагментов ржавчины. В случае необходимости мастеру нужно выполнить прочистку и последующую промывку фильтров.
5. Тестирование используемой системы на наличие утечек. Также нужно проверить степень износа всех элементов.

Многие эксперты рекомендуют заменить классическую жесткую трубу пластиковым изделием. Оно более эластично в применении и способно быстро расширяться под воздействием давления. Но нужно быть аккуратными, так как не исключена разгерметизация стыков.

Профессиональный подход к профилактике, которая направлена на всеобщее поддержание оптимального состояния отопительной и водонагревательной системы, обязательно включает в себя элементарные виды работ. Оставлять без внимания этот этап не рекомендуется. Это связано с тем, что ремонт отопления в частном доме влечет за собой большие траты финансов и свободного времени. Все описанные меры защиты будут эффективными в том случае, если подходить к работе комплексно. Только в такой ситуации можно нейтрализовать различные нежелательные последствия и продлить срок слаженной работы системы.

Установка высококачественного промывного фильтра

Что такое компенсатор гидроудара: виды, конструкция, принцип работы

Компенсатор гидроудара есть двух типов: мембранный и с подпружиненным клапаном. Они выполняют одну и ту же функцию: принимают излишки жидкости, снижая тем самым нагрузку на другие элементы системы. Так как эти устройства имеют небольшие размеры, защищают они те приборы, которые расположены в непосредственной близости.

Как устроен и работает мембранный компенсатор

Мембранный компенсатор гидроудара — это емкость, которую делит на две части эластичная мембрана. Одна из частей заполнена воздухом, вторая, в нормальном состоянии пуста. Воздух в заполненной части закачивается под определенным давлением. Для проверки/подкачки давления в этой части корпуса имеется золотник (ниппель). С завода изделия поставляются с исходным давлением в 3 Бар. Это «стандартное» значение для большинства систем отопления одноэтажных частных домов. Если давление требуется изменить, к ниппелю подсоединяют насос и доводят его до требуемого значения. Это значение — на 20-30% выше рабочего в конкретной системе. Но оно должно быть значительно ниже предела работоспособности самого компенсатора.

Пока давление в системе не превышает давление в этой части резервуара, ничего не происходит. При возникновении гидроудара, под действием возросшего давления мембрана растягивается, часть жидкости поступает в резервуар. По мере нормализации, эластичная мембрана стремиться занять свое нормальное состояние, выталкивая жидкость обратно в систему. Тем самым скачок сглаживается.

Особенности пружинного гасителя гидроудара

Второй тип компенсаторов гидроударов работает по тому же принципу: в корпус при повышении давления пропускается жидкость. Вот только доступ в емкость перекрывает пластиковый диск, который подпирается пружиной. Давление, при котором жидкость начинает поступать внутрь, зависит от силы упругости пружины. Регулировать его никак нельзя (во всяком случае пока регулируемые модели не попадались), так что приходится подбирать устройство с подходящими параметрами.

Статья по теме: Схема водоснабжения загородного дома

Принцип работы этого гасителя аналогичен вышеописанному. Пока давление в системе в норме, пружина прижимает диск к корпусу. При возникновении гидроудара, она сжимается, вода заходит в корпус. По мере понижения давления, оно становится меньше, чем сила упругости пружины. Она постепенно разжимается, возвращая жидкость в трубопровод.

Как видите, оба устройства работают по схожему принципу. Более надежными принято считать пружинные модели, так как рабочие элементы в них меньше подвержены износу (металлическая пружина и прочный пластик). Но мембраны также делаются из материалов, которые длительное время не теряют своей эластичности. Дополнительный плюс — возможность выставить давление, при котором мембрана начнет растягиваться. Но минусом можно считать необходимость регулярной проверки давления и, при необходимости, подкачки.

Постепенное перекрытие системы

Это одно из самых главных требований при старте и последующем отключении обогревательной установки. Все оптимальные параметры подробно описаны в базовых сопроводительных документах. Вся причина в том, что накопленная энергия гидроудара в связи с повышенной прочностью стенок труб может воздействовать не всей своей мощностью.

Эта особенность достигается за счет молниеносного изгибания в нужную сторону. При равной итоговой силе удара показатель мощности влияния на определенный участок системы будет существенно снижаться. Благодаря плавному включению специалистам удается существенно продлить по времени скорость нарастания давления, минимизировав вероятность повреждения отопительной системы коттеджа или многоквартирного дома.

Классический прорыв трубы

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.

Обратите внимание! В основе большей части защитных механизмов и оборудования лежит как раз сглаживание силы точка водяной массы

Причины возникновения гидроудара и его особенности

Итак, основная причина гидроудара – это изменение скорости потока жидкости в трубе. При этом перепад должен быть скачкообразный, то есть, резким. К примеру, отключился насос подачи воды, или, наоборот, он резко включился. Особенно это будет чувствоваться в местах, где поток воды встречается с какой-либо преградой: воздушным пузырем или запорной арматурой. Через задвижки и вентиля жидкость проходит без проблем, здесь ее скорость практически не изменяется, но увеличивается перед ними ее объем.

А увеличение массы – это увеличение давления на данном участке, которое при разных обстоятельствах может превышать 10 атм. Такой избыточный объем должен куда-то выйти, а так как водопроводная система отчасти закрытая, то появляется большая вероятность, что труба на этом участке, особенно в стыке с запорной арматурой, разорвется.

Пластиковая труба после неоднократных гидроударов

Причины появления гидроудара

Итак, об основной причине уже упоминалось – включение или выключение насоса. Теперь остальные причины.

• Воздушные пробки, которые образуются внутри трубной разводки водопровода. Поэтому от них надо избавляться еще до начала работы. Правда, необходимо отметить, что такая причина не является основной, когда дело касается водоснабжения. Чаще воздух становится причиной гидроударов в системах отопления.
• Если резко закрыть вентиль или задвижку на магистральном контуре подачи воды. Кстати, в настоящее время специалисты отмечают, что данная причина становится основной, потому что в водопроводные схемы стали устанавливать быстро закрывающиеся элементы, такие как шаровые краны. И если внутри трубы окажется воздушная пробка, то давление при закрытии крана может резко подняться от 1 до 10. Конечно, надо отдать должное производителям труб, они могут выдержать и не такие нагрузки. Но многократное давление может вывести из строя даже их.
• Конечно, перебои с подачей электроэнергии становится, во-первых, причинами резкого отключения насосного оборудования. А уже, во-вторых, резкой остановкой скорости потока жидкости. Соответственно все то же самое произойдет и с включением.

Как правильно закрывать запорную арматуру

Последствия гидроударов

Безопасность системы водоснабжения основана на правильном подходе к ее проектированию

Поэтому очень важно, создавая водопровод, учитывать все нюансы, касающиеся причин возникновения гидравлических ударов. И самое основное – это постараться создать такую трубную разводку, в которой вода при движении не встречала преград, а точнее, их должно быть как можно меньше

Но даже установленный вентиль на пути движения воды не всегда будет той преградой, которая создаст большое давление. Ведь все будет зависеть от объема жидкости, которая начнет собираться перед ним. К примеру, короткий трубопровод или труба с малым диаметром. На таких участках гидравлические удары большая редкость.

Что касается последствий, то неприятных моментов, созданных гидроударом достаточно много.

• Разрушаются трубные разводки.
• Выходит из строя запорная арматура и насос.
• Затапливаются помещения.
• Портится мебель и другие предметы интерьера.
• Требуется ремонт водопровода с полной или частичной заменой труб.
• На какое-то время прекращается подача воды в дом.

Последствия гидравлического удара в водопроводной трубе

Возможные причины возникновения

Существует несколько основных причин гидроудара в трубопроводе:

1. В процессе заполнения системы водой, находящийся в ней воздух обычно спускают через открытый вентиль. Если сечение вентиля меньше, чем у основной трубы, его пропускная способность не позволяет справиться сразу со всем потоком воды. В таком случае создается повышенное давление в месте задержки, и возникает гидроудар.
2. В системах, где вода циркулирует с постоянным давлением, при некоторых обстоятельствах могут перекрывать запорные устройства. Тогда несжимаемая до этого жидкость начинает оказывать повышенное давление на стенки трубы, вследствие чего происходит гидроудар.

Различают два типа гидроудара в трубопроводе: отрицательный – происходит снижение напора из-за выключения насоса или открытия задвижки; положительный – давление в системе резко поднимается в результате перекрытия задвижек или включения подкачки.

Для того чтобы рассчитать мощность гидроудара в трубах, теоретиком Н. Е. Жуковским был разработан целый ряд формул. Он не только подробно расписал, что такое гидроудар в трубопроводе, но и определил, как можно вычислить степень роста давления в системе в той или иной ситуации.