Гидроудары в системе водоснабжения частного дома с подключением станции
Одной из основных проблем при эксплуатации автономных систем отопления и поставки воды является перепад давления. Гидроудар в системе водоснабжения и водяного обогрева, возникший вследствие этого резкого перепада, может стать причиной серьезных повреждений. Его нужно предупредить, согласны?
Мы расскажем, как предотвратить явление и нейтрализовать его негативные последствия, обеспечив бесперебойность работы контуров. У нас вы узнаете, какие способы используются с целью исключения гидроудара в системах, транспортирующих воду к водоразборным кранам и приборам отопления.
В представленной к ознакомлению статье подробно разобрана природа гидроудара. Перечислены профилактические мероприятия, исключающие возникновение опасной ситуации. Для наглядного восприятия непростой темы приложены схемы, фото-иллюстрации и видео.
Гидроудар являет собой кратковременный, но существенный скачок давления в наполненной жидкостью системе. Это явление возникает в момент столкновения потока жидкости с возникшим на его пути препятствием. К характерным примерам возникновения подобных преград относят резкое перекрытие запорной арматуры, внезапная остановка насоса, воздушная пробка и т.д.
Столкнувшись с преградой поток воды по инерции продолжает течение с той скоростью, с которой двигался до появления преграды. Контактирующие с препятствием первые слои с той же скоростью уплотняются за счет поступления следующих слоев.
Из-за постоянного нагнетания новых слоев потока давление стремительно возрастает, а жидкость «ищет» способ сбросить свою часть, чтобы его разрядить.
Аналогичная ситуация практически всегда возникает при разрыве потока шаровым краном или задвижкой. На первый взгляд явление может казаться безобидным. А потому многие хозяева не придают ему особого внимания.
Но на самом деле, при обнаружении предпосылок для назревающего дефекта труб и арматуры стоит как можно быстрее его устранить. Ведь из-за гидроудара в системе отопления появляются расколы и трещины, а также повреждения оборудования.
Этой серьезной проблеме могут предшествовать щелчки и стуки, а также посторонний шум в подающих воду трубах, сопровождающийся характерным «рычанием».
Пощелкивание преимущественно возникает в тех местах, где трубы большего размера соединены с патрубками меньшего сечения. Проходящая вдоль их внутренних стенок вода наталкивается на пусть и неполноценное, но все же препятствие.
При возникновении аварийных ситуаций от эффекта гидроудара могут пострадать:
- оборудование (нарушается герметичность трубопроводов и разрушаются отопительные приборы);
- имущество (вытекающая из поврежденной сети вода затопит жилье и приведет к порче мебели);
- домочадцы (если нарушение произошло в системе теплоснабжения, есть опасность получить серьезные термические ожоги).
Согласно статистическим данным «львиная доля» аварий трубопровода, составляющая порядка 60%, возникает вследствие гидроудара. Чаще негативные последствия от такого эффекта можно наблюдать у износившихся труб, покрывшихся коррозией.
Больше всего неприятностей он доставляет протяженным трубопроводам, например, при обустройстве «теплого пола», по контурам которого циркулирует разогретая до определенной температуры жидкость.
Степень повреждения во многом зависит от места возникновения преграды: если она в начале протяженного трубопровода, величина повышенного давления будет незначительной, если же в конце – значительно выше.
Чаще всего эффект проявляется, когда при укладке отопительной системы были задействованы трубы разных диаметров. Если «разнокалиберные» трубы с помощью переходников не приведены к общему «знаменателю», возрастание давления в системе отопления неизбежно. В этой ситуации для защиты системы контур оснащают специальным клапаном – термостатом.
Физическая природа этого явления кроется в полной утрате или существенным снижением пропускной способности водопроводов, вследствие которой и повышается давление жидкости в системе.
В домах, где были неграмотно спроектированы и обустроены инженерные коммуникации, нередко можно услышать в трубопроводе характерное постукивание и щелчки.
Они являются внешним проявлением гидроудара и возникают, когда в замкнутой системе внезапно прекратилась циркуляция жидкости, а затем также внезапно возобновилось ее движение.
Если на пути движущегося с определенной скоростью потока воды возникает препятствие, его скорость перемещения замедляется, а объем продолжает увеличиваться. Не находя выхода, он формирует обратную волну, которая, сталкиваясь с основной водной массой, повышает давление в системе. Иногда оно может достигать порога в 20 Атм.
Ввиду герметичности магистрали скопившемуся объему деваться некуда, но мощная энергия все равно стремится найти выход во внешнюю среду. Возникающая в результате такого столкновения сила удара и создает опасность разрыва трубы, которая не обладает достаточным запасом прочности.
По этой причине для обустройства системы необходимо использовать адаптированные под водные сети бесшовные водо-газопроводные трубы, соответствующие ГОСТу 3262-75, либо напорные металлопластиковые аналоги, произведенные согласно ГОСТу 18599.
Основными факторами, провоцирующими возникновение гидроудара в трубах, являются:
- перебои в работе или выход из строя циркуляционного насоса;
- присутствие воздуха в замкнутом контуре системы;
- перебои с подачей электроэнергии;
- при внезапном перекрытии запорной арматуры.
Кратковременное повышение давления в замкнутом контуре вследствие нагнетания жидкости свыше положенной нормы может возникнуть, если при включении насоса крыльчатка начинает свое движение с больших оборотов.
В последнее время при обустройстве автономной системы отопления вместо старых вентилей и задвижек все чаще применяют шаровые краны, устройство которых не предусматривает плавный ход.
Их способность оказывать быстродействующий эффект имеет обратную сторону, являясь одной из самых распространенных причин гидроудара.
В плане безопасности винтовые краны являются более предпочтительными, поскольку за счет поэтапного раскручивания буксы обеспечивают плавное открывание/перекрывание запорной арматуры.
Аналогичная ситуация возникает и когда перед запуском системы из контура не выпущен воздух. В момент открытия крана вода сталкивается с воздушной пробкой, которая в условиях замкнутой системы выступает своего рода пневматическим амортизатором.
Уменьшить интенсивность и нейтрализовать влияние избыточного давления поможет грамотная защита системы водоснабжающих трубопроводов.
Для профилактики создания избыточного давления разового и перманентного характера как на отдельном участке контура, так и всей системе в целом, применяют ряд основных мер.
Это одно из основных требований при запуске и отключении систем трубопроводов, которое четко прописано в нормативных документах.
Дело в том, что энергия гидравлического удара в связи с упругостью стенок трубы действует единовременно не всей своей силой. За счет компенсации упругих деформаций она разделена на несколько временных интервалов.
А потому при одинаковой суммарной силе удара мощность воздействия на определенный момент будет существенно понижаться. Посредством плавного включения можно продлить во времени процесс нарастания давления, сведя к минимуму существенные повреждения системы.
Краны, конструкция которых предусматривает большой промежуток до момента перекрытия воды, устанавливают еще на этапе монтажа оборудования.
Автоматика должна быть настроена на плавную коррекцию статического давления в системе. Достичь желаемого эффекта помогает установка насосов с автоматическим изменением числа оборотов либо же агрегатов с электронным управлением, которые оснащены встроенными частотными преобразователями.
Насосы, оснащенные автоматической регулировкой оборотов электродвигателя, способны плавно увеличивать/понижать давление в системе. При этом программное обеспечение одновременно выполняет две задачи: отслеживает изменение давления в водопроводе и автоматически регулирует напор.
Комплексная модернизация системы предполагает установку оборудования, направленного на нейтрализацию воздействия избыточного давления.
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 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.
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.
Защитный клапан диафрагменного типа размещают на отводе трубопровода рядом с насосом с тем, чтобы выпускать заданное количество воды при избытке давления.
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.
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.
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.
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.
Помимо строго соблюдения правил эксплуатации трубопроводов предотвратить аварию помогает своевременное проведение профилактических мероприятий. Ведь все процессы в системе водоснабжения или отопительном контуре взаимосвязаны. И гидроудар является лишь завершающей деструктивной «каплей», способной привести к негативным последствиям на фоне неудовлетворительного технического состояния водопровода.
Вибрации трубопровода и изменения величины давления способствуют образованию микротрещин в структуре металла. Образовавшиеся со временем дефекты при наступлении гидроудара моментально проявляются на участках повышенного внутреннего напряжения: механических соединениях, изгибах и сварочных швах.
Основной комплекс работ, выполняемых при профилактике:
- проверка работоспособности группы безопасности: предохранительного клапана, воздухоотводчика и манометра;
- периодическая проверка давления за мембраной расширительного бака, а при обнаружении неудовлетворительных результатов и его корректировка;
- тестирование системы на наличие утечек и проверка степени износа труб;
- отслеживание положения вентилей запорно-регулирующей арматуры на течь;
- регулярная проверка состояния фильтров, задерживающих накипь, песок и частицы ржавчины, при необходимости – прочистка и промывка элементов;
Профилактика, направленная на поддержание исправного состояния водопроводной и отопительной системы, включает простые виды работ. Но игнорировать их не стоит. Ведь это может привести к существенным тратам денег и времени на проведение полноценных ремонтных работ.
Перечисленные меры защиты наиболее эффективны, если их применять комплексно. Но благодаря комплексному подходу решения проблемы, вы сможете нейтрализовать негативные последствия и продлить тем самым срок службы системы.
Видео #1. Гидроудар, как это происходит:
Видео #2. Тест эффективности применения гасителя:
Гидравлический удар в системе водоснабжения – нередкое явление, способное нанести серьезный вред. И ваша задача – как можно быстрее устранить проблему. Ведь при повторении ситуации элементы системы скоро выйдут из строя. И ремонт после этого обойдется намного дороже.
Задавайте вопросы и пишите, пожалуйста, комментарии в ниже расположенном блоке. Мы ждем ваши рассказы о том, как вы зафиксировали гидроудар в системе или заметили его последствия. Интересно ваше мнение о представленной информации.
Такое неблагоприятное явление как гидроудар возникло вместе с изобретением водопроводной системы. Было замечено, что резкие скачки давления в трубопроводах часто приводят к их разрыву. Чтобы этого не случилось у вас, опишем, как возникает гидроудар в системе водоснабжения квартиры и загородного дома, ознакомимся с возможными последствиями и методами устранения аварий.
Гидроударом принято называть непродолжительные скачки давления в водопроводной системе. Подобное явление может возникать через резкое изменение потока жидкости, протекающего по трубам. По мнению экспертов, причиной значительного количества аварий в водопроводе считается именно гидроудар. Первыми тревожными звоночками, предвещающими разрыв труб или появления трещин на другом оборудовании, считаются приглушённые стуки или редкие щелчки в системе теплоснабжения.
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.
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.
В населённых пунктах без центрального водоснабжения многие владельцы частных домов пользуются глубинными насосами. Подобное оборудование берёт воду из скважины, причём некоторая часть жидкости сохраняется в специальном расширительном бачке (гидроаккумуляторе). Из этой ёмкости вода под определённым давлением поступает в систему.
Гидроаккумулятор, подключенный к насосу
Причиной гидроудара в автономной системе водообеспечения считается перекрывание крана во время работы насосной станции. В данном случае потоки жидкости, которые находятся в движении, резко останавливаются, ударяясь в шарик после закрытия запорной арматуры.
Насос оборудуется специальным реле, но даже это приспособление не спасёт от возможной аварии, ведь механизм начинает действовать после закрытия крана, когда давление превышает пороговое значение. Для выключения насоса также понадобится некоторое время. То же самое можно сказать относительно остановки жидкости в трубопроводе.
Защитить автономную систему водообеспечения от резкого повышения давления можно несколькими способами:
- Увеличением диаметра трубопровода, что понизит скорость перемещающихся водяных потоков;
- Методом установки специального расширительного бачка мембранного типа;
- Плавное закрытие кранов (установка запорной арматуры вентильного типа).
При возникновении преграды на пути перемещения потока, давление жидкости увеличивается в разы, что приводит к увеличению нагрузок и разрушению материала трубопроводов. Максимальное количество аварийных ситуаций возникает в длинных контурах водопроводов, отопительных систем или других инженерных коммуникациях. Определённые неудобства может вызвать разрушение тёплого пола.
Рассматриваемое приспособление желательно монтировать на входе нагретой жидкости в систему трубопроводов. При автоматическом перекрытии клапана жидкость двигается по инерции. После термостата располагается участок трубы, заполненный вакуумом, где присутствует давление в пределах одной атмосферы, в то время как система может спокойно выдержать 4 атмосферы. Для полного перекрытия движения потока на выходе из системы устанавливают ещё один клапан.
Разрушение радиатора отопления вследствие гидроудара
Последствиями гидравлического удара могут быть:
- Разрушения теплового оборудования и трубопроводов;
- Появление трещин и дальнейшее разрушение материала отопительных приборов;
- Возможность получения сильных ожогов при авариях отопительной системы;
- Прекращение тепло- и водоснабжения загородного дома;
- Возможность подтопления соседей.
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.
Защита загородной недвижимости, а также городских квартир от возможного гидроудара подразумевает нейтрализацию избыточного давления в водопроводе и отопительной системы. Основным требованием в работе тепловых сетей считается плавное перекрытие или открытие запорной арматуры при запуске отопления.
Устройство гидроаккумулятора
Кроме того, защита систем тепло- и водообеспечения предполагает использование автоматических устройств. Например, специальный циркуляционный насос постепенно наращивает обороты, что будет способствовать плавному нарастанию давления в системе. То же самое происходит и после отключения устройства. Установленное программное обеспечение позволяет регулировать рабочее давление в автоматическом режиме.
Для водообеспечения загородного дома приемлемо использование гидроаккумулятора. При помощи подобного оборудования можно решить несколько основных задач:
- Скопление лишней жидкости в резервуаре;
- Уменьшение давления в системе путём растягивания мембраны (груши);
- Предотвращения аварийных ситуаций.
Редуктор давления и гаситель гидроударов
Защитить квартиру от гидравлического удара можно следующими способами:
- Монтаж амортизационной трубки из пластика в систему трубопроводов из металла;
- Установка полотенцесушителя на стояке трубы;
- Плавным закрыванием запорной арматуры;
- Установкой гасителя гидроударов или редуктора давления.
