Ювелирное обозрение

В последнее время все чаще появляются сообщения о разрушении некоторых элементов системы отопления или водопровода. Причина поломки — гидроудар. Спасает от подобных неприятностей компенсатор (гаситель) гидроудара. Что это за устройство такое, как и где его устанавливать — читайте в этой статье.

Что такое гидроудар в трубопроводе, причины возникновения

Гидроудар — это резкое повышение давления в системах транспортирующих жидкость, которое возникает при резком изменении скорости движения жидкости. Скачок давления может стать причиной разрушения некоторых элементов системы. Разрушения происходят, если превышен предел прочности соединения или материала.

Если говорить о наших домах и квартирах, гидроудары возникают в системах отопления и водоснабжения. В системах отопления частных домов — при старте или остановке циркуляционного насоса. Да, сам по себе он давления не создает. Но резкое ускорение или останов теплоносителя и является той нагрузкой, которая действует на стенки труб и близлежащие устройства. В системах отопления закрытого типа стоит расширительный бак. Он компенсирует гидроудар, если насос находится рядом. В этом случае дополнительные устройства могут и не понадобиться. Проверить необходимость установки компенсатора можно по манометру. Если стрелка не движется или движется едва заметно, все нормально.

В централизованных системах отопления, гидроудар возникает при резком закрытии заслонки, когда быстро открывают краны для заполнения системы после ремонта/профилактики. По правилам надо делать это медленно и постепенно, но на практике случается иначе…

В водоснабжении гидроудар возникает даже при резком закрытии крана или другой запорной арматуры. Более выраженные «эффекты» получаем в завоздушенных системах. Вода при движении ударяется в воздушные пробки, что создает дополнительные ударные нагрузки. Мы можем при этом слышать щелчки или потрескивание. А если водопровод разведен пластиковыми трубами, во время эксплуатации можно заметить, как эти трубы сотрясаются. Так они реагируют на гидроудары. Вы, наверное, замечали, как дергается шланг в металлической оплетке. Причина та же — скачки давления. Рано или поздно они приведут к тому, что либо труба лопнет в самом слабом месте, либо соединение потечет (что более вероятно и чаще встречается).

Почему же раньше это явление не отмечалось? Потому что сейчас большая часть кранов имеют шаровую заслонку и поток перекрывается/открывается очень резко. Раньше краны были вентильного типа и заслонка опускалась медленно и постепенно.

Как же бороться с гидроударами в отоплении и водоснабжении? Можно, конечно, приучить обитателей квартиры или дома не крутить резко краны. Но стиральную или посудомоечную машину не научишь бережному отношению к трубам. И циркуляционный насос не замедлишь в процессе старта и останова. Поэтому в систему отопления или водоснабжения добавляют компенсаторы гидроударов. Их же называют гасителями, амортизаторами.

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.

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.

Где и как устанавливать: рекомендации по монтажу

Компенсатор гидроударов имеет небольшие размеры, в корпус может поместиться лишь небольшое количество воды (менее 200 мл обычно). Устанавливается он в непосредственной близости перед источником появления гидроудара: шаровым краном, водяной гребенкой, на шланге к стиральной или посудомоечной машине, после циркуляционного насоса, на гребенке теплого пола.

Крепить его можно в любом положении: вверх, вниз, в сторону. Для мембранных моделей только важно, чтобы был свободный доступ к ниппелю. Независимо от конструкции, не рекомендуется ставить устройство на длинных отводках от магистрали. Подводящий отрезок трубы должен быть максимально коротким.

При выборе обратите внимание на максимальное рабочее и компенсируемое давление. Второй момент — диаметр подключения. Обычно это 1/2 дюйма, но есть и на 3/4 и дюймовые.

При подключении стиральной и/или посудомоечной машины на шланг устанавливается тройник. Один свободный выход тройника идет на машину, на второй устанавливают компенсатор гидроудара.

Другие способы борьбы с гидроударом

Один из возможных вариантов нейтрализации гидроудара уже озвучивали — краны закрывать плавно. Но это не панацея, да и неудобно в наше стремительное время. И есть еще бытовая техника, ее не научишь. Хотя, некоторые производители учитывают этот момент, и последние модели делают с клапаном, который плавно перекрывает воду. Вот поэтому компенсаторы и нейтрализаторы становятся так популярны.

Бороться с гидроударом можно и другими методами:

• При разводке или реконструкции водопровода или отопления, перед источником гидроудара вставлять кусок эластичной трубы. Это армированный термостойкий каучук или пластика PPS. Длинна эластичной вставки — 20-40 см. Чем длиннее труба, тем длиннее вставка.
• Покупка бытовой техники и запорно-регулирующей арматуры с плавным ходом клапана. Если говорить об отоплении, часто наблюдаются проблемы с теплым водным полом. Не все сервомоторы работают плавно при закрытии потока. Выход — ставить термостаты/терморегуляторы с плавным ходом поршня.
• Использовать насосы с плавным пуском и остановом.

Гидроудар — действительно опасная для закрытой системы вещь. Он ломает радиаторы, разрывает трубы. Чтобы избежать проблем, лучше продумать меры борьбы заранее. Если все уже работает, но появились проблемы, разумнее и проще всего установить компенсаторы. Да, они недешевы, но ремонт обойдется дороже.

Производители, характеристики, цены

Лучше всего компенсатор гидроудара покупать известных фирм. Это не тот участок, где уместно экономить. Наибольшей популярностью пользуется несколько фирм:

• FAR. Компенсатор этой фирмы — без мембраны, с пружиной и запорным диском. Подсоединительная резьба 1/2″, максимальное давление 50 Бар, номинальное — 10 Бар. Температуру выдерживает до 100°C. Цена от 30 $.
• Uni Fitt. Та же конструкция с подпружиненным диском. Есть два варианта корпуса: латунный и латунный с никелевым покрытием. Подключение 1/2 дюйма. Максимальная температура 90°C, номинальное давление — 10 Бар, пиковое — 20 Бар. Длинна защищаемого трубопровода — 10 м. Цена от 15 $.

Есть и другие фирмы, но они не так популярны. некоторый из-за слишком завышенной цены, другие не завоевали доверие. Во всяком случае, пока.

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.

Что такое гидроудар?

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.

Причины возникновения гидроудара

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.

Как избежать проблемы?

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.

Вариант #1. Плавное перекрытие системы

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.

Вариант #2. Применение автоматических устройств

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.

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 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.

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.

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.

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.

Проведение профилактических работ

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.

Выводы и полезное видео по теме

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.

Причиной возникновения гидравлических ударов в системе водоснабжения становится свойство воды –ее несжимаемость. Напор воды из кухонного крана можно закрыть быстрым поворотом рукоятки. Сопротивляясь о возникшее препятствие, вода создает упругую обратную силу. При этом воде некуда деваться, так как труба герметична. Ее энергия сталкивается с инерционным потоком воды. При таком столкновении гидроудар в системе водоснабжения определяется тем, что энергию потока воды невозможно поглотить ее сжатием. В небольших трубопроводах такие процессы являются незначительными.

Заметно такое явление проявляется при значительных скоростях воды в трубах, прочном трубопроводе большого диаметра и резком закрытии прохода на некотором участке трубы. Гидроудары в системах могут уменьшаться при использовании эластичных материалов для труб или установкой специальных компенсаторов. Такие удары могут сглаживать воздушные пробки, оказавшиеся в системе. Но в любом случае сила толчка останется неизменной, кроме того, что ее действие снизится.

Этого достаточно для предохранения повреждений в системе трубопроводов. Только принцип сглаживания сильного удара воды заключен в основе многих защитных сооружений, а также оборудования.

Меры устранения гидроударов

Главным способом предотвращения гидравлических ударов считается уменьшение скорости закрытия потока воды, а также способы уменьшить давление в системе водоснабжения. Для таких целей используют задвижки с удлиненным штоком. Это позволяет замедлить процедуру перекрытия напора воды. Но для аналогичного оборудования требуется увеличение проходного диаметра системы труб.

Меры устранения гидроударов

Предотвратить гидравлический удар можно посредством модернизации напорного контура, его переделки. Одним из методов решений стало подключение в жесткую систему труб элемента, изготовленного из эластичного материала – металлопластика или пластика. Для создания требуемого результата необходимо около 400 мм этого материала. Также, на прямолинейный участок трубы устанавливают специальный компенсатор в форме «П», что тоже снижает скоростной поток воды. В системе горячей воды аналогичную роль может играть полотенцесушитель.

Наиболее прогрессивным способом защиты является обратный клапан в системе водоснабжения, который пропускает некоторый объем воды при сильном и внезапном повышении давления. Ввиду этого уменьшается нагрузка на оборудование и материал системы трубопроводов. Важным фактором является регулировка функции этого клапана, когда он будет начинать функционировать. При очень большой характеристике открытия гидроудары предотвратить очень сложно.

Особенности защитных устройств

В локальных современных системах водоснабжения для загородных домов защита от гидравлических ударов накладывается на гидравлические аккумуляторы различных видов и устройств. Обычно такие емкости уже имеются в комплекте станции насосов. Сам гидроаккумулятор чаще всего изготавливается в форме бака объемом более 30 литров. Внутри он разделен прочной каучуковой мембраной на две части – водяную и воздушную.

В первую половину под высоким давлением закачивается периодически вода. В другую половину закачивается воздух под заданным давлением. В таком случае гидравлические удары в системе водоснабжения также сбрасываются в данный бак. После того, как напор воды нормализуется, упругая перегородка выдавливает деформирующую ее воду назад в трубопроводы.

Практически становится видно, что использование только гидравлического аккумулятора является довольно эффективной защитой от гидроударов в напорной системе водоснабжения.

Видео: Пример возникновение гидроудара