Лучший способ избежать нарастания опасного давления — медленно закрывать впускные клапаны. В большинстве случаев этого достаточно, чтобы предотвратить взрыв.
Что такое гидроудар в системе отопления: причины возникновения и последствия
В современном доме есть важные инженерные коммуникации: Электричество, вода и отопление. О последнем и пойдет речь в этой статье. Давайте рассмотрим, что такое гидроудар в системе отопления, что его вызывает, как его предотвратить и как уменьшить последствия после возникновения гидроудара.
Когда теплоноситель переходит с одного диаметра трубы на другой, когда внезапно закрывается клапан или жидкость попадает в шлюз, создается избыточное давление — это и есть гидроудар в системе отопления. Это явление длится всего доли секунды, но его сила может быть непредсказуемой — трубопроводы находятся под постоянным давлением, но гидроудар может многократно увеличиться и, если не повредить магистральную трубу, постоянно сокращать срок службы приборов и оборудования системы отопления. В системах водоснабжения и отопления причины могут быть совершенно разными, а последствия непредсказуемыми.
Если попытаться дать четкое определение гидроудара, то формулировка может быть следующей: Жидкость, движущаяся в трубопроводе, обладает кинетической энергией и после столкновения с препятствием направляет свою энергию в обратном направлении, создавая высокое давление. Это давление действует на трубопровод, и когда он сталкивается с препятствием, оно также действует на трубопровод. Это и есть гидроудар. Препятствием может быть переход от одного диаметра трубопровода к другому, клапаны и шаровые краны.
Гидроудар происходит в водопроводных системах постоянно, когда мы включаем и выключаем кран. То же самое происходит и в системах отопления, но не так часто. Стоит отметить, что жидкость способна сохранять свое давление и накапливать энергию. Именно поэтому в частных домах и квартирах случаются аварии. Особенно если в системах используются резиновые трубы с металлической оболочкой. Многие из нас наверняка замечали, что такие трубы служат некоторое время, а потом лопаются. Это происходит из-за давления, которое накопилось в системе и не может выйти в общий водопровод из-за обратного клапана. Со временем давление превышает прочность шланга, и он дает течь.
Гидроудар в системе отопления многоквартирного дома возникает не так уж часто. Проблема гидроударов не так остро стоит перед жителями многоквартирных домов, как перед владельцами частных домов, так как ремонт и обслуживание этих систем осуществляется компетентными службами. Тем не менее, стоит обратить внимание на шланги при установке водонагревателя, так как ответственность и стоимость материала ложится на плечи владельцев городских квартир.
Водяные шланги в частной системе отопления встречаются гораздо чаще, поэтому жителям частных домов следует быть особенно внимательными при планировании и монтаже системы отопления. Поэтому стоит быть особенно бдительным при планировании и монтаже системы отопления вашего дома. Надеюсь, я понятно объяснил, что такое гидроудар в системе отопления.
Последствия гидроудара
Гидроудар поражает трубные соединения, клапаны, фитинги и другие компоненты системы. Очень часто возникает ситуация — отопление работает, обогревает дом, но жилец постоянно слышит треск или стук — это перепад давления в системе, который разрушает рабочие элементы и компоненты. Иногда резко возросшее давление может превысить пределы нагрузки на трубы или их соединения. В этом случае происходит авария. Такое часто случается в системах, которые только недавно были введены в эксплуатацию.
Авария может произойти, когда труба центрального отопления и ее приборы постепенно или неожиданно изнашиваются под воздействием очень сильного скачка давления. В обоих случаях последствия скачка давления вызывают материальные затраты на восстановление затопленного дома и ремонт системы отопления. Чтобы избежать подобного события, необходимо знать причины этого явления и принять меры по его устранению. Как правило, последствия после гидроудара могут быть различной степени тяжести: от поломки насоса до затопления дома и затрат на ремонт после потопа.
Гидроудар может повлечь за собой следующие неприятности:
- расходы на покупку новой мебели, которая пришла в негодность после затопления;
- затраты на ремонт пола или компенсация расходов на восстановление должного вида квартиры после потопа соседям нижнего этажа – если наводнение произошло в городской квартире;
- оплата услуг специалистов, восстанавливающих работоспособность отопительной системы после аварии;
- при прорыве трубопровода человек может получить ожоги в попытках устранить аварию;
- возможные траты на ремонт отопительной системы после восстановления ее работоспособности после аварии, ведь уплотнители и другие элементы были подвержены негативному воздействию давления и скорее всего частично утратили свой рабочий ресурс.
Возможные причины возникновения
Существует несколько основных причин гидроударов в трубопроводах.
- 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.
- 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 гидроударов в трубопроводе: отрицательный — происходит падение давления из-за отключения насоса или открытия задвижки; положительный — давление в системе резко возрастает из-за закрытия задвижки или включения насоса.
Наиболее опасным для безопасной работы системы отопления и водоснабжения является положительный удар воды в трубах. Из-за резкого повышения давления запорная арматура со временем теряет герметичность, могут образоваться трещины и разрывы, так что страдает вся система.
Теоретик Н. Е. Жуковский разработал ряд формул для расчета силы гидроудара в трубах. Он не только подробно описал, что такое гидроудар в трубе, но и указал, как рассчитать степень повышения давления в системе в той или иной ситуации.
Какие последствия гидроудара могут быть для системы отопления
Поскольку самостоятельно определить возможные последствия воздействия гидроудара на систему сложно, часто приходится вызывать специалистов, а их услуги стоят довольно дорого. Поэтому настоятельно рекомендуется перед началом отопительного сезона провести диагностику отопительного контура и определить имеющиеся дефекты.
Наиболее частой причиной гидроударов в отопительных контурах является разное сечение используемых труб. Поскольку меньшее сечение труб создает повышенное трение, теплоноситель не может свободно перемещаться по системе. В результате из-за повышенного давления в трубах постоянно слышен гул, шипение или щелчки.
Если такая проблема возникла в вашей системе отопления, ее следует заменить. В противном случае со временем проблема повторится.
Как предотвратить гидроудары?
Существуют различные способы защиты систем водоснабжения от гидроударов. Давайте рассмотрим наиболее важные из них.
- Плавное закрытие крана. Если потребитель закрывает кран постепенно, давление в системе водоснабжения плавно выравнивается и обратная волна формируется небольшой силы, что снижает мощность гидроударов. Однако всегда плавно закрывать кран не получится. Ведь теперь большинство кранов оснащены шаровой конструкцией, а не вентильной (когда приходилось крутить вентили, чтобы закрыть кран). С шаровой конструкцией одно нечаянное резкое движение – и кран закрыт. Кроме того, дети или ваши гости могут не знать, как правильно закрывать кран.
- Использование труб большого диаметра. Чем больше диаметр труб, тем ниже скорость потока воды, и, соответственно, гидроудар. Но этот метод защиты требует повышенных денежных вложений (на трубы, их проведение и теплоизоляцию) и не всегда эстетично выглядит.
- Установка амортизирующего устройства по направлению потока воды. Перед термостатом вместо жесткой трубы устанавливается кусок из эластичного пластика или каучука. При гидроударе этот участок растягивается и частично гасит силу удара.
- Использование компенсаторного оборудования. Гидроаккумулятор – это бак, куда при гидроударе будет сбрасываться излишняя вода до нормализации давления системы. Реле давления – элемент, который не спасет от гидроудара, но отключит насос, когда вы перекроете кран и давление превысит определенное значение. При этом надо учитывать, что выключение насоса не произойдет мгновенно.
Способы предотвращения
Специалисты считают, что замедление скорости движения воды в трубе — самый эффективный метод. Поэтому имеет смысл его установить:
- задвижки не с шаровым механизмом, а с резьбовым штоком;
- коммуникации большого сечения.
Кроме того, может помочь компенсатор — кусок мягкой пластиковой трубки, прикрепленный к металлической трубе. Он способен компенсировать возникающее при этом повышение давления. Длина вставки составляет до 40 см.
Также легко измерить скорость движения жидкости, установив U-образный элемент в стояке на высоте. В системе отопления аналогичную роль играет полотенцесушитель, который есть практически в каждой ванной комнате.
Идеальной защитой для современного контура является предохранительный клапан. Это устройство просто отводит часть воды из системы при повышении давления, тем самым устраняя гидроудар. Здесь важна правильная настройка. Слишком высокая чувствительность приведет к нерациональному срабатыванию предохранительного клапана, а слишком низкая чувствительность просто сделает устройство неэффективным.
В частном секторе снижение давления достигается в основном с помощью аккумуляторов давления. Они устанавливаются непосредственно за насосом. Наименьшая емкость — 30 литров.
Общие сведения о гидроударах
Гидроудары делятся на:
- Положительные. Повышение давления. Возникает в следствии включения насосов или резком закрытие задвижек
- Отрицательные. Остановка насосного агрегата.
Скачок давления можно сравнить с остановкой эскалатора в метро в час пик. Люди внизу останавливаются, остальные падают друг на друга волна за волной. То же самое происходит в трубопроводах. Если резко выключить кран, вода останавливается, а остальная продолжает двигаться с большой скоростью, неподвижный слой накрывается движущейся волной, за ней следует другой слой, и они сталкиваются. Именно так происходит гидроудар в системе водоснабжения.
Каковы последствия гидроудара
Давление, превышающее допустимую норму, является критическим для труб и их соединений. Запорная арматура также может выйти из строя.
Разрывы труб не происходят при первом гидроударе, потому что производители обычно изготавливают свою продукцию с расчетом на повышение давления. Каждый последующий удар попадает в одно и то же слабое место. В конце концов, труба не выдержит и лопнет.
Все знают, что означает прорыв трубы. Соседей заливает, мебель портится, обои отклеиваются и т.д. Нервы расшатаны, а бюджет страдает.
Если вода прорывается в системе отопления, последствия еще более разрушительны. Человек сгорает заживо. Вытекающая горячая вода наносит огромный ущерб дому. Устранение последствий требует значительных материальных и физических затрат.
В случае аварии при замерзании прекращается подача тепла, и вся система замерзает вместе с котлом.
Ущерб можно предотвратить, а не ремонтировать.
Причины гидроудара
В 60 % случаев разрывы труб вызваны гидроударами. В большинстве случаев авария происходит на участке со старыми трубами.
Сила удара напрямую зависит от длины трубы: чем длиннее участок, тем сильнее удар. В длинной трубе больше воды, и ее вес вызывает заметный скачок давления. Чем дальше от трубы находится запорный клапан, тем сильнее гидроудар.
Предостережение. Подогрев пола с помощью водопроводных труб — первое опасное занятие, которое вы можете сделать. Вентиль находится далеко, а длина труб впечатляет.
Для предотвращения гидроударов в системах напольного отопления необходимо правильно установить термостатические клапаны. Поток воды по трубам должен быть прерван на входе системы в пол. Прерывание потока воды не имеет последствий. Движение продолжается, но в нисходящем порядке.
Вентили старого образца гораздо безопаснее с точки зрения гидроударов. Чтобы остановить поток, требуется несколько поворотов, и давление падает медленно. Вы не можете внезапно остановить поток, если захотите, но с шаровыми кранами это невозможно.
Чтобы закрыть шаровой кран, нужно повернуть ручку один раз на 90 градусов. Неопытные пользователи делают это быстро и резко, что категорически запрещено. Закрывать нужно плавно.
Конечно, рывком закрытый клапан — не единственная причина. В системе отопления труба может лопнуть из-за остаточного воздуха в трубах. Воздух имеет тенденцию сжиматься под давлением, и когда он встречает сильный поток воды, он действует как буфер и образует барьер.
Как устранить гидравлические удары
Существует несколько методов предотвращения гидроудара в трубах отопления и водопроводных системах.
Плавно осуществлять закрытие крана
Если клапан работает плотно, допустимо, чтобы он двигался с небольшими перебоями.
Эффект возникает, но распадается на множество слабых эффектов. Последствия отсутствуют.
Амортизация
Механическое разрушение можно безопасно организовать, но системы с автоматикой (системы отопления) — нет.
Чтобы смягчить удар, в трубу встраивается демпфирующее устройство. Перед термостатом устанавливается кусок резинового шланга (армированный пластик или термостойкая резина).
За счет расширения шланг временно расширяется во время скачка давления и таким образом гасит его.
Для демпфирования достаточно 0,2-0,3 м.
Шунтирование
Это ручная доработка термостатического клапана.
В клапан вставляется трубка диаметром 0,2-0,4 мм. Она не влияет на работу системы, но может быть переброшена через клапан в трубопровод в случае скачка давления.
Метод продуктивен только на новой системе, но не на металле. Наличие коррозии сводит все на нет.
Компенсаторы
Накопительный бак для воды является одним из компенсирующих устройств. Он подходит как для системы водоснабжения, так и для системы отопления. Он представляет собой резиновый бак, разделенный мембраной.
В нижней части содержится жидкость, а верхняя часть состоит из воздуха, находящегося под давлением. Подобная система установлена в автоматических насосах для регулирования давления.
В системе отопления компрессор устанавливается в слабом месте, где он может вызвать скачок давления. Когда происходит скачок, вода давит на мембрану и перемещает ее в сторону воздуха, снимая давление.
Когда давление приходит в норму, удар прекращается, и мембрана возвращается в исходное положение.
Специальные демпферы также используются в водопроводной сети.
Защитные клапаны
Ранее давление у пациента снижалось путем выпуска воздуха. Функциональная схема предохранительного клапана аналогична.
Их устанавливают в потенциально опасных зонах. Они работают автономно или через систему управления.
Когда давление повышается, клапан выпускает воду, разумеется, только в допустимых положениях.
Когда давление возвращается к нормальному уровню, клапан закрывается.
Автоматическая регулировка
Закрытие и запуск насосной системы является «отличным» стимулятором гидроудара.
Насос создает давление, которое напрямую зависит от скорости. Ускорение происходит молниеносно. Если насос вынужден замедлиться, возникновение гидроудара предотвращается.
Регулировать скорость невозможно, но можно изменять частоту для достижения желаемого эффекта.
Эту функцию выполняют блоки управления двигателем, преобразователи частоты и устройства плавного пуска. Установка частотного преобразователя предотвращает возникновение гидроударов.
У частотных преобразователей есть еще одна важная функция. С их помощью можно управлять уровнем жидкости, но не клапаном, а скоростью вращения двигателя.
Для этого к преобразователю подключается датчик давления, который изменяет скорость насоса в соответствии с заданными значениями. В качестве бонуса достигается экономия электроэнергии.
