Гідроудар в системі водопостачання та опалення: причини, як запобігти

Труби опалювальної та водопровідної системи, особливо приватного будинку, іноді видають дивні звуки. Деколи їх помічають, але залишають без уваги. А даремно. Клацання і стуки в трубопроводах можуть позначати і гідроудар в системі водопостачання. Можливо, пора приймати заходи щодо їх запобігання, поки не виникло питання: хто винен у раптовому прориві труби.

Що таке гідроудар

Гідроудар – це потужне короткочасне підвищення тиску рідини, що циркулює у трубах, що виникає внаслідок різкої зміни швидкості її руху. В залежності від знаку зміни тиску гідроудари поділяються на:

  • позитивні, спрямовані на підвищення тиску, які виникають при різкому закриття засувок або включення насосних агрегатів;
  • негативні, пов’язані з зупинкою насосів.

Розглянемо, що це таке – гідроудар, і в чому природа цього явища. При різкому закритті засувки потік води зупиняється не весь, і не відразу. Найближчі до вентиля шари води зупиняються, інші ж продовжують рух по інерції. Вони стикаються з завмерлим на місці шаром, з ними стикаються, які йдуть слідом.

Те ж саме відбувається, якщо в метро різко закрити вхід на ескалатор в момент проходження потоку людей. Перші ряди зупиняються, на них тиснуть інші, на них – наступні. Виникає тиснява. Точно також відбувається і при гідроударі.

Важливо: При різкій зупинці потоку рідини тиск в трубопроводі миттєво зростає в рази, досягаючи десятків атмосфер. Розрахунок на те, що це залишиться без наслідків, навряд чи виправдається.

Давайте розберемося, чим же небезпечний гідроудар.

У чому небезпека гідроудару

Будь-яке підвищення тиску в трубопроводі понад розрахункового небезпечно як для самих труб, так і для їх сполук. Також може постраждати і запірна арматура.

Це відбудеться не відразу, адже спочатку всі інженерні системи без винятку виконуються з запасом міцності. Але кожен гідроудар методично й безжалісно шукає слабке місце в трубопроводі, поступово готуючи його до руйнування. І в якийсь момент терпінню труб настає межа, і вони лопаються.

Наслідки проривів широко відомі. Це зіпсовані меблі, шпалери, килими. Залиті водою сусіди, нервово вимагають все виправити в найкоротший термін з подальшою виплатою компенсації за заподіяну шкоду.

А стався гідроудар в системі опалення, то можливі і нематеріальні жертви. Гарячий теплоносій здатний заподіяти серйозні опіки людям, яким не пощастило потрапити під струмінь. Та й матеріальні втрати від дії гарячої води серйозніше, ніж від холодної.

Якщо ж аварія сталася в лютий мороз (а поломки ніколи до місця не бувають), то зупинка теплопостачання спричинить за собою і зупинку котла з повним заморожуванням системи.

Збитки простіше запобігти, ніж компенсувати. Для цього потрібно зрозуміти, як уникнути їх. Отже, гідроудар в системі водопостачання, причини його появи.

Причини гідроударів

На частку гідроударів припадає близько 60% всіх аварій на трубопроводах, що сталися при їх безпосередній участі. Більша частина з них припадає на старі зношені труби, у яких завжди знайдеться слабке місце.

Чим довше труба, тим сильніше гідроудар. Це випливає з його природи: у протяжному трубопроводі води вміщається більше, вага її здатний викликати більш серйозний перепад тиску. Тому, чим далі знаходиться перекривається вентиль, тим відчутніше гідроудар в трубопроводі. У цьому відношенні найбільш уразливі трубопроводи водяних теплих підлог, протяжність яких велика.

Цікаве по темі:  Підключення душової кабіни до водопроводу та каналізації

Щоб позбавити теплі підлоги від пошкоджень внаслідок гідравлічних ударів, термостатичні клапани, керують їх роботою, повинні бути правильно встановлені. Перекриття циркуляції повинно виконуватися на вході трубопроводу в підлогу. У цьому разі після закриття клапана вода, хоч і продовжує рух за інерцією, але всього лише створює за клапаном розрідження, не небезпечне для трубопроводу. Практикується одночасне перекриття виходу трубопроводу ще одним клапаном.

У минулі часи при засилля гвинтових вентилів гідроудари виникали значно рідше. Закриття запірної арматури не можна було виконати миттєво, для цього потрібен не один оборот рукоятки. З точки зору безпечної експлуатації це правильно.

Поява кульових кранів призвело до можливості виконати ту ж операцію значно швидше. Легкість руху рукоятки і досягнення поставленої мети її поворотом всього на 90 градусів викликає спокуса повправлятися у швидкості закриття вентиля, що робити категорично не можна. В результаті різка зупинка потоку рідини відчуває трубопровідну систему на міцність.

Але вентиль не обов’язково різко закрити, щоб отримати гідроудар. Якщо з системи опалення погано витіснений повітря, то при взаємодії води з ним відкритті крана призводить до аналогічного явища. Вода важко піддається стисненню, на відміну від повітря. Останній при різкому зіткненні з знаходиться під тиском рідиною виконує роль своєрідного амортизатора, пружного перешкоди на її шляху.

Появі гідравлічних ударів сприяє наявність в системі «різнокаліберних» труб. Якщо трубопроводи різного діаметра не «приведені до спільного знаменника» з допомогою відповідних перехідників, скачки тиску в процесі їх експлуатації неминучі.

Як боротися з гидроударами

Для захисту від впливу гідравлічних ударів на системи водо — і теплопостачання застосовується цілий ряд заходів. Деякі з них показові до застосування повсюдно, деякі ж використовуються для трубопроводів певного призначення.

Плавне перекриття

Від спокуси швидше впоратися з таким простим завданням, як відкриття або перекриття вентиля, потрібно позбавлятися. Робити це потрібно повільно і плавно. Якщо вентиль тугий, то допускається виконувати переміщення його рукоятки невеликими ривками. Так прийнято на промислових підприємствах, але показово до виконання і в побуті.

Гідроудар при цьому все одно відбувається. Але він розбивається на кілька невеликих по силі. Енергія, яка впливає на труби одноразово при різкому закриття вентиля, розбивається на порції, не створюють сильних перепадів тиску. А тому – не небезпечні.

Амортизація

При ручному управлінні рухом потоків рідини можна реалізувати їх плавне перекриття або відкриття. Але ось термостати, що керують процесом роботи опалювальної системи автоматично, не здатні на це.

Щоб пом’якшити гідроудар в системі, в ній встановлюються амортизуючі пристрої. Перед місцем установки клапана термостата частина жорсткого трубопроводу замінюється на еластичний. В якості матеріалів для цього застосовуються термостійкий каучук, або армований пластик.

Цікаве по темі:  Літній душ для дачі своїми руками: як зробити, інструкція, фото, відео

Оскільки ці матеріали можуть розтягуватися, то в момент гідроудару вони візьмуть на себе його силу. Короткочасно збільшившись в діаметрі, амортизатор спрацює, як гасій, і скине тиск перед закрывшимся клапаном.

Для більшості систем досить установки відрізка еластичною труби порядку 20 – 30 см. Для протяжних труб можна збільшити його ще на 10 див.

 

Шунтування

Метод передбачає ручну доробку термоклапанов. Для його реалізації необхідні знання їх конструкції, в іншому випадку пристрою можна тільки нашкодити.

Шунт являє собою тонку трубочку діаметром 0,2 – 0,4 мм. Її вставляють в клапан по ходу руху рідини. При роботі вона ніяк не позначається на працездатності системи, а ось при різкому підвищенні тиску допоможе зіштовхнути його в трубопровід за клапаном.

На замітку: Такі заходи допоможуть лише у системах, що складаються з нових трубопроводів, і бажано – не з металу. Наявність іржі зводить нанівець всі зусилля і хитрощі, так як вона швидко заб’є отвір.

Замість установки трубки буває досить просвердлити отвір відповідного діаметру.

Захищені термостати

Промисловістю випускаються термостати, забезпечені пристроєм захисту від гідравлічних ударів. У них між клапаном і термоголовкою встановлений пружинний механізм. Про наявність цього пристрою при покупці термостата можна дізнатися з його технічної документації.

При перевищенні тиску пружина, розтягуючись, заважає клапану повністю закритися. Відбувається той самий процес, що і при шунтуванні – надлишок тиску скидається в трубопровід за клапаном. Коли гідроудар припиниться, пружина повністю закриє клапан.

Важливо: Термостати, оснащені системою захисту від гідроударів, встановлюються в систему строго в одному напрямку, вказаному стрілкою на корпусі.

Компенсатори

Одне з компенсуючих пристроїв, які застосовуються в системах опалення (для водопроводу воно теж підходить) для захисту від гідравлічних ударів – це гідроакумулятор. Він являє собою резервуар, розділених на дві частини гнучкою мембраною з гуми або каучуку.

У нижній частині резервуара, з’єднаної з системою, перебуває вода. Верхня містить повітря під тиском. Виріб схожої конструкції входить до складу автоматичної насосної станції і служить для відключення насоса при досягненні номінального тиску в системі.

У складі ж опалювальної системи компенсатор приєднується до місць можливого виникнення гідроударів. У момент його зростаючий тиск рідини тисне на мембрану акумулятора. Знаходиться над нею повітря стискається, мембрана зміщується в його бік. За рахунок збільшення обсягу, займаного рідиною, тиск у ній падає.

Як тільки вплив гідроудару закінчиться, мембрана повертається на своє місце. Застосування гідроакумуляторів попутно дозволяє прибрати зайвий обсяг рідини із системи.

Для створення амортизуючого ефекту у водопровідних системах посимо гідроакумуляторів використовують спеціальні гасники.

Захисні клапани

Колись лікарі при підвищеному тиску влаштовували пацієнту кровопускання. Менше рідини – менший тиск. За таким же принципом працюють і захисні клапани.

Їх розміщують у найбільш небезпечних місцях, схильних до гідроудару. Працюють вони або як самостійні пристрої, або від команди контролера, який керує роботою системи і має інформацію про тиск у ній в заданих точках.

Цікаве по темі:  Титановий фільтр для води: принцип роботи, характеристики, відгуки

Як тільки тиск в місці установки захисного клапана перевищить пороговий рівень, він відкриється і викине надлишки рідини назовні. Природно, це відбувається там, де вони не принесуть нікому шкоди або дискомфорту.

По мірі зменшення тиску клапан закриється, приходячи в початковий стан.

Пристрої автоматичного регулювання

Не варто зациклюватися тільки на вентилях і клапанах. Запуск і зупинка насосів теж провокує гідравлічні удари в системі водопостачання. Чим могутніше насос – тим сильніше виявиться гідроудар.

Тиск, створюваний насосним агрегатом, залежить від швидкості обертання його електроприводу – двигуна. При подачі напруги на нього він розганяється практично миттєво. Якщо ж змусити його робити це плавно, то гідроудару при включенні насоса в роботу можна уникнути.

Швидкість обертання електродвигуна залежить від напруги або частоти живильної мережі. Змінюючи величину напруги, регулювати обороти навряд чи вийде. А ось зміна частоти допомагає добитися потрібного ефекту.

Для цієї мети використовуються спеціальні пристрої керування електродвигунами: частотні перетворювачі та пристрої плавного пуску. І ті, й інші при отриманні команди на запуск плавно нарощують частоту живлення електродвигуна, виводячи його на номінальні обороти за час, заздалегідь встановлене при налагодженні системи. Гідроудари зникають.

Але у частотних перетворювачів є ще одна перевага. Вони дозволяють при роботі насоса регулювати його продуктивність таким чином, щоб підтримувався оптимальний режим його роботи. Зміна напору рідини можна виробляти вже не ступенем відкриття вентиля на виході, а частотою обертання електродвигуна.

Для цього до частотного перетворювача підключаються датчики тиску або будь-якого іншого параметра, який він буде підтримувати в заданих межах, змінюючи частоту обертання насоса. При цьому з’являється ще й економічна вигода: знижується витрата електроенергії, так як насос буде споживати з мережі рівно стільки енергії, скільки необхідно.

Недоліки частотного перетворювача: велика вартість і необхідність виконання налагоджувальних робіт фахівцем.

Якщо ваша система опалення або водопостачання ще не забезпечена ні одним з вищеописаних пристроїв, а в ній спостерігаються ознаки гідравлічних ударів – пора братися за її модернізацію. В іншому разі коли-небудь доведеться взятися за ремонт.