Что такое гидроудар в системе водоснабжения

В пределах квартиры и частного дома нередко слышны посторонние стуки и похожие на них звуки, которые идут от системы водоснабжения или отопления. Большинство людей считают, что это временная неприятность и этому способствует чужеродный предмет, случайно попавший в трубы. Но чаще всего виновником выступает гидроудар. Он может повлечь за собой серьезные повреждения водопроводного оборудования и вызвать трещины в трубопроводе.

Что такое гидроудар в системе отопления?

Резкий перепад давления в трубопроводной системе называется гидравлическим ударом. Он происходит в результате молниеносного изменения скорости воды. Обычно теплоноситель или холодная вода начинает подаваться с большим напором, и трубы, расширяясь, издают своеобразный скрежет.

В зависимости от направления скачка гидроудар подразделяют на два вида:

• Отрицательный. Происходит в результате падения давления. Оно может стать результатом открытия специальной заслонки или выключения насоса.
• Положительный. Появляется после включения насоса или резкого перекрытия трубопровода.

Последний вариант гидроудара в системе водоснабжения и отопления опаснее всего. Он может вывести из строя трубы, создать на их поверхности трещины и нарушить работу оборудования (теплообменника или насоса). Это в первую очередь касается трубопроводов, которые имеют малый диаметр труб (4-102 мм) и используются при длинной разводке. На более малых протяженностях труб гидроудар в системе отопления практически не ощутим. Для предупреждения этого явления некоторые сантехники сразу советуют ставить компенсаторы или покупать трубы из эластичных материалов.

Причины образования гидроудара

К ним относятся следующие факторы:

• Поломка или незапланированное отключение насоса;
• Резкое закрывание запорных кранов;
• Перед запуском воды в системе не стравили воздух. Для этих целей обязательно должны быть предусмотрены специальные краны.

Наиболее часто причины гидроудара в системе водоснабжения сводятся к резкому закрытию кранов. В былое время смесители были только винтового типа, а при их открывании и закрывании вода плавно поступала в квартиры. С появлением более удобных шаровых кранов картина поменялась в худшую сторону – возросла вероятность повышения критических пределов давления в трубопроводе.

Последствия гидравлического удара

Предугадать заранее сложно, но чаще всего от гидроудара с системой водоснабжения могут произойти:

• Изменение структуры трубопроводного материала;
• Потеря герметичности труб;
• Прорыв системы, особенно это опасно в квартирах – можно залить соседей;
• Поломка отопительных и водяных агрегатов (насосов, обогревателей, расширительных баков, котлов);
• Получение травм и ожогов человеком, если он будет находиться поблизости во время поломки деталей системы;
• Намокание мебели. Она распухнет и вряд ли вернется в прежний вид.

Как предупредить гидроудары?

Исходя из распространенных причин гидроудара в системе водоснабжения, можно предусмотреть защитные меры и следовать им неукоснительно.

Сила гидравлического удара прямо пропорциональна скорости потока теплоносителя или воды. Чем он сильнее, тем гидроудар принесет больше разрушений, поэтому очень важно еще в самом начале закладки водоснабжения или при разводке отопления исключить множественные аварийные стыковки:

• Соединение разных по диаметру труб. Их стык со временем может выступать главным препятствием при движении воды по трубопроводу. Гидроудары в таких соединениях возникают чаще всего.
• Большая протяженность труб. Чем они длиннее, тем больше вероятность появления внутри них воздушных пробок, ведущих к препятствиям потока жидкости.

Предусмотреть эти и другие нюансы смогут разве что профессионалы, и то только при прокладке новых систем водоснабжения. А что же делать с уже установленными? Есть несколько советов, придерживаясь которых можно сохранить работоспособность механизмов и уберечь трубопровод от непредвиденных скачков давления.

Защитить его помогут следующие меры:

• Установка в систему компенсаторов. Они исполняют роль гасителей гидравлического удара. Их конструкция представляет собой корпус в виде небольшой бочки, в котором имеется мембрана и встроенный клапан. Компенсатор гидроударов во внутренних системах водоснабжения располагается на определенных участках трубопровода, в которых возможны перепады давления.

  Количество устанавливаемых компенсаторов определяется в зависимости от сложных участков. Компенсаторное оборудование помогает предотвратить гидравлический удар, а реле спасает всю систему, если он уже произошел. Оно способно перекрыть поток воды, как только показание давления будет выше критического. Но даже при быстром их срабатывании остановка работы будет не мгновенной, а спустя некоторое время.

• Установка мономеров для системы отопления. По их показаниям во время запуска или остановки всей обогревательной конструкции можно определить, имеются ли скачки давления. Эти устройства способны защитить систему от гидроудара, заранее предупредив от неожиданных перепадов.

• Применение амортизационного устройства. Небольшую часть трубы перед термостатом заменяют эластичным пластиком или термостойким каучуком. В случае высокого давления эти материалы смогут расширяться и без последствий преодолевать гидроудар. В среднем достаточно заменить всего лишь участок в 30 см, но для длинного участка трубопровода может понадобиться и все 50.


• Применение шунта в терморегулирующем клапане. Этот метод используется только для новых трубопроводов, которые выполнены из качественных материалов.

  Для осуществления этого метода в термостат со стороны потока жидкости вставляется трубочка диаметром, не превышающем 0,4 мм. Под нее предварительно выполняется отверстие. Встроенный шунт срабатывает, как только происходит гидроудар – он поможет плавно снизить давление. Этот способ устранения гидроудара не подойдет для старых квартир, так как сантехника у них содержит много ржавчины и посторонних включений, которые быстро забьют такое маленькое отверстие.

• Использование центробежных насосов. Они имеют автоматическую регулировку и плавный запуск. Благодаря автоматике насос постепенно увеличивает обороты системы и поток воды совместно с давлением. Такие насосы способны самостоятельно регулировать потоки жидкости и понижать их при достижении в системе критического значения.
• Плавное закрытие крана. Новые модели смесителей оснащены шаровой системой закрытия, которая при резком перекрытии способствует образованию гидроудара. Чтобы защитить систему водоснабжения, нужно плавно закрывать кран.

Видео-совет, как уберечь водоснабжение от гидроударов

В видео вы увидите, как мастера устроили систему водоснабжения, чтобы увеличить срок ее эксплуатации и защитить от гидроударов. Также они выбирают защитные элементы для системы.

Если в свое время не забить тревогу и не устранить причины частых гидроударов в системе, то это может обернуться тяжелыми последствиями. Лучше заранее обезопасить себя и воспользоваться доступными методами решения проблемы, чем потом исправлять аварийную ситуацию.

Источник: ksportal.ru

Природа гидравлического удара в трубопроводах

Гидроудар – это ударная волна, которая распространяется по поверхности водопровода, а также по элементам арматуры. Разрушительное действие такого явления связано, прежде всего, с невозможностью жидкости сжиматься.

Если воду можно было, например, как газ сжать в несколько раз, то трубы не разрывались бы от резкого увеличения давления. Чрезмерное давление возникает в том случае, когда движение жидкости резко останавливается, но вызвать гидроудар могут и другие явления в системе водоснабжения .

Причины

Наиболее часто гидравлический удар происходит при резком закрытии запорной арматуры. Когда вода течёт по трубам и выливается из крана, то в системе водопровода сохраняется постоянное значение давления, но в момент резкого перекрытия арматуры, это значение может увеличиться в несколько раз, в результате чего, стенки трубы не выдерживают напора и лопаются.

Причиной гидроудара могут также стать:

• Резкое включение или выключение мощного насоса.
• Воздушные пробки имеющиеся в контуре водопровода или отопления.

Включение и отключение насоса может быть спровоцировано нестабильным электроснабжением объекта, на котором находятся мощные насосные станции для перекачки воды. Воздушные пробки также занимают не последнее место в возникновении такого опасного явления, поэтому прежде чем эксплуатировать замкнутые системы с жидкостью, следует убедиться в полном отсутствии воздуха в них.

Последствия

При многократном воздействии высокого давления, которое возникает в результате гидравлического удара, даже очень надёжные системы могут потерять герметичность. Разрыв трубопровода может произойти и от однократного, но сильного гидравлического удара.

В результате такого воздействия водоснабжение объектов, к которым подведена водопроводная труба, полностью прекращается. К сожалению, последствия такого явления не ограничиваются только отсутствием воды в кране.

Если разрыв трубы произошёл в многоквартирном доме, то после разрыва трубы и попадания жидкости в жилое помещение будет повреждено имущество владельцев квартиры, а также соседей этажом ниже.

Если разрывается магистральная труба водопровода, по которой снабжается водой целый район города, то авария уже может расцениваться как ЧП.

В результате такого происшествия жильцы десятков многоквартирных домов останутся не только без питьевой воды, но и без канализации, так как все бачки унитазов запитываются от трубы холодного водоснабжения. Воспользоваться душем, даже при неповреждённом трубопроводе с горячей водой, также вряд ли получится.

Если в результате гидравлического удара повреждается труба с горячей водой, то такое происшествие, кроме материального ущерба, может привести к серьёзным ожогам. Особенно опасна может быть разгерметизация системы отопления, в которой теплоноситель всегда находится под значительным давлением, а температура жидкости составляет более +70 градусов.

Смотреть видео

Последствия гидроударов в трубопроводах большого диаметра в черте города, могут быть также весьма плачевными. Кроме возможных травм, которые могут получить пешеходы, находящиеся рядом с местом аварии, значительное истечение жидкости очень часто приводит к парализации участка автодороги, особенно в том случае, когда на данном участке осуществляется перевозка пассажиров транспортом работающем на электрической тяге.

Последствия от возникновения гидроудара, могут привести к значительному ущербу, поэтому так важно научиться предотвращать появление резкого усиления давления в трубопроводах.

Способы защиты

Соблюдение правил монтажа водопроводных и отопительных коммуникаций позволяет свести к минимуму вероятность возникновения такого опасного явления, как гидравлический удар, но полностью исключить его только правильно спроектированными системами не получится. Для избегания такой неприятной ситуации необходим комплексный подход и соблюдение правил безопасности и технических инструкций.

Значительно снизить вероятность возникновения гидравлического удара, можно если следовать следующим правилам при проведении монтажа водопроводов и их эксплуатации.

• При запуске водопровода или отопления в эксплуатацию, запорные элементы арматуры должны открываться очень медленно. Перекрытие подачи жидкости, также должно осуществляться очень плавно. Плавное закрытие и открытие запорной арматуры должно осуществляться не только на промышленных объектах, но и при запуске водоснабжения и отопления в частном доме. Чрезмерное давление при возникновении гидравлического удара способно легко повредить домашние коммуникации, поэтому не стоит пренебрегать правилами технической безопасности, в случае когда вода в частном доме подаётся со значительным давлением.


• Если в системе водопровода или отопления установить автоматические устройства плавного открытия и закрытия запорной арматуры, то можно полностью исключить человеческий фактор при возникновении гидравлического удара. Конечно, при использовании электроники, водопроводные системы становятся зависимыми от электрического тока, но, чтобы полностью исключить вероятность выхода из строя по причине установленных автоматов, необходимо оборудовать такие механизмы резервным источником электроэнергии. Такая подстраховка абсолютно необходима, как на крупном предприятии, так и для нормального функционирования коммуникаций расположенных в частном доме. Автоматической регулировкой рекомендуется оснастить и насосные станции. В этом случае, также можно избежать гидроудара от резкого перепада давления в результате включения или отключения мощного насосного оборудования.
• Применение гидроаккумуляторов и демпферных устройств, также позволяет свести к минимуму последствия резкого увеличения давления в водопроводной сети. Такие устройства обычно состоят из металлического корпуса с расположенной внутри мембраной. При возникновении гидроудара, мембрана перемещается, что позволяет вместить излишек жидкости. Когда угроза разрыва трубопровода
  минует и давление уменьшится мембрана будет возвращена в исходное положение за счёт воздуха расположенного с обратной стороны.


• Для уменьшения давления в водопроводных сетях может быть использован предохранительный клапан, который открывается при достижении жидкости определённого значения. Такие устройства также способны предохранить трубопровод от разрушения, но для организации такого вида защиты, потребуется сделать дополнительную отводку от клапана к канализационной системе
• Для защиты от гидроудара в частном доме или квартире можно использовать очень простой способ, в котором компенсация чрезмерного давления осуществляется за счёт растяжения стенок трубопровода. Совсем необязательно производить монтаж отопления или водоснабжения с применением таких материалов, но участок трубопровода выполненный с использованием термостойкого каучука, способен полностью принять на себя гидроудар в небольшой системе.
• Шунтирование термостата, является эффективной мерой борьбы с гидроударом небольшой силы, поэтому такое “улучшение” автономного отопления может быть произведено только в частной системе отопления. Как правило, достаточно сделать отверстие диаметром 0,5 мм в основном клапане, чтобы при возникновении высокого давления излишек жидкости свободно перемещался в контур с холодной водой.
• Термостат с защитой установленный в систему отопления, также позволяет избежать такого опасного явления, как гидроудар. Принцип работы такого устройства заключается в том, что в основном клапане термостата располагается дополнительный небольшой механизм, который открывается вне зависимости от температуры жидкости. Такой внутренний клапан начнёт пропускать жидкость, когда давление теплоносителя приблизится к максимально допустимому значению, тем самым предохраняя трубы от разрыва.

Смотреть видео

Как защитить от гидравлического удара коммуникации в квартире

Разгерметизация водопровода в квартире может привести к очень серьёзным последствиям, особенно в том случае, когда вследствие прорыва, был причинён ущерб соседям, квартира которых расположена этажом ниже, где произошла авария.

На участке водопровода находящегося в квартире, могут быть установлены старые металлические трубы, которые со временем ржавеют и могут разрушаться в процессе эксплуатации, не говоря уже об убийственной” силе гидроудара.

ВАЖНО! Чтобы свести к минимуму вероятность возникновения протечки, рекомендуется установить краны вентильного типа, которые в силу конструктивной особенности не способны мгновенно перекрыть воду. Шаровые рычажные краны, которые так удобны не только на кухне, но и душе, могут стать причиной серьёзной аварии.

Несмотря на то что гидроаккумуляторы наиболее часто используются в частных домах, водоснабжение которых осуществляется посредством насоса находящегося в глубокой скважине, такие изделия помогут защитить и водопровод находящийся в квартире от гидроудара.

Кроме этого, накопленная жидкость в таких устройствах, можно будет использовать в случае временного отключения водоснабжения. Защитить водопровода от гидроудара можно также с помощью специальных гасителей, которые устанавливаются в трубу холодного или горячего водоснабжения.

Самовольно устанавливать какие-либо приборы в системе централизованного отопления категорически запрещается. Чтобы защитить жилплощадь от возникновения гидроудара, следует допустить специалиста управляющей компании во время тестового запуска отопления.

Если все воздушные пробки будут вовремя удалены из радиаторов и трубопроводов, то можно будет не опасаться гидроудара, по причине соблюдения всех необходимых мер для предотвращения такого явления в котельной и на пути доставки теплоносителя в квартиру.

Чтобы уменьшить риск разгерметизации систем горячего водоснабжения, рекомендуется также заменить краны на винтовые конструкции, а трубопровод сделать из современных материалов, которые позволяют максимально эффективно справляться с избыточным давлением в трубопроводе.

Несколько слов о теории гидроудара

Возникновение гидравлического удара возможно только по той причине, что жидкость не сжимается настолько, чтобы произошла компенсация резкого скачка давления. При увеличении давления в одном месте его сила распространяется на весь участок трубопровода, и найдя “слабое звено” приводит к деформации либо разрушению материала.

Такой эффект возникающий в трубопроводах высокого давления был впервые обнаружен российским учёным Н. Е. Жуковским в конце XIX века. Жуковским также была выведена формула, по которой можно рассчитать минимальное время необходимое для закрытия крана, чтобы избежать опасного повышения давления в замкнутой системе водопровода.

Смотреть видео

Данная формула имеет следующий вид:

• Dp=p(u0-u1)

где:

• Dp – увеличение давления в Н/м2;
• р – плотность жидкость кг/м3.
• u0 и u1  – среднее значение скорости жидкости в трубопроводе до и после закрытия крана.

Учёный доказал, что скорость распространения ударной волны зависит прежде всего от диаметра и материала трубы. Также этот показатель зависит от степени сжимаемости жидкости.

Расчёт обязательно следует проводить только после того, как будет экспериментально установлена плотность воды, которая в зависимости от количества растворённый в ней солей может существенно различаться. Скорость распространения гидроудара всегда рассчитывается по следующей формуле:

• c=2L/T.

где:

• с – скорость ударной волны;
• L – длина трубопровода;
• T – время.

Подставляя значения в данную формулу можно точно определить скорость распространения гидравлического удара. Гидравлический удар представляет собой волну, которая имеет колебания с определённой частотой.

Вычислить, при необходимости, количество колебаний в единицу времени также не составит большого труда. Достаточно воспользоваться следующей формулой:

• М = 2L/a

где:

• М – продолжительность цикла колебаний;
• L – длина трубопровода;
• а – скорость волны (м/с).

Для упрощения вычислений ниже будут приведены показатели скорости ударной волны при гидравлическом ударе для труб из следующих материалов:

• Сталь – 900 – 1300 м/с;
• Чугун – 1000 – 1200 м/с;
• Пластик – 300 – 500 м/с.

Подставляя эти значения в формулу можно точно рассчитать частоту колебаний гидроудара на участке водопровода определённой длины.

Такова теория гидравлического удара в самых кратких математических описаниях. При проектировании современных инженерных систем, для выполнения подобных расчётов, применяются мощные вычислительные машины, поэтому прибегать к ручному вычислению скорости и силы гидроудара нет никакой необходимости.

Источник: trubanet.ru

Понятие гидроудара в системе водоснабжения

Гидроударом называется ударная волна, распространяющаяся по поверхности трубопровода, а также по элементам арматуры. Разрушительный эффект получается по причине резкого перепада напора в водопроводной системе и невозможности воды сжиматься.

Подобное явление происходит в сопровождении различных шумов внутри трубопровода, щелчков, постукиваний. Если не придавать значения звукам, это грозит серьезными последствиями. Гидравлический удар вызывает растрескивание и прорыв труб, приводит к поломке оборудования и запорной арматуры.

Как возникает гидроудар:

1. Поток жидкости сталкивается с появившимся на его пути препятствием, например, с воздушной пробкой.
2. За счет высокой скорости водные слои уплотняются, динамический напор возрастает.
3. Вода не может никуда уйти, поскольку труба герметична. Повышение напора на стенки водопровода влечет за собой его повреждение.

Заметным проявление гидроудара становится при высоких скоростях водного потока в трубах, прочном трубопроводе большого сечения и резком перекрытии прохода на каком либо участке водопровода.

Причины возникновения

Риск гидроудара максимален при резком открытии либо закрытии перекрывающего элемента внутренней сети водоснабжения.

Другие причины повышенного давления в трубах:

• В замкнутом контуре сети возникла воздушная пробка.
• Барахлит или вышла из строя циркуляционная помпа.
• Насосная установка бесконтрольно включается и выключается по причине перебоев в энергосети.
• Вода поступает в магистраль сверх нормы.

Зачастую причиной возникновения динамического удара является использование шаровых кранов в домашнем водопроводе. В их конструкции не предусмотрено плавного хода, и перекрытие водного потока происходит очень быстро.

Опасные последствия

При неоднократном воздействии повышенного напора даже надежные системы способны разгерметизироваться. Прорыв водопровода может случиться и при одиночном, но сильном ударе. Водообеспечение объектов, к которым подведена магистраль, становится невыполнимым. Результаты подобного явления приводят не только к отсутствию воды в кране.

При аварийных ситуациях в результате гидравлического удара страдает:

• Оборудование – трубы станут негерметичными, повредятся запорные устройства.
• Имущество – потоком воды зальет помещение, что станет причиной испорченной мебели и покрытий – не только у вас в квартире, но и у соседей снизу.
• Люди – если прорыв появился в отопительном трубопроводе или системе горячего снабжения, появляется риск получения термических ожогов.

Разрыв водопроводной магистрали, которая обеспечивает водой весь городской район, считается чрезвычайным происшествием.

Степень повреждения по большей части зависит от участка препятствия. Если оно в начале водопровода, показатель высокого напора будет незначительным, если же в конце – намного больше.

Как избежать гидроударов

Без переустройства водного контура единственной защитой от гидравлического удара является плавное перекрытие запорного элемента. Если кран закрывается туго, допустимо передвигать рукоятку небольшими рывками. Такой способ можно применять к кранам в быту и на производстве.

Частично модернизировать домашний водопровод можно за счет подключения насосного оборудования с автоматизированным блоком управления. Плавной корректировки напора в сети добиваются монтажом приборов с автоматическим изменением количества оборотов или со встроенными частотными преобразователями.

Комплексная защита от гидроудара в системе водоснабжения квартиры осуществляется такими методами:

• Установка труб большого диаметра. Это способствует снижению вероятности гидроудара. Скорость продвижения воды в широких магистралях всегда ниже, в отличие от узких.
• Врезка амортизирующих эластичных вставок перед перекрывающим элементом, расширяющихся при повышении напора, отчасти снижая его. Чтобы достигнуть необходимого результата, вполне хватит амортизаторов длиной в 20–30 см. Если же водопровод тянется на большое расстояние, размер вставки увеличивается на 10 см.
• Монтаж защитного клапана диафрагменного типа. Его устанавливают на отводе водоснабжающей линии рядом с насосом, чтобы сбрасывать заданный объем жидкости при повышении давления.

Подобный компенсатор гидроударов во внутренних системах водоснабжения приводится в движение при помощи электрокоманды контроллера или посредством пилотного устройства быстрого реагирования. Защитный элемент срабатывает, когда напор увеличивается больше безопасного уровня, обеспечивая защиту насосному оборудованию при неожиданной остановке. В момент избыточного повышения давления происходит полное открытие регулятора, а при снижении напора до допустимого значения – клапан медленно закрывается.

Применение гидроаккумукляторов в качестве компенсаторов также способствует сведению последствий резкого повышения давления в водоснабжающей системе к минимуму. Конструкция установки представляет собой корпус из металла с расположенной внутри резиновой диафрагмой. При гидравлическом ударе, мембранная деталь смещается, благодаря чему гидробак принимает в себя избыток воды. Когда угроза прорыва водопровода пройдет, и напор снизится, диафрагма вернется в первоначальное положение за счет давления воздуха, находящегося с другой стороны.

Избежать мощного гидроудара в сети горячего водообеспечения либо отопления можно, оборудовав клапан терморегуляции шунтом – узкой трубкой с внутренним сечением от 0,2 до 0,4 мм, которую ставят в направлении перемещения теплоносителя.

Шунтирование используют при обустройстве независимых систем, в которых применялись лишь новые трубы. Ржавчина и осадок в старых трубопроводах сведет эффективность шунта к нулю. Поэтому когда трубка ставится на входе в систему, советуют выполнить монтаж эффективных водяных фильтрующих элементов.

Также в сетях, где циркулирует кипяток, устанавливают защитные термостаты. Они отслеживают напор в сети и не позволяют ей функционировать после достижения опасного значения. Агрегат оборудован пружинным механизмом, который размещается между термоголовкой и клапаном. Срабатывание пружинного механизма происходит при повышенном давлении, препятствуя полному закрытию клапана. Монтаж термостатов выполняется в строгом соответствии с указанным на корпусе направлением.

Чтобы избегать гидроударов, важно проводить регулярную проверку работоспособности всех узлов и элементов водоподающей магистрали, очищение и промывание фильтрационных устройств. Если перепад давления и повреждение сети произошло на участке, относящемся к общедомовому имуществу, ремонтные работы и компенсацию ущерба должна производить управляющая компания.

Источник: StrojDvor.ru