Трубы отопительной и водопроводной системы, особенно частного дома, иногда издают странные звуки. Порой их замечают, но оставляют без внимания. А зря. Щелчки и стуки в трубопроводах могут обозначать и гидроудар в системе водоснабжения. Возможно, пора принимать меры по их предотвращению, пока не возник вопрос: кто виноват во внезапном прорыве трубы.
Что такое гидроудар
Гидроудар – это мощное кратковременное повышение давления жидкости, циркулирующей в трубах, возникающее вследствие резкого изменения скорости ее движения. В зависимости от знака изменения давления гидроудары подразделяются на:
- положительные, направленные на повышение давления, которые возникают при резком закрытии задвижек или включения насосных агрегатов;
- отрицательные, связанные с остановкой насосов.
Рассмотрим, что это такое – гидроудар, и в чем природа этого явления. При резком закрытии задвижки поток воды останавливается не весь, и не сразу. Ближайшие к вентилю слои воды останавливаются, остальные же продолжают движение по инерции. Они сталкиваются с замершим на месте слоем, с ними сталкиваются идущие следом.
То же самое происходит, если в метро резко закрыть вход на эскалатор в момент прохождения потока людей. Первые ряды останавливаются, на них напирают другие, на них – следующие. Возникает давка. Точно также происходит и при гидроударе.
Важно: При резкой остановке потока жидкости давление в трубопроводе мгновенно возрастает в разы, достигая десятков атмосфер. Расчет на то, что это останется без последствий, вряд ли оправдается.
Давайте разберемся, чем же опасен гидроудар.
В чем опасность гидроудара
Любое повышение давления в трубопроводе сверх расчетного опасно как для самих труб, так и для их соединений. Также может пострадать и запорная арматура.
Это произойдет не сразу, ведь изначально все инженерные системы без исключения выполняются с запасом прочности. Но каждый гидроудар методично и безжалостно ищет слабое место в трубопроводе, постепенно готовя его к разрушению. И в какой-то момент терпению труб настает предел, и они лопаются.
Последствия прорывов широко известны. Это испорченная мебель, обои, ковры. Залитые водой соседи, нервно требующие все исправить в кратчайший срок с последующей выплатой компенсации за причиненный ущерб.
А произошел гидроудар в системе отопления, то возможны и нематериальные жертвы. Горячий теплоноситель способен причинить серьезные ожоги людям, которым не повезло попасть под его струю. Да и материальные потери от воздействия горячей воды серьезнее, чем от холодной.
Если же авария случилась в лютый мороз (а поломки никогда к месту не бывают), то остановка теплоснабжения повлечет за собой и остановку котла с полной заморозкой системы.
Убытки проще предотвратить, чем компенсировать. Для этого нужно понять, как избежать их. Итак, гидроудар в системе водоснабжения, причины его появления.
Причины гидроударов
На долю гидроударов приходится около 60% всех аварий на трубопроводах, произошедших при их непосредственном участии. Большая часть из них приходится на изношенные старые трубы, у которых всегда найдется слабое место.
Чем длиннее труба, тем сильнее гидроудар. Это следует из его природы: в протяженном трубопроводе воды умещается больше, вес ее способен вызвать более серьезный перепад давления. Поэтому, чем дальше находится перекрываемый вентиль, тем ощутимее гидроудар в трубопроводе. В этом отношении наиболее уязвимы трубопроводы водяных теплых полов, протяженность которых велика.
Чтобы избавить теплые полы от повреждений вследствие гидравлических ударов, термостатические клапаны, управляющие их работой, должны быть правильно установлены. Перекрытие циркуляции должно выполняться на входе трубопровода в пол. В этом случае после закрытия клапана вода, хоть и продолжает движение по инерции, но всего лишь создает за клапаном разрежение, не опасное для трубопровода. Практикуется одновременное перекрытие выхода трубопровода еще одним клапаном.
В былые времена при засилье винтовых вентилей гидроудары возникали значительно реже. Закрытие запорной арматуры нельзя было выполнить мгновенно, для этого требовался не один оборот рукоятки. С точки зрения безопасной эксплуатации это правильно.
Появление шаровых кранов привело к возможности выполнить ту же операцию значительно быстрее. Легкость движения рукоятки и достижение поставленной цели ее поворотом всего на 90 градусов вызывает соблазн поупражняться в скорости закрытия вентиля, что делать нельзя категорически. В результате резкая остановка потока жидкости испытывает трубопроводную систему на прочность.
Но вентиль не обязательно резко закрыть, чтобы получить гидроудар. Если из системы отопления плохо вытеснен воздух, то при взаимодействии воды с ним открытии крана приводит к аналогичному явлению. Вода трудно поддается сжатию, в отличие от воздуха. Последний при резком столкновении с находящейся под давлением жидкостью выполняет роль своеобразного амортизатора, упругого препятствия на ее пути.
Появлению гидравлических ударов способствует наличие в системе «разнокалиберных» труб. Если трубопроводы различного диаметра не «приведены к общему знаменателю» с помощью соответствующих переходников, скачки давления в процессе их эксплуатации неизбежны.
Как бороться с гидроударами
Для защиты от воздействия гидравлических ударов на системы водо- и теплоснабжения применяется целый ряд мер. Некоторые из них показательны к применению повсеместно, некоторые же используются для трубопроводов определенного назначения.
Плавное перекрытие
От соблазна побыстрее справиться с такой простой задачей, как открытие или перекрытие вентиля, нужно избавляться. Делать это нужно медленно и плавно. Если вентиль тугой, то допускается выполнять перемещение его рукоятки небольшими рывками. Так принято на промышленных предприятиях, но показательно к исполнению и в быту.
Гидроудар при этом все равно происходит. Но он разбивается на несколько небольших по силе. Энергия, которая воздействует на трубы однократно при резком закрытии вентиля, разбивается на порции, не создающие сильных перепадов давления. А поэтому – не опасных.
Амортизация
При ручном управлении движением потоков жидкости можно реализовать их плавное перекрытие или открытие. Но вот термостаты, управляющие процессом работы отопительной системы автоматически, не способны на это.
Чтобы смягчить гидроудар в системе, в ней устанавливаются амортизирующие устройства. Перед местом установки клапана термостата часть жесткого трубопровода заменяется на эластичный. В качестве материалов для этого применяются либо термостойкий каучук, либо армированный пластик.
Поскольку эти материалы могут растягиваться, то в момент гидроудара они примут на себя его силу. Кратковременно увеличившись в диаметре, амортизатор сработает, как гаситель, и сбросит давление перед закрывшимся клапаном.
Для большинства систем достаточно установки отрезка эластичной трубы порядка 20 – 30 см. Для протяженных труб можно увеличить его еще на 10 см.
Шунтирование
Метод подразумевает ручную доработку термоклапанов. Для его реализации необходимы знания их конструкции, в противном случае устройству можно только навредить.
Шунт представляет собой тонкую трубочку диаметром 0,2 – 0,4 мм. Ее вставляют в клапан по ходу движения жидкости. При работе она никак не сказывается на работоспособности системы, а вот при резком повышении давления поможет стравить его в трубопровод за клапаном.
На заметку: Такие меры помогут только в системах, состоящих из новых трубопроводов, и желательно – не из металла. Наличие ржавчины сводит на нет все усилия и ухищрения, так как она быстро забьет отверстие.
Вместо установки трубки бывает достаточно просверлить отверстие соответствующего диаметра.
Защищенные термостаты
Промышленностью выпускаются термостаты, снабженные устройством защиты от гидравлических ударов. У них между клапаном и термоголовкой установлен пружинный механизм. О наличии этого устройства при покупке термостата можно узнать из его технической документации.
При превышении давления пружина, растягиваясь, мешает клапану полностью закрыться. Происходит тот же самый процесс, что и при шунтировании – избыток давления сбрасывается в трубопровод за клапаном. Когда гидроудар прекратится, пружина полностью закроет клапан.
Важно: Термостаты, оснащенные системой защиты от гидроударов, устанавливаются в систему строго в одном направлении, указанном стрелкой на корпусе.
Компенсаторы
Одно из компенсирующих устройств, применяемых в системах отопления (для водопровода оно тоже подходит) для защиты от гидравлических ударов – это гидроаккумулятор. Он представляет собой резервуар, разделенных на две части гибкой мембраной из резины или каучука.
В нижней части резервуара, соединенной с системой, находится вода. Верхняя содержит воздух под давлением. Изделие похожей конструкции входит в состав автоматической насосной станции и служит там для отключения насоса при достижении номинального давления в системе.
В составе же отопительной системы компенсатор присоединяется к местам возможного возникновения гидроударов. В момент его увеличивающееся давление жидкости давит на мембрану аккумулятора. Находящийся над ней воздух сжимается, мембрана смещается в его сторону. За счет увеличения объема, занимаемого жидкостью, давление в ней падает.
Как только воздействие гидроудара закончится, мембрана возвращается на свое место. Применение гидроаккумуляторов попутно позволяет убрать лишний объем жидкости из системы.
Для создания амортизирующего эффекта в водопроводных системах посимо гидроаккумуляторов используют специальные гасители.
Защитные клапаны
Когда-то врачи при повышенном давлении устраивали пациенту кровопускание. Меньше жидкости – меньше давление. По такому же принципу работают и защитные клапаны.
Их размещают в наиболее опасных местах, подверженных гидроударам. Работают они либо как самостоятельные устройства, либо от команды контроллера, управляющего работой системы и имеющего информацию о давлении в ней в заданных точках.
Как только давление в месте установки защитного клапана превысит пороговый уровень, он откроется и выбросит излишки жидкости наружу. Естественно, это происходит там, где они не принесут никому вреда или дискомфорта.
По мере уменьшения давления клапан закроется, приходя в исходное состояние.
Устройства автоматического регулирования
Не стоит зацикливаться только на вентилях и клапанах. Запуск и остановка насосов тоже провоцирует гидравлические удары в системе водоснабжения. Чем мощнее насос – тем сильнее окажется гидроудар.
Давление, создаваемое насосным агрегатом, зависит от скорости вращения его электропривода – двигателя. При подаче напряжения на него он разгоняется практически мгновенно. Если же заставить его делать это плавно, то гидроудара при включении насоса в работу можно избежать.
Скорость вращения электродвигателя зависит от напряжения или частоты питающей сети. Изменяя величину напряжения, регулировать обороты вряд ли получится. А вот изменение частоты помогает добиться нужного эффекта.
Для этой цели используются специальные устройства управления электродвигателями: частотные преобразователи и устройства плавного пуска. И те и другие при получении команды на запуск плавно наращивают частоту питания электродвигателя, выводя его на номинальные обороты за время, заранее установленное при наладке системы. Гидроудары исчезают.
Но у частотных преобразователей есть еще одно преимущество. Они позволяют и при работе насоса регулировать его производительность таким образом, чтобы поддерживался оптимальный режим его работы. Изменение напора жидкости можно производить уже не степенью открытия вентиля на выходе, а частотой вращения электромотора.
Для этого к частотному преобразователю подключаются датчики давления или любого другого параметра, который он будет поддерживать в заданных пределах, изменяя частоту вращения насоса. При этом появляется еще и экономическая выгода: снижается расход электроэнергии, так как насос будет потреблять из сети ровно столько энергии, сколько необходимо.
Недостатки частотного преобразователя: большая стоимость и необходимость выполнения наладочных работ специалистом.
Если ваша система отопления либо водоснабжения еще не снабжена ни одним из вышеописанных устройств, а в ней наблюдаются признаки гидравлических ударов – пора браться за ее модернизацию. В противном случае когда-нибудь придется взяться за ремонт.
okanalizacii.ru
Что такое гидроудар?
В общем понимании гидроударом считается любое воздействие водной среды, которое приводит к авариям в обслуживающей инфраструктуре. В системах водопровода это явление происходит чаще всего, и причин ему может быть несколько. К примеру, закрытие клапана или крана смесителя может резко повысить давление в контуре, что приведет к разрыву трубы или поломке силового перекачивающего оборудования – это будут последствия гидроудара. Реже встречаются подобные аварии при резком понижении давления. Это бывает, если, например, пользователь водопровода полностью без выдержки технологического интервала отключил насос или открыл кран. Для обеих ситуаций нужна защита от гидроудара, которая может выражаться и в установке частотного преобразователя, и в применении рассматриваемого компенсатора давления.
Устройство компенсатора и его задача
Внешне гаситель гидрологического удара представляет собой расширительный бак для накопления воды. Ее забор необходим для разгрузки контура, в котором повышается давление. Распределение воды происходит в автоматическом режиме и регулируется мембраной. Сам резервуар может иметь разные формы, выбор делается исходя из условий эксплуатации, возможностей монтажа и т. д. Например, это может быть баллонный или плоский бак, но в любом случае он будет иметь прочный металлический корпус. Внутреннее устройство резервуара можно представить как секционный блок, в разных секторах которого находится воздух, иногда газовая среда и выбранная из контура вода. Чтобы гидроудар в системе водоснабжения компенсировался в условиях естественного для конкретного трубопровода уровня давления, в камере работает мембрана. Ее функция заключается в регуляции объема накапливаемой воды в соответствии с оптимальным распределением нагрузки. Иными словами, если давление в системе находится в норме, то бак не будет наполняться; забор производится только при фиксации перегрузок в обслуживаемом контуре.
Разновидности компенсаторов
Принципиальное разделение компенсаторов происходит по типу мембраны. Она может быть диафрагменной, баллонной и шаровой. Основная конкуренция происходит между первыми двумя типами, так как шаровые устройства считаются устаревшими и малоэффективными. Диафрагменная мембрана жестко фиксируется по периметру сечения резервуара и не предусматривает изъятия. Она делит бак на секцию с водной средой и воздухом, образуемая прослойка выполняет роль компенсатора достаточного давления. Обычно верхние стены таких конструкций покрываются эмалью, а поверхности, контактирующие с водой, влагостойкой эпоксидной краской. Баллонный гаситель гидроударов предусматривает возможность замены мембраны. Также к его особенностям относится исключение прямого контакта между внутренними стенами бака и водой.
Установка компенсатора
Монтаж осуществляется на окончании трубопровода в узлах соединения с непосредственными потребителями. Например, коммуникации бака могут быть введены в сантехническую арматуру кранов, моторизованных клапанов, коллекторов и т. д. Подключение осуществляется с помощью комплектной фурнитуры. На линиях подводки обычно крепится и автоматическая система управления с приборами измерения. Но даже если после установки компенсатора гидроудар в системе водоснабжения будет предотвращен, стоит предусмотреть и защиту от других негативных факторов. Важно, чтобы расширительный бак не создавал областей с застоем воды. Это может привести к размножению бактерий.
Модель компенсатора FAR
Компания FAR предлагает недорогую, но надежную версию расширительного бака модификации FAR FA 2895 12. Этот компенсатор гидроударов предназначен для устранения риска аварий на внутренних системах водопровода. То есть подойдет для частного применения в домах и квартирах. Диапазон контролируемых давлений у этого агрегата составляет 10-50 бар, а температурный максимум – до 100 °C.
Конструкционно модель представляет собой традиционное решение. Нижняя и верхняя части корпуса выполнены из латунного сплава, а диск – из высокопрочного пластика. В процессе работы стальная пружина регулирует объем воздушной камеры, которая поглощает избыточное давление. К особенностям гасителя гидроударов от FAR относятся компактные размеры. Скромные габариты дают возможность интегрировать устройство в тесных условиях с дополнением в виде механических защитных приспособлений. Что касается ценника, то он составляет лишь 1,5 тыс. руб.
Модель Valtec Car 19
Данный агрегат предназначен для устранения скачков давления при управлении запорной арматурой в условиях квартирного водоснабжения. Конструкция может использоваться и в качестве полноценного расширительного бака, принимая избыток воды, образуемый при повышении температуры. Корпус изготовлен из нержавеющего сплава, а мембрана выполнена на основе эластомера. При выборе этого решения важно учитывать и ограничения. Максимум гаситель гидроударов этой модификации способен принимать 0,162 л. По уровням давления рамки составляют 10-20 бар. По умолчанию бак настроен на работу с давлением 3 бара, поэтому в случае использования устройства в системах с иными рабочими параметрами потребуется перенастройка.
Мембранный расширительный бак Reflex
Производитель Reflex предлагает целую линейку мембранных баков DE, модели которой могут использоваться в профессиональных целях. Уже в начальном сегменте серии, к примеру, можно найти компенсатор с пиковым давлением 10 бар, располагающий объемом 100 л. Максимальная температура при этом может составлять 70 °С. Как видно, главное достоинство этой версии заключается в способности принимать большие объемы теплоносителя. Использовать мембранный расширительный бак Reflex можно и в составе водоснабжающих линий, и в качестве гидроаккумуляторного блока конкретно для страховки насосной станции. В основе конструкции используется углеродистая сталь, поэтому допускается и комбинированная работа с промышленными перекачивающими установками.
Заключение
До недавнего времени использование дополнительных средств защиты систем водоснабжения от гидроударов практиковалось в основном на крупных производственных предприятиях, работающих при высоких нагрузках в инженерных сетях. Сегодня по мере активного вхождения мощного насосного оборудования в сферу бытового обслуживания все актуальнее становится использование компенсатора гидроударов и в частном хозяйстве. Такого рода защита может требоваться не только в системах домашних трубопроводов. Если на даче планируется организация многоуровневой системы полива или скважинного забора воды с доставкой на 5-10 м по высоте, то и в этом случае потребуется поддержка насосного оборудования расширительным баком или специальным гидроаккумулятором. К слову, современные насосные станции нередко уже в базовом комплекте поставляются с защитной арматурой и страхующими резервуарами.
fb.ru
Природа возникновения гидроудара
Для начала, давайте разберемся, что такое гидравлический удар. Все просто: это резкий скачок давления воды в трубах в ту или иную сторону.
- Когда давление резко повышается при включении насоса или перекрытии крана, сначала возникает положительный гидроудар, так как вода по инерции продолжает течь с прежней скоростью, но встречает на своем пути внезапно возникшее препятствие. При этом в области непосредственно около препятствия (например, запорной арматуры (см. Арматура для водоснабжения: виды, назначение, нюансы подбора)), образуется избыточное давление на стенки трубы. Воде деваться некуда, сжимается она плохо, поэтому стенки трубы растягиваются.
- Столкнувшись с преградой, водяной поток отбрасывается назад и сталкивается с волной, все ещё текущей навстречу. Опять-таки, при этом оказывается давление на стенки герметичного трубопровода.
- При резком оттоке водяной массы от преграды, рядом с ней образуется область пониженного давления, в которой стенки трубы теперь уже сжимаются. Это отрицательный гидроудар.
Ударная волна затихает не сразу, она накатывает и отступает несколько раз с уменьшающейся силой и амплитудой. Все это происходит за доли секунды, в течение которых трубы испытывают попеременно то положительную, то отрицательную нагрузку.
Есть и другие причины, вызывающие гидроудар. Это воздушные пробки в трубопроводе, резкие повороты или сопряжения труб разных диаметров, резкие включения насоса. Любая преграда на пути скоростного потока жидкости, изменяет её объем и, как следствие – давление.
Последствия и способы предотвращения гидроударов
Теперь давайте посмотрим, к чему могут привести частые гидравлические удары в домашней системе водопровода, как определить, что они есть, и как их устранить.
К чему может привести резкое повышение давления в трубах
Начнем с того, что первым признаком возникновения гидроударов является шум в системе: стук, щелчки, глухие удары. Определить их можно и по визуальным признакам. Это, в первую очередь, текущие краны и смесители, а также обжимные фитинги-соединители с резиновыми прокладками.
Когда на водоснабжение дома гидроудары воздействуют с достаточной силой, эти прокладки и уплотнители выдавливаются первыми. Герметичность системы нарушается.
Для справки. Скачки давления могут вывести из строя и счетчики воды, манометры и другие контрольно-измерительные приборы.
Но самое неприятное — это разрыв трубопровода. Слабые толчки ему не страшны, а вот регулярное воздействие мощных ударов, может привести к разгерметизации даже нового водопровода.
Одним словом, подобные явления серьезно влияют на целостность трубопроводов и срок их безаварийной службы. Подчас мы своими руками создаем себе проблемы, доверяя монтаж водопровода неквалифицированным специалистам, или занимаясь им самостоятельно без знаний и опыта.
Обратите внимание! Результатом могут стать затопление квартиры, порча мебели и бытовой техники, серьезные затраты на восстановление системы водоснабжения. А иногда и серьезные травмы и ожоги, если происходит прорыв трубы отопления или подачи горячей воды.
Что делать, чтобы исключить гидроудары и их последствия
Защита от гидроудара в системе водоснабжения квартиры, может производиться разными способами. Но первое, что нужно сделать, это провести ревизию всей системы на предмет обнаружения протечек, слабых мест и вообще — возраста и пригодности трубопровода к эксплуатации.
Старые трубы лучше полностью заменить на новые пластиковые, со сварными соединениями. Это самый надежный и долговечный вариант.
Совет. Если смонтировать систему из труб большего диаметра, чем прежде, это значительно ослабит силу гидроударов за счет снижения скорости потока.
Теперь предлагаем изучить несколько способов, как убрать это явление или ослабить его воздействие на вашу водопроводную систему. Одни из них пригодятся в квартирах, другие в загородных домах с автономным снабжением. Но большинство – универсальны.
С них и начнем:
- Замена кранов. Большинство смесителей в наших домах имеют шаровую конструкцию, которая позволяет перекрывать воду одним движением. Это очень удобно для потребителя, но не очень хорошо для системы, потому что именно резкое возникновение препятствия на пути потока приводит к скачку давления. Если заменить шаровые краны вентильными, давление в трубопроводе при их закрытии будет меняться постепенно, и более растянуто во времени.
- Установка амортизаторов. Это может быть специальная резиновая вибровставка, либо эластичный шланг из пластика или каучука, врезанный в трубопровод на одном из участков. При возникновении ударной волны, амортизаторы растягиваются или сжимаются в зависимости от того, повысилось давление в системе или понизилось, и моментально гасят её. Их эластичные стенки при этом не деформируются — в отличие от жестких стенок труб.
- Установка компенсаторов. Это вкручиваемые в трубопровод пружинные детали, принимающие избыточное давление на себя, и уменьшающие вибрацию и шум. Расположенная внутри воздушной камеры стальная пружина, соединена с пластиковым диском. Когда давление в трубе повышается, диск давит на пружину, заставляя её сжиматься и освобождать место для погашения ударной волны.
На устройстве таких компенсаторов и правилах их монтажа, стоит остановиться подробнее.
На следующей картинке можно увидеть устройство детали в разрезе, где:
- 1 – крышка корпуса;
- 2 – пружина;
- 3 – уплотнительное кольцо;
- 4 – пластиковый диск;
- 5 – нижняя часть корпуса;
- 6 – зажимное кольцо;
- 7 – уплотнение.
На приведенных выше схемах, показаны примеры правильной установки компенсаторов. Они могут монтироваться горизонтально или вертикально, на коллекторах холодной и горячей воды, либо на любом участке трубопровода, ведущего к конечной точке потребления воды.
Главное – не допускать застоя воды у входа в компенсатор, иначе в системе могут начать размножаться бактерии. По этой причине, инструкция не допускает его установку в верхней части стояка.
Что касается технических характеристик, то у данного конкретного устройства они следующие:
| Номинальное давление | 10 бар |
| Максимальное давление | 50 бар |
| Размер присоединения | 1/2″ (16 мм) |
| Максимальная температура | 1000С |
Это те параметры, по которым подбирается устройство. Они могут отличаться.
Если ваше жилище снабжается водой из автономного источника с помощью насосного оборудования, для предотвращения гидравлических ударов можно использовать следующие методы:
- Установка гидроаккумулятора (см. Гидроаккумуляторы для водоснабжения: обзор разновидностей, нюансы подбора и настройки). Он входит в состав насосных станций и представляет собой бак с резиновой мембраной, делящей его на две камеры – воздушную и водяную. При гидроударе избыток воды будет сбрасываться в этот бак, пока давление в системе не нормализуется.
- Использование насоса с частотным преобразователем, автоматически регулирующим его работу и обеспечивающим плавный пуск и остановку. При этом резкое повышение давления, которое и приводит к гидроудару, исключается.
Это самые распространенные методы, позволяющие надежно защитить внутридомовую систему водоснабжения от деформации и разрушения.
Заключение
Согласно статистике, больше половины аварий на трубопроводах возникает не из-за коррозии или усталости материалов. Их причиной становятся гидроудары в системе водоснабжения. Но, как вы уже убедились, их вполне можно избежать, если сразу монтировать систему по всем правилам, и оснащать её специальными устройствами, гасящими ударную волну.
Что может произойти, если этого не сделать, смотрите на видео в этой статье.
moikolodets.ru
Зачем нужен гидроаккумулятор?
Гидроаккумулятор (другими словами – мембранный бак, гидробак) используется для поддержки стабильного давления в водопроводе, предохраняет водяной насос от преждевременного износа из-за частого включения, предохраняет систему водоснабжения от возможных гидроударов. При отключении напряжения, благодаря гидроаккумулятору, вы всегда будете с небольшим запасом воды.
Вот основные функции, которые выполняет гидроаккумулятор в системе водоснабжения:
- Предохранение насоса от преждевременного износа. Благодаря запасу воды в мембранном баке, при открытии водопроводного крана насос будет включаться только в том случае, если запас воды в баке иссякнет. Любой насос имеет определенную норму включений в час, поэтому, благодаря гидроаккумулятору, у насоса появиться запас неиспользованных включений, что повысит срок его эксплуатации.
- Поддержка постоянного давления в водопроводной системе, предохранение от перепадов напора воды. Из-за перепадов напора при одновременном включении нескольких кранов происходят резкие колебания температуры воды, например в душе и на кухне. Гидроаккумулятор успешно справляется с такими неприятными ситуациями.
- Предохранение от гидроударов, которые могут возникать при включении насоса, и способны порядком подпортить трубопровод.
- Поддержание запаса воды в системе, что позволяет пользоваться водой даже во время отключения электричества, что в наше время происходит довольно часто. Особенно ценна эта функция в загородных домах.
Устройство гидроаккумулятора
Герметичный корпус этого устройства разделяется специальной мембраной на две камеры, одна из которых предназначена для воды, а другая – для воздуха.
Вода не соприкасается с металлическими поверхностями корпуса, так как она находится в водяной камере-мембране, изготовленной из крепкого резинового материала бутила, устойчивого к воздействию бактерий соответствующего всем гигиеническим и санитарным нормам, предъявляемым к питьевой воде.
В воздушной камере находится пневмоклапан, предназначением которого является регулирование давления. Вода попадает в гидроаккумулятор через специальный присоединительный патрубок на резьбе.
Устройство гидроаккумулятора должно быть смонтировано таким образом, чтобы его можно было беспрепятственно разобрать в случае ремонта или профилактики, не сливая при этом всю воду из системы.
Диаметры соединительного трубопровода и напорного патрубка должны по возможности совпадать между собой, тогда это позволит избежать нежелательных гидравлических потерь в трубопроводе системы.
В мембранах гидроаккумуляторов объемом более 100 л находится особый клапан для стравливания воздуха, выделяющегося из воды. Для малолитражных гидроаккумуляторов, в которых нет такого клапана, в системе водопровода должно быть предусмотрено устройство для стравливания воздуха, например, тройник или кран, который перекрывает основную магистраль системы водоснабжения.
В воздушном клапане гидроаккумулятора давление должно составлять 1.5-2 атм.
Принцип работы гидроаккумулятора
Гидроаккумулятор работает так. Насос подает воду под давлением в мембрану гидроаккумулятора. Когда достигается порог давления, реле отключает насос и вода прекращает подаваться. После того, как при заборе воды давление начинает падать, насос опять автоматически включается и подает воду в мембрану гидроаккумулятора. Чем больший объем гидробака, тем эффективнее результат его работы. Срабатывание реле давления можно регулировать.
Во время работы гидроаккумулятора, растворенный в воде воздух постепенно скапливается в мембране, что приводит к снижению эффективности работы устройства. Поэтому, необходимо производить профилактику гидроаккумулятора, стравливая накопившийся воздух. Частота проведения профилактик зависит от объема гидробака и частоты его эксплуатации, что составляет приблизительно один раз в 1-3 месяца.
Виды гидроаккумуляторов
Эти устройства могут быть вертикальной и горизонтальной конфигурации.
Принцип работы устройств не имеет различий, за исключением того, что вертикальные гидроаккумуляторы объемом больше 50 л в верхней части имеют специальный клапан для стравливания воздуха, который постепенно накапливается в системе водоснабжения во время эксплуатации. Воздух скапливается в верхней части устройства, потому расположение клапана для стравливания выбрано именно в верхней части.
В горизонтальных устройствах для стравливания воздуха монтируется специальный кран или слив, который устанавливается за гидроаккумулятором.
Из устройств маленьких размеров, не зависимо от того, вертикальные они или горизонтальные, воздух стравливается с помощью полного слива воды.
Выбирая форму гидробака, исходят из размеров технического помещения, где они будут установлены. Все зависит от габаритов устройства: какое лучше впишется в отведенное для него место, такое и будет установлено, независимо от того горизонтальное оно или вертикальное.
Схема подключения гидроаккумулятора
В зависимости от возложенных функций, схема подключения гидроаккумулятора к водопроводной системе может быть разной. Самые популярные схемы подключения гидроаккумуляторов приведены ниже.
Схема обвязки повысительной насосной станции
Такие насосные станции устанавливаются там, где присутствует большое водопотребление. Как правило, один из насосов на таких станциях работает постоянно.
На повысительной насосной станции гидроаккумулятор служит для уменьшения скачков давления во время включения дополнительных насосов и для возмещения небольших водоразборов.
Еще такая схема широко применяется, когда в системе водоснабжения происходит частое прерывание подачи электроэнергии на повысительные насосы, а присутствие воды жизненно необходимо. Тогда запас воды в гидроаккумуляторе спасает положение, играя роль резервного источника на этот период.
Чем больше и мощнее насосная станция, и чем большее давление она должна поддерживать, тем больше должен быть объем гидрроаккумулятора, исполняющего роль демпфера.
Буферная емкость гидробака тоже зависит от объема необходимого запаса воды, и от разницы в давлении при включении и отключении насоса.
Схема для погружного насоса
Для длительной и бесперебойной работы погружной насос должен совершать от 5 до 20 включений в час, что указывается в его технических характеристиках.
При падении давления в водопроводной системе до минимального значения автоматически включается реле давления, а при максимальном значении – отключается. Даже самый минимальный расход воды, особенно в малых системах водоснабжения, может понизить давление до минимума, что моментально даст команду для включения насоса, ведь утечка воды компенсируется насосом моментально, а через несколько секунд, при пополнении запаса воды, реле отключит насос. Таким образом, при минимальном водопотреблении, насос будет работать почти вхолостую. Такой режим работы неблагоприятно сказывается на работе насоса и может быстро вывести его из строя. Положение может исправить гидроаккумулятор, который всегда имеет нужный запас воды и успешно компенсирует незначительный ее расход, а также защитит насос от частого включения.
Кроме этого, гидроаккумулятор, подключенный к схеме, сглаживает резкое повышение давления в системе при включении погружного насоса.
Объем гидробака выбирается в зависимости от частоты включений и мощности насоса, расхода воды в час и высоты его установки.
Подключение гидроаккумулятора к водонагревателю
Для накопительного водонагревателя в схеме подключения гидроаккумулятор играет роль расширительного бака. Нагреваясь, вода расширяется, увеличивая объем в системе водоснабжения, а так как она не имеет свойства сжиматься, то самый минимальный рост объема в замкнутом пространстве увеличивает давление и может привести к разрушению элементов водонагревателя. Здесь тоже придет на помощь гидробак. Его объем напрямую будет зависеть и увеличиваться от увеличения объема воды в водонагревателе, повышения температуры нагреваемой воды и роста максимально допустимого давления в системе водопровода.
Подключение гидроаккумулятора к насосной станции
Гидроаккумулятор подключается перед повысительным насосом по ходу воды. Он нужен для предохранения от резкого снижения давления в сети водоснабжения в момент включения насоса.
Вместимость гидроаккумулятора для насосной станции будет тем больше, чем больше используется воды в системе водоснабжения и чем меньше разница между верхней и нижней шкалой давления в водопроводе перед насосом.
Как установить гидроаккумулятор?
Из всего вышесказанного можно понять, что устройство гидроаккумулятора абсолютно не похоже на обыкновенный бак для воды. Это устройство постоянно в работе, мембрана все время в динамике. Поэтому монтаж гидроаккумулятора не так прост. Бак нужно укреплять при установке надежно, с запасом прочности, шума и вибрации. Поэтому бак закрепляется к полу через резиновые прокладки, а к трубопроводу через резиновые гибкие переходники. Нужно знать, что на входе гидросистемы сечение подводки не должно сужаться. И еще одна важная деталь: первый раз бак заполнять нужно очень осторожно и медленно, используя слабый напор воды, на тот случай если резиновая груша слиплась от долгого бездействия, и при резком напоре воды она может повредиться. Лучше всего перед вводом в эксплуатацию удалить из груши весь воздух.
Монтаж гидроаккумулятора должен осуществляться так, чтобы во время работы к нему можно было свободно подойти. Лучше поручить эту задачу опытным специалистам, так как очень часто бак выходит из строя из-за какой-нибудь неучтенной, но важной мелочи, например из-за несоответствия диаметра труб, неотрегулированного давления и т.д. Здесь нельзя проводить эксперименты, ведь на кону стоит нормальная работа водопроводной системы.
Настройка гидроаккумулятора
Вот вы принесли в дом купленный гидробак. Что с ним дальше делать? Сразу необходимо узнать уровень давления внутри бака. Обычно производитель накачивает его на 1.5 атм, но бывают такие случаи, когда из-за утечки, ко времени продажи показатели снижаются. Чтобы удостовериться в правильности показателя, необходимо открутить декоративный колпачок на обыкновенном автомобильном золотнике и проверит давление.
Чем же его проверить? Обычно для этого используют манометр. Он может быть электронным, механическим автомобильным (с металлическим корпусом) и пластиковым, который поставляется в комплекте с некоторыми моделями насосов. Важно, чтобы манометр имел большую точность, так как даже 0.5 атм меняет качество работы гидробака, поэтому пластиковые манометры лучше не использовать, так как они дают очень большую погрешность в показателях. Это обычно китайские модели в слабеньком пластиковом корпусе. На показатели электронных манометров влияет заряд батареи и температура, к тому же, они очень дорогие. Поэтому оптимальным вариантом является обыкновенный автомобильный манометр, прошедший проверку. Шкала должна быть на небольшое количество делений, для возможности более точного измерения давления. Если шкала рассчитана на 20 атм, а нужно измерять всего 1-2 атм, то высокой точности ожидать не приходится.
Если в баке меньше воздуха, значит там больший запас воды, но разница в давлении между пустым и почти заполненном баком будет очень существенной. Все дело в предпочтениях. Если нужно, чтобы в водопроводе постоянно был высокий напор воды, то в баке должно быть давление не менее 1.5 атм. А для бытовых нужд вполне может быть достаточно и 1 атм.
При давлении 1.5 атм гидробак имеет меньший запас воды, из-за чего будет чаще включаться подкачивающийся насос, а при отсутствии света запаса воды в баке может просто не хватить. Во втором случае придется жертвовать давлением, ведь принять душ с массажем можно при заполненном баке, а по мере его опустошения – только ванну.
Когда вы решите, что для вас важнее, можно устанавливать нужный режим работы, то есть, либо подкачать воздух в бак, либо стравить лишний.
Нежелательно снижать давление меньше отметки 1 атм, так же, как и чрезмерно превышать. Наполненная водой груша при недостаточном давлении будет касаться стенок бака, и может быстро прийти в негодность. А избыточное давление не позволит закачать достаточный объем воды, так как большая часть бака будет занята воздухом.
Настройка реле давления
Также нужно выполнить настройку реле давления. Открыв крышку, вы увидите две гайки и две пружины: большую (Р) и малую (дельта Р). С их помощью можно настроить максимальный и минимальный уровни давления, при которых включается и выключается насос. За включение насоса и давление отвечает большая пружина. По конструкции можно увидеть, что она как бы способствует воде замкнуть контакты.
С помощью малой пружины выставляется разница давлений, о чем оговаривается во всех инструкциях. Но в инструкциях не указывается точка отсчета. Оказывается, что точкой отсчета является гайка пружины Р, то есть нижний предел. Нижняя пружина, отвечающая за разницу давлений, сопротивляясь давлению воды, отодвигает подвижную пластину от контактов.
Закачка воды в гидроаккумулятор
Когда уже выставлено правильное давление воздуха, можно подключать гидроаккумулятор к системе. Подключив его, нужно внимательно наблюдать за манометром. На всех гидроаккумуляторах указаны значения нормального и предельного давлений, превышение которых недопустимо. Ручное отключение насоса от сети происходит при достижении нормального давления гидроаккумулятора, при достижении граничного значения напора насоса. Это происходит, когда повышение давления прекращается.
Мощности насоса обычно не хватает, чтобы накачать бак до предела, но, в этом даже нет особой необходимости, ведь при накачке снижается срок эксплуатации и насоса и груши. Чаще всего предел давления для отключения устанавливается на 1-2 атм выше, чем включения.
Например, при показании манометра 3 атм, что достаточно для нужд владельца насосной станции, нужно отключить насос и медленно вращать гайку малой пружины (дельта Р) на уменьшение, до срабатывания механизма. После этого нужно открыть кран и слить воду из системы. Наблюдая за манометром, нужно отметить то значение, при котором включится реле – это нижний предел давления, когда включается насос. Этот показатель должен быть чуть больше показателя давления в пустом гидроаккумуляторе (на 0.1-0.3 атм). Это даст возможность прослужить груше больший период времени.
При вращении гайки большой пружины Р, выставляется нижний предел. Для этого нужно включить насос в сеть и подождать, пока давление достигнет нужного уровня. После этого необходимо подстроить гайку малой пружины «дельта Р» и закончить настройку гидроаккумулятора.
Давление в гидроаккумуляторе
В воздушной камере гидроаккумулятора давление должно быть на 10 % ниже, чем давление при включении насоса.
Точный показатель давления воздуха можно измерить, лишь при отключенном от системы водопровода баке, при отсутствии давления воды. Давление воздуха необходимо постоянно держать под контролем, по необходимости регулировать, что прибавит мембране срок жизни. Также для продолжения нормального функционирования мембраны нельзя допускать большой перепад давления, когда включается и выключается насос. Нормальным является перепад в 1.0-1.5 атм. Более сильные перепады давления уменьшают срок службы мембраны, сильно растягивая ее, к тому же, такие перепады давления не дают возможности комфортного пользования водой.
Гидроаккумуляторы можно устанавливать в местах с невысокой влажностью, неподверженных затоплению, чтобы фланец устройства успешно служил много лет.
Выбирая марку гидроаккумулятора, необходимо обратить особое внимание на качество материала, из которого выполнена мембрана, проверить сертификаты и санитарно-гигиенические заключения, удостоверившись, что гидробак предназначен для систем с питьевой водой. Также нужно убедиться в наличии запасных фланцев и мембран, которые должны быть в комплекте, чтобы в случае возникшей проблемы не пришлось покупать новый гидробак.
Предельное давление гидроаккумулятора, на которое он рассчитан, должно быть не меньшим, чем максимальное давление в системе водопровода. Поэтому большинство устройств выдерживают давление 10 атм.
Расчет гидроаккумулятора
Чтобы определить, какой запас воды можно использовать из гидроаккумулятора при выключении электричества, когда насос прекратит качать воду из системы водоснабжения, можно использовать таблицу заполняемости мембранного бака. Запас воды будет зависеть от настройки реле давления. Чем выше разница давлений при включении и выключении насоса, тем больший запас воды будет в гидроаккумуляторе. Но эта разница лимитируется по изложенным выше причинам. Рассмотрим таблицу.
Здесь мы видим, что в мембранный бак объемом 200 л при настройках реле давления, когда показатель включение насоса составляет 1.5 бар, выключение насоса – 3.0 бар, давление воздуха составляет 1.3 бар, запас воды будет всего 69 л, что равно примерно трети общего объема бака.
Расчет необходимого объема гидроаккумулятора
Чтобы выполнить расчет гидроаккумулятора, используют следующую формулу:
Vt = K * A max * ((Pmax+1) * (Pmin +1)) / (Pmax- Pmin) * (Pвозд. + 1),
где
- Amax – максимальный расход литров воды в минуту;
- К – коэффициент, который зависит от мощности двигателя насоса;
- Pmax – давление при выключении насоса, бар;
- Pmin – давление при включении насоса, бар;
- Pвозд. – давление воздуха в гидроаккумуляторе, бар.
В качестве примера подберем необходимый минимальный объем гидроаккумулятора для водопроводной системы, взяв, например, насос Водолей БЦПЭ 0,5-40 У с такими параметрами:
| Pmax (бар) | Pmin (бар) | Pвозд (бар) | A max (куб.м/час) | K (коэффициент) |
| 3.0 | 1.8 | 1.6 | 2.1 | 0.25 |
Используя формулу, вычисляем минимальный объем ГА, который равен 31.41 литра.
Поэтому выбираем следующий ближайший размер ГА, который равен 35 л.
Объем бака в диапазоне 25-50 литров идеально согласуется со всеми методиками расчета объема ГА для бытовых водопроводных систем, а также с эмпирическими назначениями разных производителей насосного оборудования.
При частом выключении электроэнергии целесообразно выбирать бак большего объема, но в это же время следует помнить, что вода сможет заполнить бак лишь на 1/3 общего объема. Чем мощнее установлен насос в системе, тем больший должен быть объем гидроаккумулятора. Это соответствие размеров сократит количество коротких включений насоса и продлит срок эксплуатации его электродвигателя.
Если вы купили гидроаккумулятор большого объема, нужно знать, что если водой не пользоваться регулярно, она застаивается в баке ГА и ее качество ухудшается. Поэтому, выбирая в магазине гидробак, нужно учитывать, максимальный объем используемой воды в системе водопровода дома. Ведь при небольшом расходе воды использовать бак объемом 25-50 л намного целесообразнее, чем 100-200 л., вода в котором будет пропадать зря.
Ремонт и профилактика гидроаккумулятора
Даже самые простые гидробаки требуют к себе внимания и ухода, как любое работающее и приносящее пользу устройство.
Поводы для ремонта гидроаккумулятора бывают разные. Это коррозия, вмятины корпуса, нарушение целостности мембраны или нарушение герметичности бака. Также существует множество других причин, которые обязывают владельца ремонтировать гидробак. Чтобы не допустить серьезных поломок, необходимо регулярно осматривать поверхность гидроаккумулятора, следить за его работой, чтобы предотвратить возможные проблемы. Недостаточно осматривать ГА два раза в год, как оговаривается в инструкции. Ведь можно устранить одну неисправность сегодня, а завтра не обратить внимание на другую возникшую проблему, которая на протяжении полугода превратиться в непоправимую и может привести к выходу гидробака из строя. Поэтому гидроаккумулятор нужно осматривать при каждой возможности, чтобы не пропустить малейших неисправностей, и вовремя проводить их ремонт.
Причины поломок и их устранение
Причиной поломки расширительного бака может быть слишком частое включение-выключение насоса, выход воды через клапан, слабый напор воды, слабое давление воздуха (ниже расчетного), слабый напор воды после насоса.
Как устранить неисправность гидроаккумулятора своими руками? Поводом для ремонта гидроаккумулятора может стать слабое давление воздуха или его отсутствие в мембранном баке, повреждение мембраны, повреждение корпуса, большая разница в давлении при включении и выключении насоса, неправильно выбранный объем гидробака.
Устранить неисправности можно следующим образом:
- чтобы увеличить давление воздуха нужно произвести его нагнетание через ниппель бака гаражным насосом или компрессором;
- поврежденную мембрану можно восстановить в сервисном центре;
- поврежденный корпус и его герметичность устраняется тоже в сервисном центре;
- исправить разницу в давлениях можно, выставив слишком большой дифференциал в соответствие с частотой включений насоса;
- достаточность объема бака нужно определить до его установки в систему.
py-sm.com