Система защиты от гидроудара

Что такое гидроудар?

При переходе теплоносителя из трубопровода одного диаметра в другой, при резком закрытии крана или столкновении жидкости с воздушной пробкой происходит процесс возникновения избыточного давления – это и есть гидроудар в системе отопления. Это явление длится доли секунды, но его сила может быть непредсказуема – в трубопроводе и так находится под постоянным давлением, а при гидроударе оно может подскочить во множество раз, и, если не выведет из строя магистраль, то будет постоянно снижать рабочий ресурс органов и приборов отопительной системы. В системах водоснабжения и отопления причины возникновения этого явления могут быть самыми разными и уровень последствий тоже непредсказуем.

Если попытаться дать однозначное определение гидроудару, то формулировка может звучать следующим образом – движущаяся в трубопроводе жидкость имеет кинетическую энергию и после столкновения с препятствием направляет свою энергию в обратную стороны, создавая высокое давление. Это давление действует на трубопровод и встречая какое-либо препятствие воздействует и на него. Это и есть гидроудар. Препятствием может быть переход из трубопровода одного диаметра в другой, клапана и шаркраны.

Гидроудары постоянно происходят в водопроводных системах, когда мы открываем и закрываем кран подачи воды. В системах отопления происходит тоже самое, но не так часто. Стоит отметить, что жидкость способна сохранять свое давление и накапливать энергию. Из-за этого в частных домах и квартирах случаются аварии. Особенно там, где в системах используют резиновые шланги в металлической обмотке. Наверное, многие из нас замечали, что такие шланги служат какое-то время, а потом рвутся. Это происходит из-за давления, которое копилось в системе и не уходило в общий водопровод из-за обратного клапана. Со временем давление превышало прочность шланга, и он давал течь.

Что такое гидроудар в системе отопления

Гидроудар в системе отопления многоквартирного дома случается не часто. Для жителей квартир проблема гидроудара стоит не так остро, как для владельцев частных домов, потому что ремонтом и обслуживанием этих объектов занимаются компетентные службы. Но все-таки стоит обратить внимание на гибкие шланги при установке водонагревателя, ведь ответственность и материальные затраты возлагаются на плечи жильцов городских квартир.

Гидроудары в системе отопления частного дома случаются гораздо чаще, поэтому жителям частного сектора стоит уделить особое внимание при проектировании и установке системы отопления в своем доме. А также использовать средства защиты от этого явления, которые будут описаны далее. Надеюсь доступно объяснил: что такое гидроудар в системе отопления.

Последствия гидроудара

Гидроудар воздействует на соединения труб, вентиля, клапана и прочие элементы системы. Очень часто возникает ситуация – отопление работает, греет дом, но жилец постоянно слышит щелчки или удары – это перепады давления в системе, которые разрушают элементы и рабочие органы. Иногда давление, которое резко повышается может превысить предел прочности трубопровода или их соединения. В этом случае возникает авария. Такое часто случается в система, совсем недавно запущенных в эксплуатацию.

Авария может возникнуть при постепенном износе тепломагистрали и ее органов или же неожиданно от воздействия очень сильного скачка давления. В том и другом случае последствия гидравлического удара вызывают материальные расходы на устранение наводнения в доме и ремонт системы отопления. Чтобы не стать свидетелем такого происшествия нужно знать причины возникновения этого явления и принять меры по их устранению. Как правило, последствия после гидроудара могут быть разной тяжести начиная от поломки насоса заканчивая затоплением дома и затратами на ремонт после наводнения.

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.

Гидроудар в системе отопления: причины возникновения

Магистраль отопления частного дома включает в себя множество элементов: трубопроводы разного диаметра, вентиля и прочие элементы, которые влияют на перепады давления теплоносителя. А также неправильный монтаж или комплектация приборов и устройств системы отопления может спровоцировать появления скачков давления.

Ни какое действие не происходит само по себе, а в случае с гидроударом не остается без последствий. Если произошел скачек давления, значит на это были причины. Самые распространенные из них:

• насос дал сбой в работе;
• в системе отопления присутствует воздушные пробки;
• запорная арматура (вентиль) слишком резко сработала и спровоцировала гидроудар в системе отопления;
• соединение разных по диаметру трубопроводов;
• засорение фильтров.

Насос может выйти из строя, не только из-за своего низкого качества, но и по многим другим причинам, например, при падении уровня воды в скважине или если он изначально был подобран неправильно. Существуют способы предотвратить гидравлический удар в системе отопления при отключении насоса, например, источник бесперебойного питания.

Воздушные пробки в системе отопления могут возникнуть не только в жилом частном доме, но и в многоквартирном. В первом случае это происходит, когда не полностью стравили воздух при запуске отопления. А в городской квартире можно слышать грохот от гидроударов при запуске горячей воды при наступлении отопительного сезона. Наверняка вы слышали звуки при запуске отопления – это и есть то самое явление. Для предотвращения прорыва труб в городских квартирах на ТЭЦ вашего города делают первый запуск теплоносителя под небольшим давлением и не очень высокой температурой. А с наступлением холодов повышают эти параметры.

Шаровый вентиль имеет такую конструкцию, что неизменно провоцирует возникновение скачка давления теплоносителя. Ведь закрытие происходит не плавно, как при использовании винтовых кранов, а резко. В результате вода сталкивается препятствием на своем пути из-за чего и происходит гидроудар.

Стыки разных по диаметру трубопроводов сами по себе являются препятствием на пути теплоносителя и слабым звеном во всей системе отопления. Эти места подвергаются воздействию потока теплоносителя и испытывают большие нагрузки. Именно в них чаше всего возникает течь.

Засорение фильтра препятствует нормальному функционированию насоса, что приводит к перепаду давления.

Что должно присутствовать в системе отопления частного дома, чтобы избежать гидроудар

Система отопления должна быть защищена от гидравлического удара, поэтому еще на этапе проектирования предусматривают наличие необходимых элементов. Все они применяются в комплексе. Стоит отметить, что ниже будет приведен список приспособлений, которые выбираются исходя из особенностей отопительной системы: тип насоса, квартира или частный дом, диаметры и протяженность трубопроводов. Полностью подобрать весь комплект устройств и приспособлений может только профессионал, изучивший особенности вашего дома.

• специальная запорная арматура с плавным закрытием – при закупке элементов отопительной системы стоит отдать предпочтение кранам с плавным закрытием. Это убережет систему от резкого скачка давления и теплоноситель будет более мягко воздействовать на трубопровод и арматуру при перекрытии кранов, что убережет от сильного гидравлического удара;
• автоматическая система регулирующая поток теплоносителя – насос с такой модернизации плавно пускает жидкость, тем самым боле бережно воздействует на систему отопления в целом. Работая в автоматическом режиме, такое приспособление самостоятельно регулирует подачу жидкости без участия человека;
• гидроаккумулятор (расширительный бачек) – это устройство должно обязательно присутствовать в системе отопления частного дома. Ведь оно компенсирует перепады давления, снижая нагрузку. Принцип его действия следующий: при гидроударе внутри бачка резиновая мембрана выдавливается водяным столбом. Этим компенсируется давление внутри отопительной системы;
• термостат с пружинным механизмом – принцип его действия идентичен гидроаккумулятору с той лишь разницей, что в роли компенсатора давления выступает не резиновая мембрана, а пружинный механизм;
• мембранный гаситель гидроударов – этот прибор устанавливается на горячую и холодную воды, для того чтобы гасить перепады давления при открытии и закрытии кранов. Принцип действия идентичен двум предыдущим приспособлениям.

Используя эти приспособления можно исключить возникновения гидроударов отопления частного дома, если применить их во время монтажа новой системы. Также существуют способы предотвратить возникновение этого явления в уже функционирующей системе.

Что такое гидроудар и почему он происходит

Гидроудар в системе отопления – это волновой процесс повышения давления, который повлекла за собой резкая остановка теплоносителя. При этом происходит сжимание теплоносителя. Коэффициент объёмного сжатия воды равен 47,5 х 10-11 Па. Жидкость, текущая в трубе имеет запас кинетической энергии. Если мгновенно перекрыть путь потоку теплоносителя, преобразованная энергия вызовет резкое, как взрыв, повышение давления – гидравлический удар. Для их нейтрализации применяют гаситель гидроударов.

Скорость, давление и плотность жидкости изменяется во времени и по длине трубопровода. С закрытием задвижки, вследствие сжимаемости, вода останавливается не вся зразу, а слой за слоем.

В контурах, собранных из гибких труб, скорость распространения ударной волны меньше, чем в жестких контурах. При этом это значение все равно достигает 1км/с.

Давайте рассмотрим процесс распространения волн гидроудара в системе отопления:

• резко перекрывается путь теплоносителю, вследствие чего происходит его полная резкая остановка;
• жидкость сжимается и воздействует на стенки труб. Те, в свою очередь, расширяются. При этом, растет давление и поток теплоносителя начинает двигаться в обратную сторону;
• дойдя до центрального резервуара, в случае с квартирой стояка, высокое давление теплоносителя компенсируется за счет большего объёма жидкости. При этом трубы сужаются;
• после этого возникает волна пониженного давления, которая заставляет стенки труб стать уже первоначального положения. Это провоцирует новый гидроудар.

Последствия гидроудара

И это может продолжаться несколько раз. Измерительные приборы, фиксирующие гидроудар, на своих диаграммах отображают схожесть волн гидроудара и ритма сердцебиения. Подобные процессы приводят к поломке арматуры и оборудования. Гидроудар способен разорвать чугунную батарею, после чего ремонт ей уже не понадобиться, только полная замена.

Основное, что остается определить – это причины, по которым теплоноситель резко остановился. Для систем отопления вариантов не так уж и много:

• неправильно спроектированный контур.

Могут быть места, где вода ударяется о стенки труб. При проектировании нужно опираться на СНиПы, в которых прописаны все нормы и правила, предъявляемые к строительным работам;

• износ запирающей арматуры.

В домах с центральным отоплением бывает даже так, что топят больше, чем хотелось бы. На улице снег лежит, а дома жара. Воздух сухой, проветривать долго не получается, очень холодом веет. Чтобы сделать температуру в помещении более низкой, некоторые частично перекрывают кран на подаче в квартиру. Становится прохладней, но при этом на задвижку всегда действует сила трения, которая в итоге может привести к ее износу. Если она отломается от корпуса, то упав, перекроет путь потоку;

• резкое перекрытие кранов.

Раньше использовались краны с плавным перекрытием потока. Вспомните советский кран, который нужно два оборота прокрутить, чтобы открыть воду полностью, и, соответственно, столько же, чтобы перекрыть. Современное оборудование перекрывает поток за пол-оборота;

• завоздушивание системы.

Чтобы не допустить возникновения воздушных пробок в системе отопления, принимаются меры по установке автоматических и ручных воздухоотводчиков. При этом пробка может появиться и из-за ошибок на этапе проектирования, или утечки воды из системы отопления. Натолкнувшись на воздух, вода прекращает свое движение;

• электрический насос.

При его включении лопасти начинают вращаться сразу на высоких оборотах. При этом кинетической энергии от их ускорения вполне достаточно для маленького гидроудара.

При гидравлическом ударе общее давление в контуре увеличивается на ударное давление. Ударное давление = плотность теплоносителя х скорость потока до момента остановки х скорость распространения ударной волны по водопроводу.

Как нейтрализовать гидроудар

Вернуться к старым технологиям не вариант, и пользоваться советскими кранами тоже. Выходит, единственное, что остается предпринять – это попытаться как-то компенсировать всплески давления. Для этого в контур устанавливаются гасители гидроударов. Они отличаются по конструкции:

• мембранный;
• пружинный;
• поршневой.

Перечень элементов системы отопления, способных нейтрализовать гидроудары:

• гаситель гидроударов мембранный.

Это маленький металлический полый шар, состоящий из двух половинок. Между ними гибкая прокладка. Обычно мембранный гаситель гидроударов устанавливается на торце контура. Или вспомните те маленькие бочонки, которые стоят на водоснабжении. Все это герметичные гасители. Чтобы знать, что пора принимать меры по нейтрализации гидроударов, надо их распознать пока дело не дошло до аварии, после которой системе отопления потребуется ремонт. Первый признак – это появление звуков в виде щелчков или более сильного стука. Второй – скачки стрелки на манометре;

• предохранительные клапаны.

Клапан гаситель гидроудара

Также применяются для сглаживания волн давления при гидроударе. При повышении давления клапан гаситель гидроудара срабатывает и происходит выброс. Основная задача не вызвать повторного гидроудара. Поэтому клапан должен быть чувствительным к перепадам давления и резко срабатывать, при этом должен работать равномерно. После того как происходит резкий сброс давления, клапан закрывается в унисон с затуханием волны удара;

• воздушные клапаны.

Те самые, которые срабатывают автоматически и выводят воздух из контура. В них встраивается защита от гидроударов. Дистрибьюторами в качестве мест установки такого гасителя гидравлического удара рекомендуются участки после насоса, в пиковой точке контура. Нелишним такой клапан будет и в местах, где теплоноситель меняет вектор движения;

• редуктор давления;

По сведениям практикующих специалистов, редуктор способен нейтрализовать или существенно сгладить гидроудар отопления

Редуктор давления

Если у вас застучали трубы отопления, значит, возможны гидроудары. Помимо того, установки компенсирующего оборудования, можно бороться с причиной гидроудара. Для этого нужно провести настройку системы отопления частного дома. В ее ходе проверяется:

• соответствие рабочего давления котла и контура;
• правильность настройки расширительного бака системы отопления;
• правильность настройки мембранного гасителя. Давление в воздушной камере должно на пол-атмосферы превышать рабочее. Производителем нагнетается 3,5 атмосферы;
• отсутствие воздушных карманов;
• совместимость параметров элементов контура.

Последствия гидроударов

Серьезность гидроудара системы отопления не стоит недооценивать. Порой скачки давления настолько сильные, что их энергии хватает для того, чтобы разорвать металлические трубы. Про места соединений говорить не приходиться. Если контур собран из пластиковых труб, то под постоянным воздействием, места соединений расходятся. Обжатые трубы, просто слазят с металлических соединителей. Итак, первое последствие гидроударов – это разгерметизация системы отопления.

По цепочке это влечет за собой расходы, порой очень серьёзные. Так как вытекший теплоноситель в обильном количестве, начинает активно портить вам ремонт, мебель, проникать в стены. Последнее может привести к появлению грибка, вывести который потом просто архисложно. Это действительно серьезная проблема, из-за которой люди порой выставляют такое жилье на продажу. Скорее всего, вода дойдет и до соседей, поэтому владелец квартиры, где случилась авария, автоматически добавляет к своим расходам ремонт потолка и, возможно, поклейка обоев соседу снизу.

Кроме этого, может поломаться любая часть контура. Это может быть:

• электрический насос;
• котел;
• манометр и другие.

Ситуация действительно, требующая принятия необходимых мер. Самое печальное – это то, что она возникает в работающей системе, а значит, в отопительный период. В это время любая поломка может привести к размораживанию системы, а серьёзные повреждения могут оставить без отопления десятки квартир.

Что такое гидроудар в трубопроводе, причины возникновения

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

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

Наиболее распространенная причина появления гидроудара — резкое закрытие крана

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

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

Гидроудар может нанести серьезный ущерб

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

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

Что такое компенсатор гидроудара: виды, конструкция, принцип работы

Компенсатор гидроудара есть двух типов: мембранный и с подпружиненным клапаном. Они выполняют одну и ту же функцию: принимают излишки жидкости, снижая тем самым нагрузку на другие элементы системы. Так как эти устройства имеют небольшие размеры, защищают они те приборы, которые расположены в непосредственной близости.

Компенсатор гидроудара — небольшое устройство, но картину меняет значительно

Как устроен и работает мембранный компенсатор

Мембранный компенсатор гидроудара — это емкость, которую делит на две части эластичная мембрана. Одна из частей заполнена воздухом, вторая, в нормальном состоянии пуста. Воздух в заполненной части закачивается под определенным давлением. Для проверки/подкачки давления в этой части корпуса имеется золотник (ниппель). С завода изделия поставляются с исходным давлением в 3 Бар. Это «стандартное» значение для большинства систем отопления одноэтажных частных домов. Если давление требуется изменить, к ниппелю подсоединяют насос и доводят его до требуемого значения. Это значение — на 20-30% выше рабочего в конкретной системе. Но оно должно быть значительно ниже предела работоспособности самого компенсатора.

Мембранный амортизатор гидравлических ударов в системах отопления и водоснабжения

Пока давление в системе не превышает давление в этой части резервуара, ничего не происходит. При возникновении гидроудара, под действием возросшего давления мембрана растягивается, часть жидкости поступает в резервуар. По мере нормализации, эластичная мембрана стремиться занять свое нормальное состояние, выталкивая жидкость обратно в систему. Тем самым скачок сглаживается.

Особенности пружинного гасителя гидроудара

Второй тип компенсаторов гидроударов работает по тому же принципу: в корпус при повышении давления пропускается жидкость. Вот только доступ в емкость перекрывает пластиковый диск, который подпирается пружиной. Давление, при котором жидкость начинает поступать внутрь, зависит от силы упругости пружины. Регулировать его никак нельзя (во всяком случае пока регулируемые модели не попадались), так что приходится подбирать устройство с подходящими параметрами.

Устройство компенсатора гидроудара пружинного/тарельчатого типа

Принцип работы этого гасителя аналогичен вышеописанному. Пока давление в системе в норме, пружина прижимает диск к корпусу. При возникновении гидроудара, она сжимается, вода заходит в корпус. По мере понижения давления, оно становится меньше, чем сила упругости пружины. Она постепенно разжимается, возвращая жидкость в трубопровод.

Принцип компенсации гидроудара в системе водопровода или отопления

Как видите, оба устройства работают по схожему принципу. Более надежными принято считать пружинные модели, так как рабочие элементы в них меньше подвержены износу (металлическая пружина и прочный пластик). Но мембраны также делаются из материалов, которые длительное время не теряют своей эластичности. Дополнительный плюс — возможность выставить давление, при котором мембрана начнет растягиваться. Но минусом можно считать необходимость регулярной проверки давления и, при необходимости, подкачки.

Где и как устанавливать: рекомендации по монтажу

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

Компенсатор гидроударов устанавливается вблизи от потребителей или на гребенке

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

Правила монтажа компенсатора гидравлического удара

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

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

Другие способы борьбы с гидроударом

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

Компенсатор гидроудара — небольшое устройство (сравнение с латунным шаровым краном)

Бороться с гидроударом можно и другими методами:

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

Так выглядят устройства защиты от гидроударов в системах отопления и водоснабжения

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

Производители, характеристики, цены

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

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

  Одни и те же модели в разных магазинах продаются по разной цене

• Valtec (Валтек). Это гаситель гидроударов мембранного типа. Есть модели с подключенным через небольшой шаровой кран с манометром. При необходимости, открываем шаровый кран, проверяем давление в компенсаторе. Давление в камере 3,5 Бар, максимальное рабоче давление 10 Бар, максимальное компенсируемое — 20 Бар. Цена от 25$.
• CALEFFI (Калеффи). Эта фирма выпускает тарельчатые компенсаторы. Есть они обычные — с подключением 1/2 дюйма, есть под мойку 3/8″. Параметры можно назвать хорошими: рабочее давление не более 10 Бар, компенсировать могут до 40 Бар (под мойку до 30 Бар).

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

Что называют гидроударом и почему он возникает

Понятие гидравлического удара применяется для обозначения значительного изменения давления в трубе с жидкой средой в очень сжатом временном отрезке.

Чаще всего это происходит из-за резкого изменения скорости потока, когда на его пути возникает то или иное препятствие (воздушная пробка, задвижка арматуры и пр.). Встретив преграду, жидкость сохраняет инерцию движения, что приводит к уплотнению находящегося возле препятствия слоя. Если этот процесс не остановить, продолжающееся нагнетание среды спровоцирует стремительный скачок давления.

Подобные ситуации почти всегда сопровождают перекрывание потока с помощью задвижки или крана. Может показаться, что это явление не несет никакой опасности, что побуждает многих хозяев не относиться к нему с должным вниманием. Однако, как рекомендуют специалисты, при появлении малейших предпосылок необходимо принять соответствующие меры для их скорейшего устранения.

Чаще всего гидроудар возникает в следующих ситуациях:

• при запуске и остановке насосного оборудования, а также в случае его поломки;
• если в замкнутом контуре появляются воздушные пробки. Перед запуском системы необходимо почистить ее от скопившегося воздуха. Делается это при помощи специальных кранов;
• в случае отключения электроэнергии (это справедливо для систем с принудительной циркуляцией);
• когда резко закрывается запорная арматура (вентили, задвижки, краны и т.п.).

Последняя причина гидроудара в системе водоснабжения является наиболее распространенной. Особенно это касается периода времени, когда старые задвижки начали массово заменяться современными быстродействующими кранами шарового типа.

При наличии в контуре воздушных скоплений каждое открывание шарового крана будет провоцировать прямой контакт воздуха со сжатой до предела жидкостью. Из-за этого давление может подскочить до нескольких десятков атмосфер. Если не применять соответствующие меры, рано или поздно это приведет к весьма печальным последствиям.

Как ни парадоксально это звучит, но применение винтовых кранов старой конструкции гарантирует большую безопасность, так как они способны плавно регулировать потоки жидкости.

Чем это чревато

Из-за внезапного появления препятствия на пути движения жидкости внутреннее давление в замкнутом контуре может достигать громадных значений. Это приводит к разрушающим нагрузкам на входящие в состав системы элементы и узлы. Опаснее всего гидроудары для трубопроводов значительной длины (например, теплые полы в квартире).

Наиболее вероятные последствия гидравлического удара:

1. выход из строя труб и оборудования;
2. разрушение батарей отопления;
3. гидроудар в системе отопления может привести к серьёзным ожогам;
4. перебои с подачей воды и тепла;
5. порча имущества (своего и соседского) из-за протекания.

Особенно часто такие аварии происходят на ржавых износившихся трубопроводах. На масштабы повреждений большое влияние имеет участок, где появилась преграда: чем ближе к началу трубопровода, тем последствия будут меньшими.

Нередко подобное явление возникает в системах отопления, сооруженных из труб разных диаметров. Если не была проведена адаптация разнокалиберных участков специальными переходниками, скачки давления произойдут обязательно.

Способы предотвращения гидравлических ударов

Избавиться от периодического появления избыточного давления в трубопроводе практически невозможно, поэтому основные меры направлены на уменьшение его интенсивности и создание эффективной защиты для труб и прочих элементов системы.

Плавная регулировка

Наиболее простой и недорогой способ предотвратить гидродинамический удар – использовать плавную регулировку. Эта рекомендация прописана в нормативной документации для эксплуатации объектов, обслуживаемых централизованной подачей воды и тепла.

Данный принцип можно использовать не только в многоквартирных домах, но и в частном секторе, где обычно применяются автономные отопительные системы. За счет плавности использования запорной арматуры внезапное повышение давления не происходит: это процесс как бы растягивается во времени. В результате при сохранении суммарной силы удара достигается снижение его мощности.

Удобнее всего реализовывать подобный метод кранами с постепенным перекрыванием потока.

Автоматическая защита

Не всегда есть возможность достигать постепенности коррекции внутреннего давления ручным способом. Более удобными и надежными в эксплуатации являются автоматические гасители гидроударов, которые ставят на насосы в принудительных системах.

Автоматика дает возможность плавно наращивать скорость оборотов двигателя при включении, а при выключении – так же плавно ее снижать. Таким образом, внутреннее давление выходит на свой максимум не сразу, а спустя некоторое время. При этом вместе с отслеживанием показателей давления электроника самостоятельно регулирует напор.

Использование компенсаторов

Задачей гидрокомпенсатора (его еще называют демпфером и гидроаккумулятором) является накапливание жидкости и вбирание ее избытка из контура, что способствует снижению уровня внутреннего давления. В результате это позволяет гасить возникающие гидроудары.

Обратите внимание! Согласно европейским нормам, оснащение систем водоснабжения и отопления гидроаккумуляторами является обязательным условием.

Конструкция компенсатора состоит из герметичного стального бака, эластичной мембраны из каучука и вмонтированного в нее воздушного клапана. Местом его установки выступают участки отопительного контура с наибольшей вероятностью скачков давления.

Защитный клапан

Местом установки защитного клапана с диафрагмой выступает участок трубы в непосредственной близости к насосу, сразу после обратного предохранителя (это позволяет стравливать необходимый объем жидкости в случае возникновения избыточного давления). В различных моделях устройств их активизация может осуществляться или электрическим контроллером, или пилотным быстродействующим приспособлением.

Срабатывание клапана происходит при превышении давлением безопасной границы, что обеспечивает надежную защиту циркуляционного насоса в случае его резкой остановки. Когда опасное внутреннее напряжение достигает своего максимума, приспособление открывается на 100%. После нормализации ситуации происходит постепенное закрывание регулятора. Так удается избежать гидроудара и обеспечить стабильную скорость циркуляции жидкости в системе.

Амортизирующие приспособления

Еще одним эффективным методом защиты водопроводов является применение амортизирующих компенсаторов гидроударов.

Чаще всего речь идет о пластиковых или термостойких каучуковых трубах. Их расположение должно совпадать с направлением движения теплоносителя (термостат находится сразу за такой трубой). Благодаря эластичности изделие способно самостоятельно убрать энергию гидравлического удара. В среднем длину амортизационного участка берут в пределах 20-30 см. Для очень продолжительных контуров длину армированной каучуковой трубы можно увеличить до 40 см.

Защитный термостат

В отдельных ситуациях избежать гидравлического удара помогает термостат, оснащенный специальной защитой от скачков напряжения.

Внутри прибора имеется пружинная начинка, разделяющая клапан и термоголовку. Во время скачка давления сработавший механизм препятствует полному закрыванию клапана. По мере снижения мощности гидроудара происходит постепенное закрывание выпускного отверстия. При монтаже защитного термостата важно не перепутать стрелку на корпусе и направление движения жидкой среды в трубе.

Возможность шунтирования

Сделать защитный термостат можно и самостоятельно, оснастив терморегулирующий клапан специальным шунтом. Речь идет о тонкой трубке диаметром 0,2-0,4 мм или об отверстии схожего сечения. Если система не испытывает перегрузок, термостат будет работать в штатном режиме. В случае появления внутреннего напряжения оно будет плавно снято.

Внимание! Следует иметь в виду, что таким способом разрешается комплектовать только автоматические контуры с новыми трубами (если в жидкой среде есть твердые примеси или ржавчина, они быстро забьют трубку).

39. Гидравлический удар в трубопроводах.

Гидравли́ческий уда́р (гидроудар) — скачок давленияв какой-либо системе, заполненнойжидкостью, вызванный крайне быстрым изменениемскоростипотока этой жидкости за очень малый промежуток времени.

Гидравлический удар способен вызывать образование продольных трещинвтрубах, что может привести к их расколу, или повреждать другие элементытрубопровода. Для предотвращения гидроударов, вызванных резкой переменой направления потока рабочей среды, на трубопроводах устанавливаютсяобратные клапаны.

Явление гидравлического удара открыл в 1897-1899г.Н. Е. Жуковский. Увеличение давления при гидравлическом ударе определяется в соответствии с еготеориейпо формуле:,

где Dp — увеличение давления в Н/м²,ρ — плотностьжидкости вкг/м³,v0 и v1 — средние скорости в трубопроводе до и после закрытия задвижки(запорного клапана) вм/с,с — скорость распространения ударной волнывдоль трубопровода.

Жуковский доказал, что скорость распространения ударной волны c находится в прямо пропорциональной зависимости от сжимаемости жидкости, величины деформациистенок трубопровода, определяемоймодулем упругостиматериалаE, из которого он выполнен, а также от диаметратрубопровода.

Следовательно, гидравлический удар не может возникнуть в трубопроводе, содержащем газ, так как газ легко сжимаем.

Зависимость между скоростью ударной волны c, её длиной и временем распространения (L и τ соответственно) выражается следующей формулой:

Виды гидравлических ударов

В зависимости от времени распространения ударной волны τ и времени перекрытия задвижки (или другой запорной арматуры)t, в результате которого возник гидроудар, можно выделить 2 вида ударов:

• Полный (прямой) гидравлический удар, если t < τ

• Неполный (непрямой) гидравлический удар, если t > τ

При полном гидроударе фронтвозникшей ударной волны движется в направлении, обратном первоначальному направлению движения жидкости в трубопроводе. Его дальнейшее направление движения зависит от элементов трубопровода, расположенных до закрытой задвижки. Возможно и повторное неоднократное прохождения фронта волны в прямом и обратном направлениях.

При неполном гидроударе фронт ударной волны не только меняет направление своего движения на противоположное, но и частично проходит далее сквозь не до конца закрытую задвижку.

Расчет гидравлического удара

Прямой гидравлический удар бывает тогда когда время закрытия задвижки t3 меньше фазы удара T, определяемой по формуле:

Здесь l — длина трубопровода от места удара до сечения, в котором поддерживается постоянное давление, Cu — скорость распространения ударной волны в трубопроводе, определяется по формуле Н.Е. Жуковского, м/с:

где E — модуль объемной упругости жидкости, p — плотность жидкости, — скорость распространения звука в жидкости,Etr — модуль упругости материала стенок трубы, D — диаметр трубы, h — толщина стенок трубы.

Для воды отношение зависит от материала труб и может быть принято; для стальных — 0.01; чугунных — 0.02; ж/б — 0.1-0.14; асбестоцементных — 0.11; полиэтиленовых — 1-1.45

Коэффициент k для тонкостенных трубопроводов применяется (стальные, чугунные, а/ц, полиэтиленовые) равным 1. Для ж/б

,

коэффициент армирования кольцевой арматурой (f — площадь сечения кольцевой арматуры на 1м длины стенки трубы). Обычно a = 0.015 − 0.05 Повышение давления при прямом гидравлическом ударе определяется по формуле:

P = pCuVo

где Vo — скорость движения воды в трубопроводе до закрытия задвижки.

Если время закрытия задвижки больше фазы удара (t3>Т), такой удар называется непрямым. В этом случае дополнительное давление может быть определено по формуле:

Результат действия удара выражают также величиной повышения напора H, которая равна:

при прямом ударе

при непрямом

Способы предотвращения возникновения гидравлических ударов

• Исходя из формулы Жуковского (определяющей увеличение давления при гидроударе) и величин, от которых зависит скорость распространения ударной волны, для ослабления силы этого явления или его полного предотвращения можно уменьшить скорость движения жидкости в трубопроводе, увеличив его диаметр.

• Для ослабления силы этого явления следует увеличивать время закрытия затвора

• Установка демпфирующих устройств

Пример

Наиболее простым примером возникновения гидравлического удара является пример трубопровода с постоянным напороми установившимся движением жидкости, в котором была резко перекрытазадвижкаили закрытклапан.