Однією з основних проблем при експлуатації автономних систем опалення і постачання води є перепад тиску. Гідроудар в системі водопостачання і водяного обігріву, що виник внаслідок цього різкого перепаду, може призвести до серйозного пошкодження. Його потрібно попередити, згодні?
Ми розповімо, як запобігти явище і нейтралізувати його негативні наслідки, забезпечивши безперебійність роботи контурів. У нас ви дізнаєтесь, які методи застосовуються з метою виключення гідроудару в системах, що транспортують воду до водорозбірних кранів і приладів опалення.
У представленій до ознайомлення статті докладно розібрана природа гідроудару. Перераховано профілактичні заходи, що виключають виникнення небезпечної ситуації. Для наочного сприйняття непростої теми прикладені схеми, фото-ілюстрації та відео.
Що таке гідроудар?
Гідроудар являє собою короткочасний, але істотний стрибок тиску в наповненій рідиною системі. Це явище виникає в момент зіткнення потоку рідини, яка виникла на його шляху перешкодою. До характерних прикладів виникнення подібних перешкод відносять різке перекриття запірної арматури, раптова зупинка насоса, повітряна пробка і т.д.
Зіткнувшись з перешкодою потік води за інерцією продовжує перебіг з тією швидкістю, з якою рухався до появи перешкоди. Контактують з перешкодою перші шари з тією ж швидкістю ущільнюються за рахунок надходження наступних шарів.
Через постійне нагнітання нових шарів потоку тиск стрімко зростає, а рідина "шукає" спосіб скинути свою частину, щоб його розрядити.
Наслідки гідроудару в системі водопостачання та опалення не завжди можна відразу визначити. Часом зовні схема виглядає і працює цілком нормально 
Однак вплив гідроудару обов'язково відіб'ється на працездатності мережі. Наприклад, викличе розгерметизацію труби по зварному шву 
Поширеним наслідком гідроудару в водопроводі є облом металевої труби щодо загвинчування 
Вкрай чутливі до гідроударів металопластикові та пластикові трубопроводи. Подібні ситуації не слід допускати, особливо якщо труби прокладені прихованим способом 
Гідроудар практично завжди призводить до непридатність сантехнічні ущільнювачі - прокладки арматури і підмотування в місцях з'єднання труб 
Нерідкі випадки, коли через гідроудару розколюються корпусу водопровідних кранів і фільтрів. З'явився спочатку невеликий свищ обов'язково збільшиться і буде текти 
Після впливу тиску, багаторазово перевищує робочі параметри, збиваються заводські настройки манометрів або вони взагалі приходять в непридатність 
Зазвичай після виникнення і впливу гідроудару лічильники витрати води доводиться демонтувати і знову проводити тарування
Аналогічна ситуація практично завжди виникає при розриві потоку кульовим краном або засувкою. На перший погляд явище може здаватися нешкідливим. А тому багато господарів не надають йому особливої уваги.
Але насправді, при виявленні передумов для назріваючої дефекту труб і арматури варто якомога швидше його усунути. Адже через гідроудару в системі опалення з'являються розколи і тріщини, а також пошкодження обладнання.
Цю серйозну проблему можуть передувати клацання і стуки, а також сторонній шум в які подають воду трубах, що супроводжується характерним «гарчанням».
Потьохкування переважно виникає в тих місцях, де труби більшого розміру з'єднані з патрубками меншого перетину. Що проходить уздовж їх внутрішніх стінок вода наштовхується на нехай і неповноцінне, але все ж перешкоду.
Регулярне виникнення гідравлічного удару негативно позначається на роботі системи, істотно скорочуючи термін її експлуатації
При виникненні аварійних ситуацій від ефекту гідроудару можуть постраждати:
- обладнання (порушується герметичність трубопроводів і руйнуються опалювальні прилади);
- майно (що випливає з пошкодженої мережі вода затопить житло і призведе до псування меблів);
- домочадці (якщо порушення відбулося в системі теплопостачання, є небезпека отримати серйозні термічні опіки).
Згідно зі статистичними даними «левова частка» аварій трубопроводу, складова близько 60%, виникає внаслідок гідроудару. Найчастіше негативні наслідки від такого ефекту можна спостерігати у зношених труб, покрити корозією.
Наслідки регулярних гідродинамічних ударів можуть бути непередбачуваними, і найпоширеніше серед них - прорив
Найбільше неприємностей він доставляє протяжним трубопроводах, наприклад, при облаштуванні «теплої підлоги», по контурах якого циркулює розігріта до певної температури рідина.
Ступінь пошкодження багато в чому залежить від місця виникнення перешкоди: якщо вона на початку протяжного трубопроводу, величина підвищеного тиску буде незначною, якщо ж в кінці - значно вище.
Найчастіше ефект проявляється, коли при укладанні опалювальної системи були задіяні труби різних діаметрів. Якщо «різнокаліберні» труби за допомогою перехідників не наведено до спільного «знаменника», зростання тиску в системі опалення неминуче. У цій ситуації для захисту системи контур оснащують спеціальним клапаном - термостатом.
Причини виникнення гідроудару
Фізична природа цього явища криється в повній втраті або істотним зниженням пропускної здатності водопроводів, внаслідок якої і підвищується тиск рідини в системі.
У будинках, де були неграмотно спроектовані і обладнані інженерні комунікації, нерідко можна почути в трубопроводі характерне постукування і клацання.
Вони є зовнішнім проявом гідроудару і виникають, коли в замкнутій системі раптово припинилася циркуляція рідини, а потім так само раптово поновився її рух.
У ролі природних перешкод трубопроводу часто виступають повітряні пробки, перехідники з більшого діаметру на менший, або встановлена запірна арматура
Якщо на шляху рухається з певною швидкістю потоку води виникає перешкода, його швидкість переміщення сповільнюється, а обсяг продовжує збільшуватися. Не знаходячи виходу, він формує зворотну хвилю, яка, стикаючись з основною водною масою, підвищує тиск в системі. Іноді воно може досягати порога в 20 Атм.
З огляду на герметичності магістралі Скоп'є обсягом діватися нікуди, але потужна енергія все одно прагне знайти вихід у зовнішнє середовище. Що виникає в результаті такого зіткнення сила удару і створює небезпеку розриву труби, яка не володіє достатнім запасом міцності.
З цієї причини для облаштування системи необхідно використовувати адаптовані під водні мережі безшовні водо-газопровідні труби, відповідні ГОСТу 3262-75, або напірні металопластикові аналоги, вироблені відповідно до Держстандарту 18599.
Від перманентного впливу водної енергії і сам трубопровід, і жорсткі елементи системи поступово або швидко стануть руйнуватися
Основними факторами, що провокують виникнення гідроудару в трубах, є:
- перебої в роботі або вихід з ладу циркуляційного насоса;
- присутність повітря в замкнутому контурі системи;
- перебої з подачею електроенергії;
- при раптовому перекритті запірної арматури.
Короткочасне підвищення тиску в замкнутому контурі внаслідок нагнітання рідини понад покладеної норми може виникнути, якщо при включенні насоса крильчатка починає свій рух з більших обертів.
Останнім часом при облаштуванні автономної системи опалення замість старих вентилів і засувок все частіше застосовують кульові крани, пристрій яких не передбачає плавний хід.
Їх здатність надавати швидкодіючий ефект має зворотну сторону, будучи однією з найпоширеніших причин гідроудару.
Якщо при запуску системи з неї не випустили повітря, в момент відкриття кульового крана виникає зіткнення повітря з практично нестисливої рідиною
У плані безпеки гвинтові крани є кращими, оскільки за рахунок поетапного розкручування букси забезпечують плавне відкривання / перекривання запірної арматури.
Аналогічна ситуація виникає і коли перед запуском системи з контуру не вийшло повітря. У момент відкриття крана вода стикається з повітряною пробкою, яка в умовах замкнутої системи виступає свого роду пневматичним амортизатором.
Як уникнути проблеми?
Зменшити інтенсивність і нейтралізувати вплив надлишкового тиску допоможе грамотний захист системи водопостачальних трубопроводів.
Захисні механізми для автономних систем проти гідроудару в більшості випадків спрямовані на згладжування сили потоку водяний маси
Для профілактики створення надлишкового тиску разового і перманентного характеру як на окремій ділянці контуру, так і всієї системи в цілому, застосовують ряд основних заходів.
Варіант 1. Плавне перекриття системи
Це одне з основних вимог при запуску і відключення систем трубопроводів, яке чітко прописано в нормативних документах.
Справа в тому, що енергія гідравлічного удару в зв'язку з пружністю стінок труби діє одноразово не всієї своєї силою. За рахунок компенсації пружних деформацій вона розділена на кілька тимчасових інтервалів.
А тому при однаковій сумарною силі удару потужність впливу на певний момент буде істотно знижуватися. За допомогою плавного включення можна продовжити в часі процес наростання тиску, звівши до мінімуму істотні пошкодження системи.
При виборі запірної арматури перевагу варто віддавати виробам, які мають відносно великий проміжок перекриття води
Крани, конструкція яких передбачає великий проміжок до моменту перекриття води, встановлюють ще на етапі монтажу обладнання.
Варіант 2. Застосування автоматичних пристроїв
Автоматика повинна бути налаштована на плавну корекцію статичного тиску в системі. Досягти бажаного ефекту допомагає установка насосів з автоматичним зміною числа обертів або ж агрегатів з електронним управлінням, які оснащені вбудованими частотними перетворювачами.
Залучення автоматичних систем дозволить контролювати потік рідини, а також зчитувати показання її тиску в трубопроводі
Насоси, оснащені автоматичним регулюванням обертів електродвигуна, здатні плавно збільшувати / знижувати тиск в системі. При цьому програмне забезпечення одночасно виконує два завдання: відстежує зміну тиску в водопроводі і автоматично регулює натиск.
Системи автоматичного управління насосним обладнанням в автономних водопровідних мережах працюють тільки в тандемі з гідроакумуляторами 
Включений в схему гидробак з еластичною мембраною усередині дозволяє створити запас води і сформувати компенсуючу повітряну камеру, яка згладить наслідки перевищення тиску 
У системах закритого опалення запобігти гідроудар дозволяє мембранний бак - Експанзомати. Він червоного кольору, конструктивно схожий з гідробаком, але виконує виключно роботу по компенсації тиску при розширенні теплоносія 
Якщо в систему водопостачання включають додаткові насосні станції, призначені для перекачування води з накопичувача до споживача, обов'язки по скороченню дії гідроударів частково покладені на них
Способи комплексної модернізації системи
Комплексна модернізація системи припускає установку обладнання, спрямованого на нейтралізацію впливу надлишкового тиску.
Спосіб # 1. Застосування компенсаторів і амортизаторів
Гасителі та гідроакумулятори одночасно виконують три функції: збирають рідина, усуваючи при цьому її зайвий обсяг з системи, а також сприяють запобіганню небажаного явища.
Компенсує пристрій, роль якого виконує гідроакумулятор, встановлюють у напрямку руху води на тих проміжках опалювального контуру, де велика ймовірність коливання тиску в системі.
Гідроакумулятор або гаситель являє собою сталеву колбу об'ємом до 30 літрів, що включає дві розділені гумовою або каучукової мембраною секції.
При виникненні в системі надлишкового тиску водяний стовп першої секції починає тиснути на розділову мембрану, за рахунок чого вона згинається в напрямку повітряної камери
При підвищенні тиску гідравлічні удари «скидаються» в резервуар. За рахунок згинання гумової мембрани в бік повітряної камери в момент підняття водяного стовпа і досягається ефект штучного збільшення обсягу контуру.
Як амортизувальних пристроїв використовують труби, виконані з термостійкого армованого каучуку або еластичного пластику.
Еластичний матеріал амортизувальних пристосувань мимовільно гасить енергію гідравлічного удару в точці, де тиск досягло критичного значення
Для досягнення бажаного ефекту достатньо використовувати виріб завдовжки в 20-30 см. Якщо ж трубопровід має велику протяжність, ділянку амортизатора збільшують ще на 10 см.
Спосіб # 2. Установка захисного клапана диафрагменного типу
Захисний клапан диафрагменного типу розміщують на відвід трубопроводу поруч з насосом з тим, щоб випускати задану кількість води при надлишку тиску.
Захисний клапан, оснащений жорстким ущільнювачем, який виконує функцію швидкого скидання тиску, є надійним запобіжником автономної системи
Залежно від виробника і типу моделі захисний клапан приводиться в рух за допомогою електричної команди контролера, або ж за допомогою пілотного пристрою швидкої дії.
Пристрій спрацьовує, коли тиск перевищує безпечний рівень, захищаючи насосну станцію при раптовій зупинці обладнання. У момент небезпечного сплеску тиску він повністю відкривається, а при падінні його до нормального рівня - регулятор повільно закривається.
Спосіб # 3. Оснащення терморегулюючого клапана шунтом
Шунт являє собою вузьку трубку з просвітом в 0, 2-0, 4 мм, яку встановлюють у напрямку циркуляції теплоносія. Основне завдання елемента - при появі перевантажень поступово знижувати тиск.
Вузьку трубку, діапазон перетину якої не перевищує 0, 2-0, 4 мм, розміщують з боку, звідки рідина потрапляє в термостат
Метод шунтування застосовують при облаштуванні автономних систем, трубопровід яких виконаний тільки з нових труб. Це обумовлено тим, що наявність іржі і осаду в старих трубах здатне звести ефективність шунтування на «ні». З цієї причини при використанні шунта на вході в опалювальний контур рекомендується встановлювати ефективні водяні фільтри.
Спосіб # 4. Використання термостата з суперзахист
Це свого роду запобіжник, який відстежує тиск в системі і не дозволяє їй працювати після того, як показник досягне критичної позначки. Пристрій оснащений пружинним механізмом, розташованим між термоголовкою і клапаном. Пружинний механізм спрацьовує при надлишковому тиску, не дозволяючи клапану повністю закритися.
Такі термостати встановлюють строго по позначеному на корпусі напрямку.
Проведення профілактичних робіт
Крім суворого дотримання правил експлуатації трубопроводів запобігти аварії допомагає своєчасне проведення профілактичних заходів. Адже всі процеси в системі водопостачання або для гарячої води взаємопов'язані. І гідроудар є лише завершальній деструктивної «краплею», здатної привести до негативних наслідків на тлі незадовільного технічного стану водопроводу.
Вібрації трубопроводу і зміни величини тиску сприяють утворенню мікротріщин в структурі металу. Утворилися з часом дефекти при настанні гідроудару моментально проявляються на ділянках підвищеного внутрішнього напруження: механічних з'єднаннях, вигинах і зварювальних швах.
Профілактика полягає в балансуванні опалювальної системи, яку виконують після завершення монтажу або виконання ремонту опалення в приватному будинку
Основний комплекс робіт, виконуваних при профілактиці:
- перевірка працездатності групи безпеки: запобіжного клапана, повітрявідводчика і манометра;
- періодична перевірка тиску за мембраною розширювального бака, а при виявленні незадовільних результатів і його коригування;
- тестування системи на наявність витоків і перевірка ступеня зносу труб;
- відстеження стану вентилі й запірно-регулюючої арматури на текти;
- регулярна перевірка стану фільтрів, що затримують накип, пісок і частинки іржі, при необхідності - прочищення і промивання елементів;
Профилактика, направленная на поддержание исправного состояния водопроводной и отопительной системы, включает простые виды работ. Но игнорировать их не стоит. Ведь это может привести к существенным тратам денег и времени на проведение полноценных ремонтных работ.
Перечисленные меры защиты наиболее эффективны, если их применять комплексно. Но благодаря комплексному подходу решения проблемы, вы сможете нейтрализовать негативные последствия и продлить тем самым срок службы системы.
Висновки і корисне відео по темі
Відео # 1. Гидроудар, как это происходит:
Відео # 2. Тест эффективности применения гасителя:
Гидравлический удар в системе водоснабжения – нередкое явление, способное нанести серьезный вред. И ваша задача – как можно быстрее устранить проблему. Ведь при повторении ситуации элементы системы скоро выйдут из строя. И ремонт после этого обойдется намного дороже.
Задавайте вопросы и пишите, пожалуйста, комментарии в ниже расположенном блоке. Мы ждем ваши рассказы о том, как вы зафиксировали гидроудар в системе или заметили его последствия. Интересно ваше мнение о представленной информации.