Гидроудар в системе водоснабжения

Гидроудар в системе водоснабжения

Водоснабжение

Что такое гидроудар

Гидравлический удар(гидроудар) представляет собой кратковременное, но резкое и сильное повышение(понижение) давления в трубопроводе(в системе водоснабжения) при внезапном торможении(ускорение) двигавшегося по нему потока жидкости.

Гидроудар в системе водоснабжения

Простыми словами гидроудар-это резкий скачок давления в трубах

Гидравлический удар бывает:

• Положительный – когда давления в трубопроводе очень резко повышается. Это может произойти, при быстром закрытие крана(вентиля, задвижки) или включения насоса.
• Отрицательный – когда наоборот, происходит понижение давления в водопроводе, из-за того, что открыли кран или выключили циркуляционный насос.

Наибольшую опасность для водопровода представляет положительный гидроудар. Допустим вы открыли кран и помыли посуду. Закончили мыть, вода вам не нужна, закрыли кран.

При этом в водопроводе происходит следующее. Водный поток некоторое время, по инерции, течёт с прежней скоростью. Потом сталкивается с преградой (кран ведь закрыли). И «ударяясь» об эту преграду, образуется обратная волна. А так как вся система водоснабжения герметична. У этой обратной волны происходит столкновение с водным потоком идущим на встречу. В результате получается гидроудар.

Самые первые признаки гидроудара – глухие стуки и щелчки, слышимые при открытие или закрытие крана. Появления подтеков в местах соединения водопроводных труб или подтекающие краны.

Причины возникновения гидравлического удара

Основными причина , возникновения гидроудара системе водоснабжения:

• Резкое перекрытии запорной арматуры(кранов, вентилей, задвижек.
• Поломка или отключение циркуляционного насоса, насосной станции.
• Воздушные пробки в системе водопровода.
• Перепады сечения водопроводных труб.

В основном, гидроудар происходит при резком закрытии запорной арматуры. Вода проходит по трубам с постоянным давлением, но когда происходит резкое перекрытие водного потока. Давление воды на стенки труб увеличивается в несколько раз.

И в результате, могут лопнуть трубы или придут в негодность уплотнители резьбовых соединений и запорные элементы.

Трещина в трубе-после гидроудара

Конечно, резко закрытый кран не единственная причина возникновения гидроудара. Похожая ситуация бывает когда в системе остаётся воздух. В тот момент когда открывается кран, вода сталкивается с пробкой из воздуха.

И эта воздушная пробка в условиях замкнутого пространства выступает амортизатором. Вследствие чего с огромной силой выталкивает воду и происходит удар.

Также появление гидроударов могут спровоцировать трубы разного диаметра. Перепады давления, если трубы не приведены к общему знаменателю, гарантированы

Последствия гидроудара

Давление выше допустимой нормы критично для труб и их соединений. Запорная арматура тоже может выйти из строя.

От первого гидравлического удара, повреждение водопровода, обычно не происходит. Ведь изделия для водоснабжения изготавливаются с запасом, в случае повышения давления. Но последующие гидроудары будет бить в то же самое, слабое место. И в какой — то момент труба или запорная арматура выйдут из строя.

Если прорыв водопровода произошёл в квартире многоквартирного дома, то произойдет затопление, будет повреждено имущество, вашей квартиры и соседей снизу.

Последствия гидроудара- затопило квартиру

В случае повреждения центрального водопровода Может произойти отключения нескольких домов или района. То это уже чрезвычайное положение. Так как жильцы многоквартирных домов останутся не только без питьевой воды, но и без канализации.

Ну а если в результате гидроудара повреждается труба горячего водоснабжения. То это может привести к серьёзным ожогам.

Температуру горячей воды в квартире по нормативу читайте здесь

Как избежать гидроудар в водопроводе

Есть несколько способов предотвратить гидроудар в квартире и частном доме.

Плавное перекрытие системы водоснабжения

Также важную роль играет эластичность труб, как они могут деформироваться под давлением. Но стоит отметить, что эти мероприятия, лишь растягивают процесс, снижая его мощность, и соответственно воздействие на систему водоснабжения..

Все запуски и выключения трубопровода должны производиться плавно. Для того чтобы обеспечить равномерное изменение давления в трубах.

Вентиль и краны старого образца, гораздо безопаснее в плане гидроударов. Для того чтобы перекрыть воду, нужно будет сделать несколько оборотов . Соответственно давление будет падать медленнее. Резко перекрыть даже при самом огромном желании не выйдет,

В последние время в квартирах часто используют шаровые краны. Для перекрытия поступления воды достаточно один раз повернуть кран . Не все знают что перекрытие надо делать плавно.

Гидравлический удар при этом, все равно произойдет. Но он разобьётся на несколько ударов, незначительных по силе. Следовательно не так опасных.

Защита от гидроудара в системе водоснабжения

Правильная защита от гидравлических ударов, должна быть направлена на снижение их интенсивности. И грамотно нейтрализовать воздействия повышенного давления.

Система водоснабжения квартиры и частного дома, должна быть защищена от неправильной эксплуатации и несвоевременного обслуживания. Существует ряд технических решений, которые позволяют свести к минимуму последствия перепадов давления жидкости в водопроводе , предотвратить их появление.

Использование компенсаторов

Компенсаторы — это емкости в форме цилиндра, внутри которых располагается пружина. Одна сторона пружины упирается упирается в верхнюю часть цилиндра, а другая – в пластиковый подвижный диск.

Компенсатор гидроудара

Когда давление в системе повышается, вода сжимает пружину и давит на диск., Если давление понижается сила, пружина, за счет упругости восполняет потерю давления.

Также для защиты от гидроудара используются мембранные компенсаторы и гидроаккумуляторы.

Ёмкость, компенсатора разделяет эластичная мембрана. Одна часть наполнена воздухом, другая , пустая. Воздух закачан под нужным давлением. В основном давление составляет 3 Бар.

При необходимости давление можно изменить до нужного, подключив насос. Обычно на 20-30% выше рабочего в системе водоснабжения.

В том случае, когда в трубах возникает избыточное давления, то оно будет сбрасываться внутрь емкости за счет растяжения эластичной мембраны и снижения объема воздуха внутри бака.

Амортизирующие приспособления

В качестве амортизатора можно использовать вставки из армированного пластика или термостойкого каучука.

Эти вставки способны как растягиваться, так и сжиматься при резких перепадах давления, что позволит уменьшить воздействия на трубы водопровода.

При возникновении гидравлического удара произойдет растяжение этого отрезка и сила удара частично погаситься. Рекомендуемая длина от 20 до 40 сантиметров. Вставляется перед источником гидроудара .

Защитный термостат

Для защиты от гидроудара, также применяют термостат. У этого устройства имеется пружинный механизм, находящийся между клапаном и термоголовкой.

При повышении давления пружина срабатывает и не дает клапану полностью закрываться. Как только давление снижается, клапан начинает плавно закрываться.

Важно! Термостат всегда устанавливают только по направлению указанному, стрелкой на корпусе.

Возможность шунтирования

Если вы хорошо разбираетесь как устроен термостат, то можете установить шунт с просветом 0,2- 0,4 мм или сделать отверстие такого же диаметра.

Основная задача этого элемента – если возникнут перегрузки, плавно снижать давление Устанавливается по направлению водного потока.

Защитный (предохранительный) клапан

защитный клапан

Данные устройства работают очень просто. Если давление в местах установки защитных клапанов выше допустимых параметров. Клапан открывается и происходит быстрый сброс давления. При падение давления до нормального значения, клапан медленно закрывается.

Также защищает насос или насосную станцию в случаях непредвиденной остановки, например отключения электричества. Устанавливают его после обратного клапана, на отводе от трубопровода, рядом с насосом.

Гидравлический удар в системе водоснабжения – частое явление. И если не проводить регулярные профилактические осмотры системы и не принимать нужные действия. Гидроудар может нанести серьезный ущерб.

Гидроудар в трубопроводе – причины и последствия

Кран с питьевой водой в каждом доме — это не роскошь, а достижение прогресса, но лишиться такого приятного удобства можно в один миг, если образовался гидроудар в трубопроводе. Гидравлический удар может стать причиной не только отсутствия воды, но и привести к затоплению квартиры.

О том, каким образом возникает такое опасное явление и как его избежать, будет подробно рассказано в данной статье.

Природа гидравлического удара в трубопроводах

Гидроудар — это ударная волна, которая распространяется по поверхности водопровода, а также по элементам арматуры. При повышении давления – положительный, при падении – отрицательный. Проявляется при заполнении пустого водопровода или резком закрытии крана. Разрушительное действие такого явления связано, прежде всего, с невозможностью жидкости сжиматься.

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

Причины

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

Причиной гидроудара могут также стать:

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

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

Последствия

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

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

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

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

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

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

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

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

Способы защиты

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

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

• При запуске водопровода или отопления в эксплуатацию, запорные элементы арматуры должны открываться очень медленно. Перекрытие подачи жидкости, также должно осуществляться очень плавно. Плавное закрытие и открытие запорной арматуры должно осуществляться не только на промышленных объектах, но и при запуске водоснабжения и отопления в частном доме. Чрезмерное давление при возникновении гидравлического удара способно легко повредить домашние коммуникации, поэтому не стоит пренебрегать правилами технической безопасности, в случае когда вода в частном доме подаётся со значительным давлением.
• Если в системе водопровода или отопления установить автоматические устройства плавного открытия и закрытия запорной арматуры, то можно полностью исключить человеческий фактор при возникновении гидравлического удара. Конечно, при использовании электроники, водопроводные системы становятся зависимыми от электрического тока, но, чтобы полностью исключить вероятность выхода из строя по причине установленных автоматов, необходимо оборудовать такие механизмы резервным источником электроэнергии. Такая подстраховка абсолютно необходима, как на крупном предприятии, так и для нормального функционирования коммуникаций расположенных в частном доме. Автоматической регулировкой рекомендуется оснастить и насосные станции. В этом случае, также можно избежать гидроудара от резкого перепада давления в результате включения или отключения мощного насосного оборудования.
• Применение гидроаккумуляторов и демпферных устройств, также позволяет свести к минимуму последствия резкого увеличения давления в водопроводной сети. Такие устройства обычно состоят из металлического корпуса с расположенной внутри мембраной. При возникновении гидроудара, мембрана перемещается, что позволяет вместить излишек жидкости. Когда угроза разрыва трубопровода
  минует и давление уменьшится мембрана будет возвращена в исходное положение за счёт воздуха расположенного с обратной стороны.
• Для уменьшения давления в водопроводных сетях может быть использован предохранительный клапан, который открывается при достижении жидкости определённого значения. Такие устройства также способны предохранить трубопровод от разрушения, но для организации такого вида защиты, потребуется сделать дополнительную отводку от клапана к канализационной системе
• Для защиты от гидроудара в частном доме или квартире можно использовать очень простой способ, в котором компенсация чрезмерного давления осуществляется за счёт растяжения стенок трубопровода. Совсем необязательно производить монтаж отопления или водоснабжения с применением таких материалов, но участок трубопровода выполненный с использованием термостойкого каучука, способен полностью принять на себя гидроудар в небольшой системе.
• Шунтирование термостата, является эффективной мерой борьбы с гидроударом небольшой силы, поэтому такое «улучшение» автономного отопления может быть произведено только в частной системе отопления. Как правило, достаточно сделать отверстие диаметром 0,5 мм в основном клапане, чтобы при возникновении высокого давления излишек жидкости свободно перемещался в контур с холодной водой.
• Термостат с защитой установленный в систему отопления, также позволяет избежать такого опасного явления, как гидроудар. Принцип работы такого устройства заключается в том, что в основном клапане термостата располагается дополнительный небольшой механизм, который открывается вне зависимости от температуры жидкости. Такой внутренний клапан начнёт пропускать жидкость, когда давление теплоносителя приблизится к максимально допустимому значению, тем самым предохраняя трубы от разрыва.

Как защитить от гидравлического удара коммуникации в квартире

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

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

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

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

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

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

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

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

Несколько слов о теории гидроудара

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

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

Что надо знать про гидроудары в системах водоснабжения и отопления

Что такое гидравлический удар в системе водоснабжения и отопления: последствия и способы защиты

Гидроудар – это повышение или снижение давления при резком скачке ненаправленного действия.

Когда гидростатический напор начинает влиять на систему, возникает энергия, действующая в трубах водоснабжения и отопления.

При внезапном повышении давления в трубах в трубопроводе происходит:

1. разрыв трубы;
2. разрушение крепежа трубы и элементов системы;
3. повреждения насосов, фундаментов, фитингов и трубопроводной арматуры.

При понижении давления:

1. смятие тонкостенных труб из сшитого полиэтилена и пластика;
2. выкрашивание цементной облицовки внутри труб;
3. подсос загрязненной воды или воздуха в трубопровод через фланцы или соединительные муфты, сальниковые уплотнения начинают засасывать воздух в местах утечек;
4. нарушение сплошности движения потока, который вызывает скачки давления;
5. макрокавитация.

Причины возникновения гидроудара

Гидроудар возникает при преобразовании кинетической энергии потока воды в энергию деформации, действующую на стенки труб, на устройства в трубопроводе.

Появление гидроудара вызвано внезапным и быстрым усилением движения потока жидкости.

Например, гидроудар можно вызвать неожиданным перекрытием запорного клапана.

Он может быть, если произошел сбой работы насоса. В этот момент происходит действие силы инерции жидкостного столба на затворный клапанный механизм.

Инерционные свойства жидкости не дают скорости потока её столба подстраиваться под состояние движения. Происходит деформация воды. А деформация возникает одновременно со скачками давления.

Причина опасности гидроудара в том, что он, практически не уменьшая давления, движется стремительно со скоростью звука. А это 1000 м/с. Многие современные материалы, из которых делают трубы систем водоснабжения дома, не выдерживают и разрушаются в частях трубопровода, которых он достигает.

Таким образом, гидроудар может быть вызван основными причинами неустановившегося изменения режима течения жидкости водоснабжения:

1. Аварийная остановка насосного оборудования при отключении электрического питания или перебоя в электроэнергии.
2. Неожиданный пуск или остановка одного или нескольких работающих насосов.
3. Внезапное закрытие или открытие запорной арматуры в трубопроводной системе.
4. Возбуждение резонансных колебаний из-за насосов с нестабильной характеристикой.
5. Изменение уровня жидкости на всасывании.

Как избежать проблемы?

От проблемы можно избавиться, используя следующие принципы:

применять компенсирующие устройства для подсасывания жидкости и впуска воздуха;

использовать устройства для аккумулирования энергии;

использовать запорный клапан;

Вариант #1. Плавное закрытие системы трубопровода

Одна из защит от гидроудара – плавное перекрытие отопления. Мощность воздействия энергии воды будет понижаться и минимизирует повреждения.

Вариант #2. Применение автоматических устройств

Можно использовать компенсаторы гидроудара или настроить работу насоса, воздушного бака и трубного стояка. Всё использовать в комплексе, но с применением устройств с электронным управлением и частотным преобразователем.

Аккумулирование воды в доме происходит при использовании мембранных воздушных баков и трубных стояков. Энергия аккумулируется в качестве энергии давления.

При использовании маховика насоса энергия сохраняется в виде инерционной массы. Таким образом, аккумулируемая энергия в воздушном баке в достаточном количестве поддерживает стационарный поток в течение большого отрезка времени. И служит гарантом обеспечения медленного плавного уменьшения скорости потока жидкости.

Резкое падение давления не допускается. Если воздушный бак, трубный стояк встроены в трубопровод задолго до насоса, то защита от гидроудара обеспечена.

Способы комплексной модернизации системы

Применение защитных средств в комплексе защиты водоснабжения многоквартирного и частного дома требует полной оптимизации системы за счет модернизации оборудования.

Способ #1. Применение компенсирующих устройств и амортизаторов

Компенсатор гидроударов не требует настройки, работает автоматически. Из-за веса его нужно закрепить, чтобы снизить нагрузку на трубопровод. Не стоит забывать, что гаситель гидроудара может помочь только на холодной воде, в системе отопления он не спасет. Почему? В отоплении есть обратка и может «рвануть», например, полотенцесушитель.

Способ #2. Установка защитного клапана диафрагменного типа

Высокая надежность возможна, когда на клапанах с электроприводом контролируется время срабатывания привода и точка прерывания отключения.

То есть, на запорных клапанах с гидроприводом должны быть надежные регулирующие устройства. Это может быть ограничительная диафрагма в виде шайбы или клапаны регулировки подачи.

Следует регулярно контролировать время срабатывания привода защиты и смотреть за его надлежащим закрытием/открытием.

Способ #3. Оснащение терморегулирующего клапана шунтом

Основная задача шунтирующего механизма – регулировать и уменьшать давление при возникновении перегрузок. Шунт используют при модернизации автономных систем с трубопроводами, где применяются только новые трубы.

Способ #4. Использование термостата с суперзащитой

Термостат – это предохранительное устройство с контролирующей давление защитой. К ней относится механизм с пружиной между термоголовкой и клапаном. При достижении критической отметки давления происходит срабатывание механизма, который не допускает полное закрытие клапана.

Проведение профилактических работ

Профилактика оборудования и дополнительные расчёты в проектах помогают избежать гидроудара.

Чтобы убрать проявление макрокавитации после останова насоса, рассчитывают использование системы с воздушным клапаном, установленным в самой высокой точке трубопровода водоснабжения в доме – на выходе.

Применение дополнительных устройств защиты от гидроудара в квартире не гарантирует его отсутствия. На трубы из полиэтилена высокой плотности прилагается недопустимо высокое давление сразу через несколько секунд после торможения насоса. Чтобы исключить повышения, добавляют байпас с запорным клапаном между входом в систему и баком на всасывании насоса.

При одновременной остановке всех насосов клапан автоматически открывается электрогидравлическим сервоприводом с грузовым рычагом.

Выводы

Гидравлический удар способен нанести системе водоснабжения частного и многоквартирного дома значительный вред. Однако, многие недооценивают силу гидроудара, называя его маркетинговым ходом для приобретения различных защитных устройств и прочих гасителей гидроудара. Но с подобным явлением сталкиваются очень часто. Только профессиональные мастера могут сделать правильный монтаж системы водоснабжения и отопления, чтобы ее защитить.

Источник https://vodosnabdom.ru/vodosnabzhenie/gidroudar-v-sisteme-vodosnabzheniya

Источник https://trubanet.ru/vodoprovodnye-truby/gidroudar-v-truboprovode-prichiny.html

Источник https://www.stout.ru/articles/chto-nado-znat-pro-gidroudary-v-sistemakh-vodosnabzheniya-i-otopleniya/