Что такое гидроудар в системе отопления?

Гидроудар в системе отопления

В системах отопления могут слышаться посторонние звуки, характерные щелчки или другие шумы. В большинстве случаев это происходит гидроудар в системе отопления. Не все собственники отопления относятся с должным вниманием к такой проблеме.

Статистика утверждает, что по его вине происходит разрушение около 60% всех трубопроводов. Фактически он представляет собой кратковременный, но мощный скачок давления, получающийся из-за внезапного изменения скорости потока. Для его предотвращения применяют модернизацию системы.

Определение

Гидроудар является физическим явлением, которое характеризуется быстрым повышением давления жидкости на отдалённом участке системы и изменением скорости потока.

p, blockquote 4,0,0,0,0 —>

В отопительных системах, как правило, тепловым носителем выступает вода, а она, как известно, несжимаема, как и многие жидкости. При циркуляции могут возникать преграды. Причём, для появления гидравлического удара преграда должна появиться резко. Из-за препятствия вода теряет скорость, а градиент сводится к нулю.

p, blockquote 5,0,0,0,0 —>

Во время остановки объёма воды на него продолжает воздействовать сила нагнетания устройства, которое производит движение жидкости. Из-за силы нагнетания на месте увеличивается давление воды, которое отражается на стенках труб и сосудов.

p, blockquote 6,0,1,0,0 —>

При быстром удалении препятствия теплоноситель устремится в сторону самого меньшего сопротивления и давления. При всём он приобретёт большую скорость за счёт разницы давлений в месте высокого давления и в свободной точке.

p, blockquote 7,0,0,0,0 —>

Вода движется очень быстро и из-за собственных свойств не сжимаемости может нанести вред элементам и конструкциям обогревательной системы. Нанесённый удар часто можно сравнить с силой удара молотком со всей силы. Потому мощные гидроудары в системе отопления могут разгерметизировать конструкции, нарушить отдельные элементы. Человек рискует получить травмы и ожоги.

p, blockquote 8,0,0,0,0 —>

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.

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.

При монтаже водяных теплых полов используются трубопроводы большой длины

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.

Способ защиты «плавное перекрытие»

Снижение давления возле заглушки

Согласно стандартам эксплуатации теплосетей включать и отключать систему нужно плавно.

Эти правила разработаны не только для промышленных поставщиков, но и для индивидуальных пользователей. Если отключение и включение осуществляется плавно, то возникает замедление во времени гидравлического удара.

Таким образом, действие энергия гидроудара в зоне барьера не является кратковременным.

Происходит перераспределение энергии на несколько отрезков времени. Вследствие этого, мощность удара не такая сильная.

Вывод: Чтобы защитить свой трубопровод от повреждений и разрушений, необходимо плавно повышать и снижать давление, скорость и объём теплоносителя.

Диагностировать наличие гидроударов в системе просто. Первые признаки – щелчки, постукивания и прочий шум, который будет слышен при открытии и закрытии крана. Большинство из нас не обращают внимания на эти звуки, а ведь именно они первыми свидетельствуют о чрезмерных нагрузках системы.

Существует несколько видов защиты системы водоснабжения от гидроударов. Рассмотрим основные.

1. Плавное закрытие крана. Если потребитель закрывает кран постепенно, давление в системе водоснабжения плавно выравнивается и обратная волна формируется небольшой силы, что снижает мощность гидроударов. Однако всегда плавно закрывать кран не получится. Ведь теперь большинство кранов оснащены шаровой конструкцией, а не вентильной (когда приходилось крутить вентили, чтобы закрыть кран). С шаровой конструкцией одно нечаянное резкое движение – и кран закрыт. Кроме того, дети или ваши гости могут не знать, как правильно закрывать кран.
2. Использование труб большого диаметра. Чем больше диаметр труб, тем ниже скорость потока воды, и, соответственно, гидроудар. Но этот метод защиты требует повышенных денежных вложений (на трубы, их проведение и теплоизоляцию) и не всегда эстетично выглядит.
3. Установка амортизирующего устройства по направлению потока воды. Перед термостатом вместо жесткой трубы устанавливается кусок из эластичного пластика или каучука. При гидроударе этот участок растягивается и частично гасит силу удара.
4. Использование компенсаторного оборудования. Гидроаккумулятор – это бак, куда при гидроударе будет сбрасываться излишняя вода до нормализации давления системы. Реле давления – элемент, который не спасет от гидроудара, но отключит насос, когда вы перекроете кран и давление превысит определенное значение. При этом надо учитывать, что выключение насоса не произойдет мгновенно.

Система водоснабжения Ermangizer – защита от гидроудара

Узнайте больше о преимуществах системы Ermangizer по телефону: +7 (343) 378-09-50

Защитите систему водоснабжения в своем доме от гидроудара!

Природа гидроудара, возможные причины

Владельцы частных домов с неграмотно устроенными инженерными коммуникациями часто слышат характерное пощелкивание и стук, которые сигнализируют о том, что в замкнутой системе произошло кратковременное резкое повышение давления в результате внезапного прекращения движения жидкости по контуру или внезапного возобновления ее циркуляции.

Когда поток жидкости, двигающийся с определенной скоростью, сталкивается с преградой (воздухом или запорной арматурой), скорость его меняется не сразу, а вот объем быстро увеличивается, давление растет и иногда достигает 10 и более атмосфер. Если «излишкам» деваться некуда, то возникает риск разрыва трубы.

Возможные причины гидроудара:

• запуск, остановка и поломка насоса или его аварийное отключение;
• воздух в системе;
• резкая остановка потока жидкости в контуре, вызванная быстрым открытием-закрытием запорной арматуры: кранов, задвижек и т.д.

Последняя причина наиболее типична с тех самых пор, как вентильные краны, с их плавным ходом, заменили более современные и «резкие» шаровые собратья.

С точки зрения профилактики гидроудара вентильные краны эффективнее шаровых

В случае если из системы не выведен воздух, то при открытии шарового крана происходит столкновение воздушной массы и практически несжимаемой жидкости, в итоге значение давления может возрасти до нескольких десятков атмосфер. Такая регулярная «проверка на прочность» очень негативно сказывается на состоянии системы в целом и труб в частности, итог предсказать нетрудно.

Заводушенность системы отопления — нередкая проблема. О том, как спускать воздух из батарей, узнаете в нашей статье: https://aqua-rmnt.com/uchebnik/oborudovanie/kran-maevskogo.html.

Причины его появления

Появление гидравлического удара возможно в следующих случаях:

1. Трубопровод заполняют жидкостью: воздух выпускают через открытый кран, но с меньшим сечением, чем труба, жидкость достигает сечения крана, который не может принять в себя весь поток. В результате внезапной преграды давлению образуется гидравлический удар.
2. Подобный эффект можно наблюдать в случае внезапного закрытия запорных устройств на трубопроводе с постоянным давлением за счет чего несжимаемой жидкости внезапно перекрывается путь.

Картинка поясняет причины возникновения гидроудара

Гидроудары в трубопроводе разделяют на отрицательный (когда напор понижается в результате открытия задвижки или выключения насоса) и положительный (напор жидкости возрастает после включения насоса или внезапного перекрытия трубопровода).

Второй вариант гидравлического удара упоминают, как слишком опасный для систем отопления и водоснабжения (подробнее тут). Сильный скачок давления способствует нарушению непроницаемости запорной арматуры, вызывает расколы и трещины, выводит из строя оборудование.

Как рассчитать гидроудар в трубопроводе (качайте все формулы)?

В своих работах теоретик Н. Е. Жуковский детально описал явление гидроудара, где предоставил формулу, позволяющую определить степень повышения давления.

Последствия гидроударов в системах отопления

С приходом отопительного сезона, можно услышать, как в трубах системы отопления периодически что-то стучит и щелкает. Если подобные явления привлекают к себе внимание довольно часто, вероятно, в скором времени придется заняться ремонтом, так как появление гидроударов в системе отопления, может привести к нежелательным последствиям: вплоть до прорыва теплоносителя, выхода из строя расширительного бака или поломки отопительного прибора.

В списке возможных проблем, являющихся причиной гидравлического воздействия, первое место обычно занимает совершенно разное сечение труб, используемых в системе отопления.

Постоянное сопротивление трубы с меньшим диаметром не позволяет свободно двигаться жидкости по системе. В результате повышается давление на трубы, слышится гудение или щелчки.

В данном случае потребуется капитальный ремонт системы отопления. Иначе через время трубопровод даст о себе знать.

Как избежать возникновения описанных проблем?

Этот вопрос необходимо решать сразу после монтажа или планового ремонта отопительной системы, путем ее грамотной настройки. Только таким способом можно устранить все существующие ошибки, допущенные в процессе проектирования и устройства.

В случае модернизации отопительной системы рекомендуется приобретать комплектующие детали, выполненные из износостойких и прочных материалов. Все подобранные детали должны соответствовать правилам эксплуатации системы.

Избежать нагнетания давления в трубопроводе позволяет дополнение системы специальными компенсаторами (гидроаккумуляторами), которые вбирают в себя излишнюю жидкость, тем самым предотвращают гидроудар.

Также осуществлять контроль давления потока жидкости по системе, можно используя электронасос. Оборудование плавно подает воду в систему, при малейшем изменении давления, регулирует ее подачу.

Еще подробнее об этом явлении и методике расчета смотрите в видео ниже.

Надеемся, что статья не была для вас бесполезной. Будем благодарны, если поделитесь ею в социальных сетях. Кнопки для этого чуточку ниже.

Как предупредить гидроудары?

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

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

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

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

Защитить его помогут следующие меры:

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

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

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