Гидроудар в системе отопления: причины и последствия

Явление возникновения резкого повышения давления из-за быстрого изменения скорости движения жидкости называется гидроударом. Длится он всего лишь доли секунды, но последствия бывают разрушительными. Его примером служит наглядное столкновение океанических волн с бетонной стеной набережной или маяка. Вода вздымается на несколько десятков метров. Из-за чего появляется гидроудар в системе отопления? Есть несколько основных причин его возникновения:
  • неправильный монтаж;
  • воздушные пробки;
  • быстрое закрывание или открывание запорных устройств;
  • неполадки при работе циркуляционного насоса;
  • отключение электроэнергии.
Гидроудар в системе водоснабжения

Гидроудар в системе водоснабжения

Если при монтаже отопительного контура используют трубы разного диаметра, то при перемещении жидкости меняется скорость движения и давление, что может с большой вероятностью вызвать разрушение. То же происходит при наличии воздушных пробок.

Возникновение стука и характерных щелчков является следствием появившихся небольших гидроударов и служит предвестником аварийной ситуации.

Резкая остановка циркуляционного насоса (например, когда отключили электроэнергию или в результате поломки), запуск двигателя сразу на высоких оборотах вызывают скачкообразное изменение давления, в результате следует гидравлический удар. Чаще всего причиной резкого изменения скорости движения воды в контурах отопления является быстрое закрытие и открытие современных кранов. Когда вентиль быстро закрывается, гидроудар называют положительным. Когда вентиль открывается — отрицательным. Наиболее опасным является положительный вариант.

Всех лучше с этим справиться автоматика, которая после нажатия кнопки «пуск», будет медленно увеличивать обороты электродвигателя

Всех лучше с этим справиться автоматика, которая после нажатия кнопки «пуск», будет медленно увеличивать обороты электродвигателя

Расчёт гидроудара

Впервые расчёт водяного удара произвёл русский учёный Николай Егорович Жуковский. Согласно разработанной им теории, повышение давления в трубах равно произведению плотности жидкости на волновую скорость и на разницу средних скоростей движения воды до и после перекрытия крана.

Бывают полные (прямые) и неполные (непрямые) гидроудары. Первый из них возникает, если процесс закрытия крана меньше по продолжительности перемещения аварийной волны в системе. При неполном ударе часть воды успевает пройти через ещё незакрытую задвижку за промежуток одной фазы этого явления. Согласно расчёту гидроудара период фазы равен отношению двух длин трубы от точки удара до поперечного среза трубы, где установлено постоянное определённое давление к скорости перемещения волны.

Чиста радиатора отопления от отложений

 
Можно сделать выводы, что для минимизации пагубного явления или его абсолютного исключения нужно снизить скорость перемещения воды.

Одним из решений этой задачи является увеличение диаметра труб.

Также для уменьшения удара нужно увеличить время перекрытия запорной арматуры (вентили, задвижки, краны) и использовать демпфирующие гидрокомпенсаторы.

Чем грозит гидроудар в системе отопления?

Последствия гидроудара могут быть весьма серьёзными: трещины и разрывы трубопроводов, батарей для отопления. Статистика говорит, что две третьих всех аварий в трубах случается по причине этого явления. Гидроудары в системах отопления могут вывести из строя насосы, котлы и другую аппаратуру. Возможно длительное отключение воды и тепла. Поток горячего теплоносителя из прорыва опасен для здоровья человека, так как есть вероятность получения термических ожогов.

Мембранный гаситель гидроударов

Мембранный гаситель гидроударов

Теплоноситель при аварии после гидроударов в системе отопления может залить помещение, испортить потолок, стены, мебель и другое имущество.

Кроме этого может быть нанесён урон смежным квартирам, имуществу соседей снизу.

Чем длиннее трубопровод, тем серьёзнее могут быть последствия гидроударов. Так, например, значительный вред они приносят в контурах тёплых полов.

Устройства защиты от гидроударов

Действия гасителей гидроударов направлены на снижение мощности гидравлических скачков и уменьшение повышенного давления. Установка теплосети должна происходить с учётом правил безопасности. Одним из главных правил работы трубопроводов является плавное переключение запорных кранов. Это требование написано в нормативных документах по эксплуатации объектов централизованного водообеспечения и теплосетей. Оно должно выполняться не только в промышленных условиях, но и в тепловых контурах частных домов.

Используя автоматику, легко продлить период включения и выключения тепловых систем, сделать это плавно. Двигатели, снабжённые специальными автоматическими устройствами регулировки оборотов, постепенно изменяют скорость движения потока в контуре на начальном и конечном этапах рабочего периода. Достаточно эффективная получается защита, если автоматика используется для запуска и остановки циркуляционных насосов. Она обеспечивает плавное увеличение и уменьшение оборотов двигателей, тем самым плавно поднимая и снижая скорость потока.

Компенсатор гидроудара (демпфер) устанавливают в самых "опасных" местах

Компенсатор гидроудара (демпфер) устанавливают в самых «опасных» местах

Программное обеспечение отслеживает увеличение давления, автоматически его регулирует.

Существуют циркуляционные насосы с дискретным изменением частоты вращения, но они только снижают последствия гидравлических скачков.

Более эффективны насосы со встроенными частотными преобразователями, позволяющие равномерно увеличивать и уменьшать частоту вращения двигателя.

Наибольшей эффективности можно достичь, если провести комплексную модернизацию. Она включает применение специальных устройств:

  • простые амортизирующие элементы;
  • специальные термостаты;
  • терморегулирующие клапана.

Наиболее распространены амортизирующие устройства защиты от гидроудара в виде небольшого отрезка трубы из каучука или гибкого пластика. Ставить такой амортизирующий отрезок лучше всего в месте максимума скорости движения жидкости, обычно перед термостатом. Чаще всего хватает отрезка трубы длиной 200-300 мм, но если трубопроводы длинные, необходимо увеличить амортизирующий участок на 100-150 мм.

Защита от гидроудара может быть реализована на базе термостата. В специальном защитном термостате стоит пружина, разделяющая клапан и термоголовку. Во время гидравлического скачка пружина срабатывает. Тем самым, она препятствует закрытию клапана и уменьшает мощность удара. На корпусе защитных устройств есть стрелка, указывающая направление течения теплоносителя. Это направление необходимо учитывать для правильного монтажа защитного устройства.

С точки зрения профилактики гидроудара вентильные краны эффективнее шаровых

С точки зрения профилактики гидроудара вентильные краны эффективнее шаровых

Защита от гидроудара на базе терморегулирующего клапана выполняется с помощью введения шунтирующей трубки диаметром 0,2-0,4 мм. Вместо трубки можно просверлить соответствующее отверстие в нужном месте. Выполнить такую работу может только специалист, хорошо знающий устройство терморегулирующих клапанов. Приспособление ставят только в автономных контурах отопления с применением фильтров теплоносителя. В централизованных теплосистемах имеются осадки и ржавчина, поэтому шунтирующее отверстие может быстро засориться.

Применение компенсаторов в контурах отопления

В качестве компенсаторов используются гасители гидроударов и демпферы, которые ещё называют гидроаккумуляторами. Устанавливаются демпферы в напорную магистраль для стабилизации рабочего давления. Такой гаситель гидроударов делают в виде стальной колбы, разделённой мембраной из резины на две части. В одной части находится жидкость, в другой воздух, давление которого можно изменять посредством настройки специального штуцера. Масса гидравлической волны воздействует на перемычку, и она деформируется в сторону камеры с воздухом, тем самым увеличивая объём трубы с жидкостью. Потом перемычка возвращается в первоначальное положение.

Распространённый гаситель гидроударов представляет собой герметичный бачок с перемычкой и воздушным клапаном. Устанавливают их в местах, где возможны перепады давления. Число гасителей гидроударов теплосети может быть неограниченно.

Гидрокомпенсатор для систем отопления в разрезе

Гидрокомпенсатор для систем отопления в разрезе

В европейских странах наличие компенсатора в трубопроводах является необходимым условием.

Если у вас гаситель гидроударов отсутствует, вы не сможете получить гарантий на распространённые виды бытовой техники: бак для нагрева воды, посудомоечные и стиральные машины.

Гидроудары в паропроводах

Мощный гидроудар - выход из строя работы паропровода

Мощный гидроудар — настолько , что способны полностью выход из строя работы паропровода

При вводе в работу и прогреве тепловой сети в паропроводах также могут возникнуть гидравлические скачки. Для снижения вероятности возникновения этого отрицательного явления необходимо равномерно прогревать весь тепловой контур. Для этого используются обводные линии, спускные вентили, циклонные сепараторы для осушения пара и дренажные карманы для конденсата с отводом конденсируемой жидкости.

При прогреве не допускается резкое перекрытие вентилей. При монтаже паропроводов необходимо обеспечить их правильный уклон. Он должен быть по направлению перемещения пара.

В противном случае конденсат будет скапливаться, и будут возникать аварийные ситуации в паропроводах.

Применение в технике — гидротаран во благо

Есть примеры разумного применения гидравлического скачка — это насосы, работающие на принципе гидротарана. Такие насосы могут поднять воду на несколько десятков метров. Их достоинства:

  • Работают без потребления энергии — за счёт естественного потока жидкости.
  • Длительный срок службы. Могут непрерывно работать несколько лет.
  • Относительно большая высота подъёма. Для увеличения высоты можно последовательно использовать несколько насосов.

maxresdefault

 

Если Вам понравился наш сайт или пригодилась информация на этой странице поделитесь ею с друзьями и знакомыми - нажмите одну из кнопок соц сетей внизу страницы или вверху, ведь среди кучи ненужного мусора интернете достаточно сложно найти действительно интересные материалы.