Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 0

Природа гидроудара в системах водоснабжения и отопления + методы защиты от него

Модель компенсатора FAR

Компания FAR предлагает недорогую, но надежную версию расширительного бака модификации FAR FA 2895 12. Этот компенсатор гидроударов предназначен для устранения риска аварий на внутренних системах водопровода. То есть подойдет для частного применения в домах и квартирах. Диапазон контролируемых давлений у этого агрегата составляет 10-50 бар, а температурный максимум – до 100 °C.

Конструкционно модель представляет собой традиционное решение. Нижняя и верхняя части корпуса выполнены из латунного сплава, а диск – из высокопрочного пластика. В процессе работы стальная пружина регулирует объем воздушной камеры, которая поглощает избыточное давление. К особенностям гасителя гидроударов от FAR относятся компактные размеры. Скромные габариты дают возможность интегрировать устройство в тесных условиях с дополнением в виде механических защитных приспособлений. Что касается ценника, то он составляет лишь 1,5 тыс. руб.

Как устранить

Основным методом устранения гидравлических ударов считается уменьшение скорости потока воды в системе. В данном случае необходимо использовать специальные задвижки, имеющие длинный шток, а также увеличить диаметр трубопроводов.

Гидроудара можно избежать врезкой в металлическую магистраль участка из пластиковой или металлопластиковой трубы. Для компенсации возникающих нагрузок достаточно участка длиной 30-40 сантиметров. Скорость жидкости можно уменьшить методом установки на стояк отрезка трубы, выполненного в виде символа «П». В отопительной системе подобные функции может взять на себя полотенцесушитель.

П-образный отрезок трубы поможет предотвратить гидроудар

Одним из самых эффективных способов устранения гидроудара считается использование специального предохранительного клапана. Подобное оборудование пропускает через себя определённое количество воды при повышении давления, что снижает нагрузку на установленное оборудование и систему в целом. В данном случае необходимо правильно отрегулировать работу клапана, так как высокие параметры открытия механизма не дадут возможности предотвратить гидроудар.

Устранение повышенного давления в локальных водопроводах предполагает использование гидроаккумуляторов, которые монтируются в непосредственной близости к насосной станции. Минимальная ёмкость резервуара составляет 30 литров. Прибор разделён на две части (водную и воздушную) специальной перегородкой. При избыточном давлении происходит растягивание груши, во время компенсации нагрузки вода из гидроаккумулятора возвращается в систему.

Разновидности

Есть несколько видов действующих классификаций устройств. Наиболее практичной считается группировка по типам применяемых мембран. На сегодняшний день практически все устройства выпускаются с диафрагменной мембраной. Баллон неразборный, выполненный из прочной стали. Обычно состоит из двух полусфер, сваренных между собой. Мембрана монтируется таким образом, чтобы полость резервуара делилась на две части. Подсоединительный патрубок остается в одной части, а золотник – в другой.

Баллонная мембрана подлежит замене. Но современные материалы способны выдерживать повышенные нагрузки довольно длительное время без потери целостности и упругости, поэтому необходимость в замене мембраны практически отпала. Резервуар для баллонной мембраны разборный. Вода находится в резиновой камере и не соприкасается с внутренними стенками резервуара. Шаровая мембрана сегодня практически не используется, она считается раритетом.

Мембранный расширительный бак Reflex

Производитель Reflex предлагает целую линейку мембранных баков DE, модели которой могут использоваться в профессиональных целях. Уже в начальном сегменте серии, к примеру, можно найти компенсатор с пиковым давлением 10 бар, располагающий объемом 100 л. Максимальная температура при этом может составлять 70 °С. Как видно, главное достоинство этой версии заключается в способности принимать большие объемы теплоносителя. Использовать мембранный расширительный бак Reflex можно и в составе водоснабжающих линий, и в качестве гидроаккумуляторного блока конкретно для страховки насосной станции. В основе конструкции используется углеродистая сталь, поэтому допускается и комбинированная работа с промышленными перекачивающими установками.

Основные способы защиты от гидроудара

Для уменьшения избыточного давления в трубопроводах и его нейтрализации необходимо соблюдать ряд особых мер. Наиболее простым способом защиты системы от гидроудара становится ее плавное перекрытие. Данный момент всегда указывается в нормативных документах. Перед установкой трубопровода клапана системы плавно закрываются. Во время отладочных работ производится их постепенно открытие, позволяющее стабилизировать давление и обеспечить постоянную скорость потока.

Следующим моментом становится использование специализированных автоматических устройств. В качестве них выступают насосы, настроенные на плавную коррекцию статического давления в трубопроводе. Эти приборы способны автоматически изменять число рабочих оборотов, отслеживая любые колебания в системе, либо оснащаются блоками управления с табло, посредством которых пользователь имеет возможность самостоятельно отрегулировать силу и скорость потока.

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.

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.

Что такое гидроудар в системе водоснабжения

Гидроударом называется кратковременное мощное повышение давления жидкости, которая циркулирует в трубах. Давление увеличивается из-за изменения скорости течения.

Знак изменения давления влияет на тип гидроудара:

  • положительный – при котором давление повышается вследствие резкого закрытия задвижки или включения насосного агрегата;
  • отрицательный – при котором давление увеличивается из-за остановки насоса.

По законам физики, даже при резком закрывании крана, вода продолжает движение. Останавливается только поток, ближайший к вентилю, остальные слои продолжают течь. Столкновение остановившегося и движущегося слоев и вызывает повышение давления. Если представить, что перед движущейся толпой резко закрыли вход, то первые ряды уже остановились – следующие на них натыкаются, продолжая идти, получается давка. Вода действует также, отчего возникает гидравлический удар.

Давление повышается в моментальном режиме, уровень возрастает на несколько десятков атмосфер. Последствий избежать не удастся.

Теория гидроудара

Возникновение явления возможно только по причине отсутствия компенсации перепадов давления. Скачок в одном месте вызывает распространение силы по всей протяженности трубопровода. Если в системе есть слабая точка, материал может деформироваться или разрушается полностью, образуется дыра в системе.

Впервые эффект был обнаружен в конце XIX века российским ученым Н.Е. Жуковским. Он же вывел формулу, по которой следует рассчитывать период времени, необходимый для закрывания крана, чтобы избежать неприятных последствий. Формула выглядит так: Dp = p(u0-u1), где:

  • Dp – увеличение давления в Н/м2;
  • p – плотность жидкости в кг/м3;
  • u0, u1 – средние показатели скорости воды в трубопроводе до и после закрывания кранов.

Чтобы знать, как доказать гидроудар в системе водоснабжения, необходимо знать диаметр и материал трубы, а также степень сжимаемости воды. Все расчеты проводятся после установления параметра плотности воды. Она различается по количеству растворенных солей. Определение скорости распространения гидравлического удара производится по формуле c = 2L/T, где:

  • c – обозначение скорости ударной волны;
  • L – длина трубопровода;
  • T – время.

Простота формулы позволяет быстро выявить скорость распространения удара, который, по сути, является волной с колебаниями заданной частоты. А теперь о том, как выяснить колебания за единицу времени.

Для этого пригодится формула M = 2L/a, где:

  • M – продолжительность цикла колебаний;
  • L – длина трубопровода;
  • a – скорость волны в м/с.

Упростить все расчеты позволит знание показателей скорости ударной волны при ударе для труб из самых популярных материалов:

  • сталь = 900-1300 м/с;
  • чугун = 1000-1200 м/с;
  • пластик = 300-500 м/с.

Теперь нужно подставить значения в формулу и просчитать частоту колебаний гидроудара на участке водопровода заданной длины. Теория гидроудара поможет быстро доказать возникновение явления и предупредить возможные риски, планируя строительство дома или замену водопроводной, отопительной системы.

Компенсатор гидроударов во внутренних системах водоснабжения FAR

—>

Наименование Размер Розничная цена, руб. Цена со скидкой, руб.
Компенсатор гидроударов во внутренних системах водоснабжения FAR FA 2895 12 1/2″

Полный прайс-лист на клапаны FAR в формате Excel вы можете скачать здесь.

Явление «гидроудара» возникает в случае внезапного открытия или закрытия оборудования (привода смесительного крана, насоса и т. п.), которое приводит к появлению избыточного давления в системе. Компенсатор гидроударов FAR принимает «на себя» избыточное давление, сохраняя нормальные рабочие параметры для компонентов системы. Также его задачей является значительное снижение шума от вибрации, которая возникает в результате закрытия потребителя воды.

Характеристики

  • Присоединение — НР 1/2″;
  • Максимальное давление — 50 бар;
  • Номинальное давление — 10 бар;
  • Максимальная рабочая температура — 100°C.

Конструкция

1. Верхняя часть корпуса — латунь CW617N; 2. Пружина — AISI 302; 3. Уплотнительное кольцо — EPDM; 4. Диск — пластик; 5. Нижняя часть корпуса — латунь CW617N; 6. Зажимное кольцо — латунь CW614N; 7. Уплотнение — EPDM.

Уменьшение избыточного давления происходит посредством воздушной камеры и стальной пружины, соединенной с пластиковым диском, имеющим двойное уплотнение, которые поглощают большую часть избыточного давления.

В открытом положении потребителя давление в трубопроводе остается постоянным.

При закрытии потребителя давление в трубопроводе увеличивается, и компенсатор гидроударов FAR поглощает избыточное давление, обеспечивая защиту компонентов системы.

Компенсатор гидроударов рекомендуется устанавливать на конце трубопровода к потребителям (шаровые краны, сантехнические приборы, моторизованные клапаны и т. п.) или на коллекторах.

Пример установки компенсатора гидроударов на коллекторах Multifar.

Пример установки компенсатора гидроударов к потребителю.

Компенсатор гидроударов может быть установлен вертикально или горизонтально.

Устанавливая компенсатор гидроударов необходимо убедиться, что его расположение не создает областей, где может происходить застой воды, который приводит к размножению бактерий. Например, следует избегать установки компенсатора в верхней части стояка.

Обзор моделей мембранных компенсаторов

Сравнение технических характеристик разных моделей устройств помогает тем, кто впервые столкнулся с необходимостью их применения сделать правильный выбор. То же самое можно сказать и про мембранные компенсаторы. Модель Valtec Car 19 идеально подходит для бытового применения в квартирах.

Основное его назначение – компенсация переменных значений давления в водопроводах и системах отопления. Модели valtec зачастую используют исключительно в качестве расширительного бачка. Корпус компенсатора достаточно прочный, к тому же, он выполнен из нержавейки. При гидроударе резервуар способен принять 162 г воды. Но это не такой уж низкий показатель, так как давление в магистрали в это время составляет от 10 до 12 бар.

При монтаже номинальное давление в резервуаре равняется 3 бар, что в большинстве случаев подходит для многих систем без перенастройки. Некоторые модели снабжены манометрами для более удобной настройки компенсатора.

Модель FAR FA 2895 12 от компании FAR завоевала свою нишу на рынке компенсирующих устройств благодаря своей надежности при относительно недорогой стоимости. Показатели температуры и давления позволяют компенсатору работать как в промышленных системах, так и в системах домашнего применения.

Устройство резервуара ничем практически не отличается от аналогов. В качестве материала применяется латунный сплав, а мембрана выполнена из прочного пластика. Чтобы этот пластик не деформировался под действием воздуха, когда резервуар пустой, но удерживается пружинами. Несомненным качеством моделей far является их небольшой размер, они просты для монтажа даже в условиях стесненных габаритов пространства.

Производители Reflex и caleffi специализируются на производстве арматуры для водопроводов. Они предлагают целую линию компенсаторов, которые отличаются тем, что используются в более крупных системах. Объем бака Reflex может достигать сотен литров. Нередко такие устройства становятся гидроаккумуляторами, способными накапливать огромное количество воды. Такие аккумуляторы обеспечивают целостность насосов при отключении подачи водоснабжения.

Доступность устройств и гибкая ценовая политика производителей позволяет обеспечивать защиту систем водоснабжения не только на крупных предприятиях, но и в обычных домашних условиях. Перечисленные устройства имеют достаточно высокий ресурс при условии, что все технические параметры подобраны правильным образом.

Неприятные последствия и методы защиты от гидроудара

Барьер, неожиданно возникающий на пути потока жидкости, формирует давление, которое, теоретически, может расти бесконечно. При этом жесткие элементы системы испытывают сильнейшие нагрузки и постепенно или резко разрушаются.

Последствия гидроудара могут быть плачевными, особенно для старых трубопроводов

Аварии, которые вызывает гидроудар в системе отопления, сопровождаются рядом характерных неприятностей:

  • разрушением трубопроводов и оборудования тепловых сетей;
  • разрывом отопительных приборов;
  • ожоговым травматизмом;
  • длительным прекращением тепло- и водоснабжения;
  • затоплением жилища и порчей имущества.

Наиболее уязвимы для гидравлических ударов длинные трубопроводы, например, теплый пол. Чтобы обезопасить «подпольную» систему, ее оснащают термостатическим клапаном, установку которого нужно доверить хорошим специалистам, иначе появится еще один фактор риска в системе.

Без резких движений

Самый простой способ обезопасить себя от гидроудара – плавное включение и выключение запорной арматуры. Этот нюанс четко прописан в нормативах по эксплуатации объектов централизованного водоснабжения и теплосетей. Правило без каких-либо оговорок можно распространить и на автономные сети.

Суть в том, что плавное включение и отключение растягивают во времени процесс повышения давления. Энергия гидроудара действует не всей своей силой за раз, а распределяется на несколько временных отрезков. При этом, хоть суммарная сила удара и остается прежней, но мощность уменьшается.

Вариант с использованием автоматики

Плавный запуск и остановку инженерной системы можно вполне доверить автоматике. Насосы с автоматической регулировкой оборотов электродвигателя плавно поднимают давление в трубах после запуска, и так же планомерно действуют в обратном порядке. Программное оборудование не просто отслеживает изменение давления, но и совершает автоматическую регулировку напора.

Наилучший эффект дает комплексная модернизация системы, которая поможет предотвратить гидроудар в трубах. Она включает в себя ряд различных мероприятий.

Компенсаторы гидроудара, демпферы, гидроаккумуляторы

Важным элементом в системах отопления и водоснабжения является компенсатор гидроудара (он же демпфер, он же гидроаккумулятор) – устройство, которое выполняет сразу три важных задачи: накапливает (аккумулирует) жидкость; принимает избыток жидкости из системы, тем самым способствует снижению давления в ней; соответственно, способствует гашению гидроудара, если он возникает.

Компенсатор представляет собой герметичный стальной бак с эластичной мембраной и встроенным воздушным клапаном. Объем может быть как совершенно незначительным, так и довольно большим.

Клапан защиты от гидроудара

Для защиты насосной станции, в случае внезапной остановки насоса, например, применяют специальный клапан защиты от гидроудара диафрагменного типа с жестким уплотнителем. Он приводится в действие давлением жидкости и имеет очень полезную функцию быстрого сброса давления. Устанавливают его после обратного клапана, на отводе от трубопровода, рядом с насосом.

Клапан является надежным предохранителем в системах, находящихся под давлением.

Установка амортизирующего устройства

Установка амортизирующего устройства (трубы из пластика или термостойкого каучука) по направлению циркуляции жидкости, перед термостатом, является эффективным методом защиты. Эластичный материал самопроизвольно гасит энергию гидроудара. Достаточная длина – 20-30 см, для очень длинного трубопровода амортизатор можно увеличить на 10 см.

Шунтирование в домашних условиях

Тот, кто хорошо знаком с конструкцией термостата, может установить в терморегулирующем клапане шунт с просветом 0,4 мм или просто проделать отверстие такого же диаметра. При нормальном режиме работы, подобное нововведение никак не отразится на системе, а вот при перегрузках плавно снизит давление.

Термостат с суперзащитой

Иногда применяют термостат со спецзащитой от гидроудара. Подобные устройства имеют пружинный механизм, установленный между клапаном и термоголовкой. При избыточном давлении пружина срабатывает и не позволяет клапану полностью закрыться, как только мощность гидроудара снижается, клапан плавно закрывается. Устанавливают такой термостат строго по направлению стрелки на корпусе.

Гидроудар в системах водо- и теплоснабжения – явление довольно частое и опасное, но существует немало способов, с помощью которых можно нейтрализовать неприятные последствия этого явления и продлить срок жизни бытовой техники и труб.

Как установить

Журнал «Мисс Чистота» настоятельно рекомендует доверить любые работы с трубами, особенно со стояками специалистам. Они проведут установку качественно и быстро.

Общие правила:

  • амортизатор устанавливается на определённой длине трубы (например, под потолком каждого нечётного этажа);
  • лучший вариант — когда компенсатор стоит перед вентилем, краном, клапаном бытовой техники, кранов и др. потребителями;
  • допустимо также располагать компенсатор после отводов коллектора (т. е. после обратных клапанов) в квартире (см. ниже фото из блога С. Савицкого «Идеи для ремонта»);
  • если размещается редуктор, компенсатор следует после него;
  • компенсатор обязательно располагается непосредственно на трубе или на угловом переходе, а не на её тупиковом отводке (см. фото ниже);
  • шунт устанавливается строго по направлению тока воды;
  • регулятор или клапан ставится у контроллера и подключается к нему.

Хорошо, разобрались с трубами и стояками. А что делать, если в доме стоит электрический накопительный водонагреватель или газовая «колонка»? Первые, как правило, оборудованы собственными защитными клапанами. В случае же «колонки» или любого другого проточного водонагревателя компенсатор нужно размещать после агрегата — это продлит жизнь его шлангам и сальникам.

Устройство мембранного компенсатора

На рынке строительных материалов и деталей к системам отопления расширительный бак известен, как мембранный компенсатор гидроударов. Он может устанавливаться не только в систему отопления, но и в систему водоснабжения. Основное назначение емкости – разгрузка системы в случае повышения давления.

Мембрана, выполненная из эластичного материала, является регулятором давления. По форме резервуар не подлежит стандартизации. Выбор внешней формы зависит исключительно из условий окружающего пространства и эстетичности. Чаще всего встречаются компенсаторы в виде цилиндрического баллона.

Та половина резервуара, где находится воздух, имеет вывод с золотником. Через него можно добавлять или уменьшать количество воздуха в резервуаре. При покупке мембранного компенсатора воздух находится под давлением, равным десятым долям атмосферного давления. При вводе в эксплуатацию это давление увеличивается согласно показателям системы. Компенсатор имеет только один подсоединительный патрубок, ведь сквозного течения жидкости не предусмотрено.

Правила монтажа

Если ранее к расширительному бачку предъявлялись определенные требования по монтажу, то в закрытой системе компенсатор может устанавливаться в любом месте. Однако это только теоретическое предположение. Требования расположения в высшей точке уже не актуальны, так как по закону Паскаля давление везде одинаковое.

Компенсатор монтируется там, где имеются сантехнические узлы, вводы или развязки.

  • С одной стороны, это обусловлено тем, что узлы являются частой причиной гидроударов, поэтому устройство, гасящее избыточное давление, целесообразнее устанавливать в непосредственной близости от кранов и вентилей.
  • С другой стороны, здесь весомую роль играет эстетичность. На фоне прямолинейных труб, аккуратно уложенных по периметру комнаты, баллон смотреться ну никак не будет.

Из этих соображений и стоит выбирать место локализации компенсатора.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации