Что такое гидроудар в системе отопления: причины возникновения и последствия

В современном доме присутствуют жизненно необходимые коммуникации: электроснабжение, водопровод и система отопления. О последней и пойдет речь в этой статье. Рассмотрим. что такое гидроудар в системе отопления, причины его возникновения, способы предотвращения и снижения последствий после возникновения этого явления.

Что такое гидроудар?

При переходе теплоносителя из трубопровода одного диаметра в другой, при резком закрытии крана или столкновении жидкости с воздушной пробкой происходит процесс возникновения избыточного давления – это и есть гидроудар в системе отопления. Это явление длится доли секунды, но его сила может быть непредсказуема – в трубопроводе и так находится под постоянным давлением, а при гидроударе оно может подскочить во множество раз, и, если не выведет из строя магистраль, то будет постоянно снижать рабочий ресурс органов и приборов отопительной системы. В системах водоснабжения и отопления причины возникновения этого явления могут быть самыми разными и уровень последствий тоже непредсказуем.

Если попытаться дать однозначное определение гидроудару, то формулировка может звучать следующим образом – движущаяся в трубопроводе жидкость имеет кинетическую энергию и после столкновения с препятствием направляет свою энергию в обратную стороны, создавая высокое давление. Это давление действует на трубопровод и встречая какое-либо препятствие воздействует и на него. Это и есть гидроудар. Препятствием может быть переход из трубопровода одного диаметра в другой, клапана и шаркраны.

Гидроудары постоянно происходят в водопроводных системах, когда мы открываем и закрываем кран подачи воды. В системах отопления происходит тоже самое, но не так часто. Стоит отметить, что жидкость способна сохранять свое давление и накапливать энергию. Из-за этого в частных домах и квартирах случаются аварии. Особенно там, где в системах используют резиновые шланги в металлической обмотке. Наверное, многие из нас замечали, что такие шланги служат какое-то время, а потом рвутся. Это происходит из-за давления, которое копилось в системе и не уходило в общий водопровод из-за обратного клапана. Со временем давление превышало прочность шланга, и он давал течь.

Что такое гидроудар в системе отопления

Гидроудар в системе отопления многоквартирного дома случается не часто. Для жителей квартир проблема гидроудара стоит не так остро, как для владельцев частных домов, потому что ремонтом и обслуживанием этих объектов занимаются компетентные службы. Но все-таки стоит обратить внимание на гибкие шланги при установке водонагревателя, ведь ответственность и материальные затраты возлагаются на плечи жильцов городских квартир.

Гидроудары в системе отопления частного дома случаются гораздо чаще, поэтому жителям частного сектора стоит уделить особое внимание при проектировании и установке системы отопления в своем доме. А также использовать средства защиты от этого явления, которые будут описаны далее. Надеюсь доступно объяснил: что такое гидроудар в системе отопления.

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.

Гидроудар в системе отопления: причины возникновения

Магистраль отопления частного дома включает в себя множество элементов: трубопроводы разного диаметра, вентиля и прочие элементы, которые влияют на перепады давления теплоносителя. А также неправильный монтаж или комплектация приборов и устройств системы отопления может спровоцировать появления скачков давления.

Ни какое действие не происходит само по себе, а в случае с гидроударом не остается без последствий. Если произошел скачек давления, значит на это были причины. Самые распространенные из них:

• насос дал сбой в работе;
• в системе отопления присутствует воздушные пробки;
• запорная арматура (вентиль) слишком резко сработала и спровоцировала гидроудар в системе отопления;
• соединение разных по диаметру трубопроводов;
• засорение фильтров.

Насос может выйти из строя, не только из-за своего низкого качества, но и по многим другим причинам, например, при падении уровня воды в скважине или если он изначально был подобран неправильно. Существуют способы предотвратить гидравлический удар в системе отопления при отключении насоса, например, источник бесперебойного питания.

Воздушные пробки в системе отопления могут возникнуть не только в жилом частном доме, но и в многоквартирном. В первом случае это происходит, когда не полностью стравили воздух при запуске отопления. А в городской квартире можно слышать грохот от гидроударов при запуске горячей воды при наступлении отопительного сезона. Наверняка вы слышали звуки при запуске отопления – это и есть то самое явление. Для предотвращения прорыва труб в городских квартирах на ТЭЦ вашего города делают первый запуск теплоносителя под небольшим давлением и не очень высокой температурой. А с наступлением холодов повышают эти параметры.

Шаровый вентиль имеет такую конструкцию, что неизменно провоцирует возникновение скачка давления теплоносителя. Ведь закрытие происходит не плавно, как при использовании винтовых кранов, а резко. В результате вода сталкивается препятствием на своем пути из-за чего и происходит гидроудар.

Стыки разных по диаметру трубопроводов сами по себе являются препятствием на пути теплоносителя и слабым звеном во всей системе отопления. Эти места подвергаются воздействию потока теплоносителя и испытывают большие нагрузки. Именно в них чаше всего возникает течь.

Засорение фильтра препятствует нормальному функционированию насоса, что приводит к перепаду давления.

Что должно присутствовать в системе отопления частного дома, чтобы избежать гидроудар

Система отопления должна быть защищена от гидравлического удара, поэтому еще на этапе проектирования предусматривают наличие необходимых элементов. Все они применяются в комплексе. Стоит отметить, что ниже будет приведен список приспособлений, которые выбираются исходя из особенностей отопительной системы: тип насоса, квартира или частный дом, диаметры и протяженность трубопроводов. Полностью подобрать весь комплект устройств и приспособлений может только профессионал, изучивший особенности вашего дома.

• специальная запорная арматура с плавным закрытием – при закупке элементов отопительной системы стоит отдать предпочтение кранам с плавным закрытием. Это убережет систему от резкого скачка давления и теплоноситель будет более мягко воздействовать на трубопровод и арматуру при перекрытии кранов, что убережет от сильного гидравлического удара;
• автоматическая система регулирующая поток теплоносителя – насос с такой модернизации плавно пускает жидкость, тем самым боле бережно воздействует на систему отопления в целом. Работая в автоматическом режиме, такое приспособление самостоятельно регулирует подачу жидкости без участия человека;
• гидроаккумулятор (расширительный бачек) – это устройство должно обязательно присутствовать в системе отопления частного дома. Ведь оно компенсирует перепады давления, снижая нагрузку. Принцип его действия следующий: при гидроударе внутри бачка резиновая мембрана выдавливается водяным столбом. Этим компенсируется давление внутри отопительной системы;
• термостат с пружинным механизмом – принцип его действия идентичен гидроаккумулятору с той лишь разницей, что в роли компенсатора давления выступает не резиновая мембрана, а пружинный механизм;
• мембранный гаситель гидроударов – этот прибор устанавливается на горячую и холодную воды, для того чтобы гасить перепады давления при открытии и закрытии кранов. Принцип действия идентичен двум предыдущим приспособлениям.

Используя эти приспособления можно исключить возникновения гидроударов отопления частного дома, если применить их во время монтажа новой системы. Также существуют способы предотвратить возникновение этого явления в уже функционирующей системе.

Как нейтрализовать гидроудар в функционирующей системе отопления

Если отопительная система вашего дома включает в себя терморегулятор, то нужно участок трубопровода, который находится перед ним заменить на пластиковую или каучуковую трубку. Эта врезка будет растягиваться при воздействии на нее давления тем самым снижать нагрузку. Длина этого элемента должна быть от 20 см для небольших магистралей и доходить до полуметра при отопительных системах большого объема.

Если в вашей системе отсутствует гидроаккамулятор, то необходимо установить его. Ведь это устройство стоит на первом месте в рейтингу приборов защиты от гидроудара.

Гидроудар в системе водоснабжения и отопления: причины + профилактические меры

Одной из основных проблем при эксплуатации автономных систем отопления и поставки воды является перепад давления. Гидроудар в системе водоснабжения и водяного обогрева, возникший вследствие этого резкого перепада, может стать причиной серьезных повреждений. Его нужно предупредить, согласны?

Мы расскажем, как предотвратить явление и нейтрализовать его негативные последствия, обеспечив бесперебойность работы контуров. У нас вы узнаете, какие способы используются с целью исключения гидроудара в системах, транспортирующих воду к водоразборным кранам и приборам отопления.

В представленной к ознакомлению статье подробно разобрана природа гидроудара. Перечислены профилактические мероприятия, исключающие возникновение опасной ситуации. Для наглядного восприятия непростой темы приложены схемы, фото-иллюстрации и видео.

Что такое гидроудар?

Гидроудар являет собой кратковременный, но существенный скачок давления в наполненной жидкостью системе. Это явление возникает в момент столкновения потока жидкости с возникшим на его пути препятствием. К характерным примерам возникновения подобных преград относят резкое перекрытие запорной арматуры, внезапная остановка насоса, воздушная пробка и т.д.

Столкнувшись с преградой поток воды по инерции продолжает течение с той скоростью, с которой двигался до появления преграды. Контактирующие с препятствием первые слои с той же скоростью уплотняются за счет поступления следующих слоев.

Из-за постоянного нагнетания новых слоев потока давление стремительно возрастает, а жидкость “ищет” способ сбросить свою часть, чтобы его разрядить.

Аналогичная ситуация практически всегда возникает при разрыве потока шаровым краном или задвижкой. На первый взгляд явление может казаться безобидным. А потому многие хозяева не придают ему особого внимания.

Но на самом деле, при обнаружении предпосылок для назревающего дефекта труб и арматуры стоит как можно быстрее его устранить. Ведь из-за гидроудара в системе отопления появляются расколы и трещины, а также повреждения оборудования.

Этой серьезной проблеме могут предшествовать щелчки и стуки, а также посторонний шум в подающих воду трубах, сопровождающийся характерным «рычанием».

Пощелкивание преимущественно возникает в тех местах, где трубы большего размера соединены с патрубками меньшего сечения. Проходящая вдоль их внутренних стенок вода наталкивается на пусть и неполноценное, но все же препятствие.

При возникновении аварийных ситуаций от эффекта гидроудара могут пострадать:

• оборудование (нарушается герметичность трубопроводов и разрушаются отопительные приборы);
• имущество (вытекающая из поврежденной сети вода затопит жилье и приведет к порче мебели);
• домочадцы (если нарушение произошло в системе теплоснабжения, есть опасность получить серьезные термические ожоги).

Согласно статистическим данным «львиная доля» аварий трубопровода, составляющая порядка 60%, возникает вследствие гидроудара. Чаще негативные последствия от такого эффекта можно наблюдать у износившихся труб, покрывшихся коррозией.

Больше всего неприятностей он доставляет протяженным трубопроводам, например, при обустройстве «теплого пола», по контурам которого циркулирует разогретая до определенной температуры жидкость.

Степень повреждения во многом зависит от места возникновения преграды: если она в начале протяженного трубопровода, величина повышенного давления будет незначительной, если же в конце – значительно выше.

Чаще всего эффект проявляется, когда при укладке отопительной системы были задействованы трубы разных диаметров. Если «разнокалиберные» трубы с помощью переходников не приведены к общему «знаменателю», возрастание давления в системе отопления неизбежно. В этой ситуации для защиты системы контур оснащают специальным клапаном – термостатом.

Причины возникновения гидроудара

Физическая природа этого явления кроется в полной утрате или существенным снижением пропускной способности водопроводов, вследствие которой и повышается давление жидкости в системе.

В домах, где были неграмотно спроектированы и обустроены инженерные коммуникации, нередко можно услышать в трубопроводе характерное постукивание и щелчки.

Они являются внешним проявлением гидроудара и возникают, когда в замкнутой системе внезапно прекратилась циркуляция жидкости, а затем также внезапно возобновилось ее движение.

Если на пути движущегося с определенной скоростью потока воды возникает препятствие, его скорость перемещения замедляется, а объем продолжает увеличиваться. Не находя выхода, он формирует обратную волну, которая, сталкиваясь с основной водной массой, повышает давление в системе. Иногда оно может достигать порога в 20 Атм.

Ввиду герметичности магистрали скопившемуся объему деваться некуда, но мощная энергия все равно стремится найти выход во внешнюю среду. Возникающая в результате такого столкновения сила удара и создает опасность разрыва трубы, которая не обладает достаточным запасом прочности.

По этой причине для обустройства системы необходимо использовать адаптированные под водные сети бесшовные водо-газопроводные трубы, соответствующие ГОСТу 3262-75, либо напорные металлопластиковые аналоги, произведенные согласно ГОСТу 18599.

Основными факторами, провоцирующими возникновение гидроудара в трубах, являются:

• перебои в работе или выход из строя циркуляционного насоса;
• присутствие воздуха в замкнутом контуре системы;
• перебои с подачей электроэнергии;
• при внезапном перекрытии запорной арматуры.

Кратковременное повышение давления в замкнутом контуре вследствие нагнетания жидкости свыше положенной нормы может возникнуть, если при включении насоса крыльчатка начинает свое движение с больших оборотов.

В последнее время при обустройстве автономной системы отопления вместо старых вентилей и задвижек все чаще применяют шаровые краны, устройство которых не предусматривает плавный ход.

Их способность оказывать быстродействующий эффект имеет обратную сторону, являясь одной из самых распространенных причин гидроудара.

В плане безопасности винтовые краны являются более предпочтительными, поскольку за счет поэтапного раскручивания буксы обеспечивают плавное открывание/перекрывание запорной арматуры.

Аналогичная ситуация возникает и когда перед запуском системы из контура не выпущен воздух. В момент открытия крана вода сталкивается с воздушной пробкой, которая в условиях замкнутой системы выступает своего рода пневматическим амортизатором.

Как избежать проблемы?

Уменьшить интенсивность и нейтрализовать влияние избыточного давления поможет грамотная защита системы водоснабжающих трубопроводов.

Для профилактики создания избыточного давления разового и перманентного характера как на отдельном участке контура, так и всей системе в целом, применяют ряд основных мер.

Вариант #1. Плавное перекрытие системы

Это одно из основных требований при запуске и отключении систем трубопроводов, которое четко прописано в нормативных документах.

Дело в том, что энергия гидравлического удара в связи с упругостью стенок трубы действует единовременно не всей своей силой. За счет компенсации упругих деформаций она разделена на несколько временных интервалов.

А потому при одинаковой суммарной силе удара мощность воздействия на определенный момент будет существенно понижаться. Посредством плавного включения можно продлить во времени процесс нарастания давления, сведя к минимуму существенные повреждения системы.

Краны, конструкция которых предусматривает большой промежуток до момента перекрытия воды, устанавливают еще на этапе монтажа оборудования.

Вариант #2. Применение автоматических устройств

Автоматика должна быть настроена на плавную коррекцию статического давления в системе. Достичь желаемого эффекта помогает установка насосов с автоматическим изменением числа оборотов либо же агрегатов с электронным управлением, которые оснащены встроенными частотными преобразователями.

Насосы, оснащенные автоматической регулировкой оборотов электродвигателя, способны плавно увеличивать/понижать давление в системе. При этом программное обеспечение одновременно выполняет две задачи: отслеживает изменение давления в водопроводе и автоматически регулирует напор.

Способы комплексной модернизации системы

Комплексная модернизация системы предполагает установку оборудования, направленного на нейтрализацию воздействия избыточного давления.

Способ #1. Применение компенсаторов и амортизаторов

Гасители и гидроаккумуляторы одновременно выполняют три функции: собирают жидкость, устраняя при этом ее лишний объем из системы, а также способствуют предотвращению нежелательного явления.

Компенсирующее устройство, роль которого выполняет гидроаккумулятор, устанавливают по направлению движения воды на тех промежутках отопительного контура, где велика вероятность колебания давления в системе.

Гидроаккумулятор или гаситель представляет собой стальную колбу объемом до 30 литров, включающую две разделенные резиновой или каучуковой мембраной секции.

При повышении давления гидравлические удары «скидываются» в резервуар. За счет изгибания резиновой мембраны в сторону воздушной камеры в момент поднятия водяного столба и достигается эффект искусственного увеличения объема контура.

В качестве амортизирующих устройств используют трубы, выполненные из термостойкого армированного каучука или эластичного пластика.

Для достижения желаемого эффекта достаточно использовать изделие длиной в 20-30 см. Если же трубопровод имеет большую протяженность, участок амортизатора увеличивают еще на 10 см.

Способ #2. Установка защитного клапана диафрагменного типа

Защитный клапан диафрагменного типа размещают на отводе трубопровода рядом с насосом с тем, чтобы выпускать заданное количество воды при избытке давления.

В зависимости от производителя и типа модели защитный клапан приводится в движение посредством электрической команды контроллера, либо же с помощью пилотного устройства быстрого действия.

Устройство срабатывает, когда давление превышает безопасный уровень, защищая насосную станцию при внезапной остановке оборудования. В момент опасного всплеска давления он полностью открывается, а при падении его до нормального уровня – регулятор медленно закрывается.

Способ #3. Оснащение терморегулирующего клапана шунтом

Шунт представляет собой узкую трубку с просветом в 0,2-0,4 мм, которую устанавливают по направлению циркуляции теплоносителя. Основная задача элемента – при появлении перегрузок постепенно понижать давление.

Метод шунтирования применяют при обустройстве автономных систем, трубопровод которых выполнен только из новых труб. Это обусловлено тем, что наличие ржавчины и осадка в старых трубах способно свести эффективность шунтирования на «нет». По этой причине при использовании шунта на входе в отопительный контур рекомендуется устанавливать эффективные водяные фильтры.

Способ #4. Использование термостата с суперзащитой

Это своего рода предохранитель, который отслеживает давление в системе и не позволяет ей работать после того, как показатель достигнет критической отметки. Устройство оснащено пружинным механизмом, размещенным между термоголовкой и клапаном. Пружинный механизм срабатывает при избыточном давлении, не позволяя клапану полностью закрыться.

Такие термостаты устанавливают строго по обозначенному на корпусе направлению.

Проведение профилактических работ

Помимо строго соблюдения правил эксплуатации трубопроводов предотвратить аварию помогает своевременное проведение профилактических мероприятий. Ведь все процессы в системе водоснабжения или отопительном контуре взаимосвязаны. И гидроудар является лишь завершающей деструктивной «каплей», способной привести к негативным последствиям на фоне неудовлетворительного технического состояния водопровода.

Вибрации трубопровода и изменения величины давления способствуют образованию микротрещин в структуре металла. Образовавшиеся со временем дефекты при наступлении гидроудара моментально проявляются на участках повышенного внутреннего напряжения: механических соединениях, изгибах и сварочных швах.

Основной комплекс работ, выполняемых при профилактике:

• проверка работоспособности группы безопасности: предохранительного клапана, воздухоотводчика и манометра;
• периодическая проверка давления за мембраной расширительного бака, а при обнаружении неудовлетворительных результатов и его корректировка;
• тестирование системы на наличие утечек и проверка степени износа труб;
• отслеживание положения вентилей запорно-регулирующей арматуры на течь;
• регулярная проверка состояния фильтров, задерживающих накипь, песок и частицы ржавчины, при необходимости – прочистка и промывка элементов;

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.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Гидроудар, как это происходит:

Видео #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.