Последствия скачков давления в системах отопления: почему возникает гидроудар и как его предупредить?

Самым разрушительным явлением для водопроводов является гидроудар в системах отопления и водоснабжения.

Чтобы успешно подавлять периодически возникающие импульсные воздействия на трубы, нужно иметь представление о природе гидравлического удара, его последствиях. Предотвращение аварий в отоплении от гидроудара достигается усовершенствованиями системы, правильной настройкой ее работы.

Причины возникновения и последствия

Произошедший в отопительной системе гидроудар проявляется в звуке — стуке, щелчках и вибрациях, ощущаемых прикосновением к трубе. Жидкость, находящаяся в контуре, обладает массой, инерцией движения и несжимаема.

Где может возникать гидроудар

При возникновении на пути воды преграды происходит накопление энергии движения, выражающееся в резком повышении давления в замкнутой системе — ударе. Противодействие заставляет ударную волну двигаться в направлении меньшего давления с нарастающей скоростью.

По достижении слабой точки энергия удара высвобождается, разрывая дефектный участок трубы, если для этого хватает мощности волны, или вызывая вибрации трубопровода. Часто повторяющиеся гидроудары через некоторое время приведут к необходимости проведения ремонта.

Причинами скачка давления могут быть:

• попадание воздуха в систему обусловлено неправильным монтажом трубопроводов, удаляются воздушные пробки при заполнении теплового контура через специальные краны;
• быстрое перекрывание потока жидкости вентилем: шаровый кран для этих целей использовать нельзя;
• смена режима циркуляции: пуск или остановка сетевого насоса при нарушениях электроснабжения объекта;
• сужение проходного сечения трубы за счет накипи, наростов иных отложений на коротких участках;
• соединение трубопроводов разных диаметров.

Величина повышения давления зависит от расположения препятствия на магистрали: в начале пути жидкости — удар слабый, с удалением пробки от истока мощность ударной волны нарастает. Последствия импульсного гидравлического воздействия: порча уплотнений на стыках, прокладок между фланцами, запорной арматуры, насоса, отопительного котла. Случается даже разрыв ребра отопительной батареи.

Немного о ремонте

При постоянных перенапряжениях, возникающих в трубопроводах, необходимость в проведении ремонтов системы отопления возникает часто. Утечки теплоносителя из контура происходят через резьбовые соединения, разрывы трубы или элементов радиатора по шву.

1. аварийный. Потребность в нем возникает при постепенном износе элементов теплового контура или в случаях резкого повышения давления. Выполняется в условиях, когда восстановить теплоснабжение объекта необходимо быстро;
2. текущий. Проводится по завершении отопительного сезона на основании осмотров специалистами ремонтных служб, жильцов жилых помещений. Заменяются изношенные детали, устраняются замеченные при плановой опрессовке трубопроводов неисправности;
3. капитальный. Производится полная или частичная замена труб, регистров отопления, циркуляционного насоса и других элементов отопительной системы.

Соблюдение правил эксплуатации отопительной системы позволит избежать ее преждевременных поломок. Так, циркуляционный насос должен плавно разгоняться и останавливаться.

Модернизация и изменение системы

Исполнение отопительной системы не всегда идеально, много недостатков закладывается при строительстве. Примером может служить стыковка труб большого диаметра с продолжением малого сечения, в результате чего сопротивление потоку воды на этом участке резко возрастает. Такие ошибки устраняют при проведении капитального ремонта.

Для смягчения гидравлических ударов систему отопления модернизируют, применяя различные технические усовершенствования:

1. блок управления электрическим насосом. Датчики регистрируют изменения давления в системе, а помпа плавно увеличивает или уменьшает подачу теплоносителя в контуре;
2. компенсаторы или гидроаккумуляторы, их называют бочками. Предназначены для забора из системы излишней жидкости, чем предотвращается повышение давления в трубопроводе. Внутри емкости находится резиновая мембрана, растягивающаяся от гидравлического удара. При аварийной ситуации это лучший способ сохранить целостность системы;
3. амортизирующее устройство в виде гофрированного шланга из эластичной пластмассы. Устанавливается отрезок 20-30 см вместо обычной трубы перед термостатом. Ударный импульс растягивает гибкий участок в длину, оставляя нагрузку внутри контура на прежнем уровне. На протяженных магистралях вставку удлиняют на 10-15 см;
4. шунт с отверстиями для гашения ударной волны. Встраивается в трубопроводы;
5. клапан защиты от гидроудара. Принцип его действия — снижение давления в системе отопления выбросом жидкости во внешнюю среду.

Приведенные в списке приспособления применяются в комплексе и выбираются с учетом особенностей отопительной системы: диаметров и протяженности трубопроводов, типа установленного насоса, размещения в квартире или частном доме. Комплектацию оснастки лучше доверить специалисту.

Настройка системы отопления

После завершения монтажа, ремонта отопительную систему настраивают или, другими словами, балансируют. Допущенные в процессе проектирования и строительства ошибки нужно устранить до ввода теплового контура в эксплуатацию, чтобы в дальнейшем не случилась авария, инициированная гидроударом.

• замеры наружных диаметров и протяженности труб на каждом участке, при отклонениях от проекта ошибки устраняют;
• выявление присутствия в замкнутом контуре воздушных пробок, их ликвидация;
• проверка уровня жидкости при запуске отопительного трубопровода с расширительным баком.

Настройка помогает сделать систему надежной с рациональным расходованием тепла. Особенно чутко на недочеты реагирует тепловой контур с естественной циркуляцией. Иногда прочистка фильтра на входе жидкости в котел нормализует водооборот.

После отладки оборудования и арматуры системы производят балансировку теплового режима, регулировку нагрева носителя. Если этого не сделать, ближние к отопительному котлу радиаторы будут горячими, дальние — холодными. При этом режим работы отопителя будет неэкономичным.

Видео по теме

О гидроударе и методах борьбы с ним:

Сужение проходного отверстия чревато вероятностью возникновения гидравлического удара. Чтобы этого не произошло, для монтажа необходимо использовать качественные приборы заводского изготовления, конструкция которых предусматривает смягчение ударных импульсов жидкости.

Гидроудар в системе отопления частного и многоквартирного дома

Неправильно составленный проект отопительной системы зачастую приводит к неверной работе всего оборудования. Признаки неполадок – это перепады давления теплового носителя либо гидроудар .

p, blockquote 1,0,0,0,0 —>

Когда вода в трубах распределяется неравномерно, возникает дополнительная нагрузка на все узлы системы. В свою очередь происходит разгерметизация радиаторов, труб и последующая поломка котельного оборудования. Потому важно знать причины гидроудара в системе отопления для предотвращения данной неприятности на этапе установки.

p, blockquote 2,0,0,0,0 —>

Стоит сказать, что решить вопрос с гидроударами в системе отопления многоквартирного дома будет сложнее вследствие централизованного отопления. В то же время при появлении этой проблемы в загородном доме, удары можно предотвратить проще.

p, blockquote 3,0,0,0,0 —>

Последствия гидроудара в системе отопления

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 —>

Причины

Из-за чего может возникнуть эта неприятность? Рассмотрим причины гидроударов в системе отопления:

p, blockquote 9,0,0,0,0 —>

1. Резкое открытие либо закрытие запорных клапанов.
2. Завоздушивание системы.
3. Быстрая перемена в режиме работы насоса – пуск либо остановка.
4. Сужение или изгиб трубы.

Резкие действия с запорными элементами (открытие либо закрытие) становятся причиной быстрой перемены давления в месте оборудования. При закрытии давление на арматуру и её элементы соединения растёт. Зачастую портятся уплотнения резьбовых соединений, прокладки между фланцами , а при повышенном давлении и элементы запорного оборудования.

p, blockquote 10,0,0,0,0 —>

Когда происходит резкое открытие, вода быстро, набирая скорость, движется в зону с пониженным давлением, имеющуюся за арматурой. В данной ситуации повреждаются участки, которые находятся после арматуры. В особенности поддаются гидравлическим ударам места с наибольшим сопротивлением жидкости – изгибы труб, приборы отопления (батареи, конвекторы и пр.).

p, blockquote 11,0,0,0,0 —>

Появление воздуха в системе может быть следствием неправильной конфигурации и оплошностей при установке. По итогу неправильной установки отсутствует требуемый уклон коммуникаций, появляются «мешки» и «мёртвые зоны». В подобных зонах зачастую происходит скопление воздуха.

p, blockquote 12,0,0,0,0 —>

Вода останавливается перед пробкой из воздуха, а давление начинает нарастать. Теплоноситель медленно начинает сжимать воздушный объём и по достижению определённого уровня давления пробивает преграду. Затем она циркулирует в зону низкого давления, повреждая системные элементы и узлы.

p, blockquote 13,1,0,0,0 —>

Когда труба имеет резкие сужения, это тоже влияет на то, что теплоноситель набирает скорость. Причиной уменьшения проходного диаметра может стать накипь и прочие отложения. Сужение трубы должно быть плавным, тянуться по всей длине.

p, blockquote 14,0,0,0,0 —>

Режим насоса циркуляции также влияет на возможные появления гидроударов в системе отопления. Зачастую удары возникают при запуске насоса (в особенности на высокой скорости). При всём вода набирает скорость и циркулирует по коммуникациям, которые имели до этого гидростатическое давление. Во время запуска давление жидкости становится динамическим, это делает её скорость выше.

p, blockquote 15,0,0,0,0 —>

При остановке циркуляционный насос является естественной преградой на пути теплоносителя . Давление перед ним растёт, возникает проброс объёма воды через рабочее колесо.

p, blockquote 16,0,0,0,0 —>

Гидравлические удары считаются нередким явлением в отопительных паровых системах. Причины на их появление – различные состояния пара и жидкости. Потому коммуникации паровых систем делаются металлическими, из прочных материалов.

p, blockquote 17,0,0,0,0 —>

Последствия гидроудара

Об этом вкратце уже упоминалось в статье, однако всё же соберём информацию о том, чем опасны перепады давления, в данном пункте.

p, blockquote 18,0,0,0,0 —>

По большому счёту высокое давление не имеет никаких ограничений. Десятки атмосфер могут запросто превратиться в большую величину. Ситуация выглядит ещё более плачевной, если тепломагистраль имеет большую протяжённость.

p, blockquote 19,0,0,1,0 —>

Допустим, в тёплых полах положены несколько десятков метров труб. Устранить неприятность со скачками давления в данной системе может помочь покупка терморегулятора, который не даст полу перегреться. Однако при всём терморегулятор не сможет помочь, если при установке коммуникаций присутствуют оплошности. Например, когда подобран неправильный диаметр трубопровода, нет уклона. Ситуация такова, что при перекрытии клапана терморегулятора жидкость определённое время ещё продолжает циркулировать по инерции и тем самым создаёт нагрузку на трубопровод.

p, blockquote 20,0,0,0,0 —>

Для защиты коммуникаций от подобных редких либо постоянных гидравлических ударов, стоит нейтрализовать их силу либо воздействие.

p, blockquote 21,0,0,0,0 —>

Инерция теплоносителя и регулярные нагрузки на систему становятся причиной износа резьбовых и жёстких соединений, а также всех трубопроводных коммуникаций.

p, blockquote 22,0,0,0,0 —>

Самые частые последствия:

p, blockquote 23,0,0,0,0 —>

• попадание горячей воды в жилые помещения;
• поломка главных узлов, а именно котла, циркуляционного насоса , расширительного бака;
• травмы и ожоги людей.

p, blockquote 24,0,0,0,0 —>

Защита

А теперь разберёмся, как защититься от подобных неприятностей с гидроударами в системе отопления частного дома. Рассмотрим реконструкцию настоящей системы с учётом главных критериев установки:

p, blockquote 25,0,0,0,0 —>

1. Когда в помещении есть термостат, нужно перед ним на место жёсткого участка контура поставить эластичный пластик либо армированный каучук, стойкий к температурам. Эта врезка при необходимости будет растягиваться и немного компенсировать давление. Протяжённость самодельного амортизатора 20-40 сантиметров, исходя от магистрали – чем длиннее, тем больше отрезок трубы из пластика.
2. Можете применять терморегулятор с пружиной, которая не позволит клапану полностью закрыться при появлении большой нагрузки. Установка данного прибора делается, взяв на заметку направление стрелки на корпусе, что указывает направление циркуляции теплоносителя. Стоит сказать, что не многие модели терморегуляторов имеют такую защиту от гидроударов.
3. Как правило, устанавливается резервный бак либо гидравлический аккумулятор. Данное компенсирующее оборудование даёт возможность противостоять расширению жидкости при повышенном давлении. Его мембрана из резины либо груша растягивается в сторону воздушной камеры и позволяет вытолкнуть во второй рабочий отсек конкретное количество теплоносителя (объём зависит от параметров резервного бака – они устанавливаются в зависимости от вместительности самой системы и котла).
4. Запорная арматура должна быть с плавной регулировкой – у подобных клапанов довольно маленький промежуток перекрытия жидкости.

p, blockquote 26,0,0,0,1 —>

Все вышеуказанные техусловия прекрасно действуют вместе. Отопительная система будет защищена от гидравлических ударов на долгое время!