Что такое гидроудар в системе отопления, его причины и последствия

Что такое гидроудар в системе отопления, его причины и последствия

Резкий перепад давления воды в системе отопления может стать причиной выхода ее из строя. Это явление называется гидроударом и характеризуется неравномерным распределением жидкости в трубопроводе отопления. Во временном промежутке он длится доли секунд, но этого может быть достаточно для разрыва стыков труб и разрушения приборов отопления. Нередко выходит из строя и отопительная техника – котел.

Для того, чтобы понять и предотвратить последствия гидроудара, необходимо знать причины его возникновения. А их может быть несколько.

Причины

Первая и самая главная причина возникновения этого явления – неправильно спроектированная и установленная система отопления. Во время движения жидкость может сталкиваться с естественными препятствиями в трубопроводе (запорная арматур, переходники с большего диаметра на меньший и т.д.). При этом скорость существенно снижается, однако растет создаваемое потоком внутреннее давление. Это и приводит к повреждениям и поломкам.

Существует целый ряд причин его возникновения, которые могут сопровождаться характерными признаками – щелчки в трубах, гудение. Самыми распространенными являются:

  • Перебои в работе циркуляционного насоса . Если при его включении(выключении) крыльчатка начинает движение с больших оборотов, то объем жидкости нагнетается свыше положенной нормы.
  • Наличие в трубопроводе воздушных зон. Эти места не заполняются водой и поэтому при циркуляции может создаваться избыточное давление на трубы.
  • Резкое закрытие запорной арматуры (кранов).

Последствия

Заранее определить возможные последствия гидроудара практически невозможно. Для этого необходимо провести профессиональный анализ всей системы отопления. Эта процедура крайне дорога и для рядового гражданина, решившего проверить устойчивость своего трубопровода, финансово недоступна.

Однако есть и некоторые положительные моменты, которые можно почерпнуть, изучая последствия. Они явно указывают на «слабые» места в системе отопления. Помимо нарушения структуры материала труб и аппаратуры существуют явные негативные последствия гидроударов:

  • Нарушение герметичности трубопроводов, прорыв горячего теплоносителя в помещение.
  • Поломка отопительных приборов и вспомогательной аппаратуры – котлов, насосов, расширительных баков.
  • Нормально работающая система отопления является основным источником формирования комфортной температуры в доме. При ее поломке жильцы не защищены от резких морозов и перепада температур.
  • Взаимодействие воды из системы труб с мебелью, полом приводит к их порче.
  • Опасность для человека – самый важный и учитываемый фактор гидроудара. Термические ожоги, травмы и ранения – вот не полный перечень возможных негативных последствий.

Для того, чтобы этого не произошло или для снижения риска появления гидроудара к минимуму, можно предпринять ряд защитных мер.

Защитные меры

Для профилактики возникновения избыточного давления как на определенном участке трубопровода, так во всей системе в целом, можно задействовать ряд мер:

  1. Обеспечение плавной работы запорной арматуры. Для этого еще на этапе проектирования и монтажа необходимо предусмотреть установку специальных кранов с относительно большим промежутком перекрытия воды.
  2. Монтаж автоматических систем, которые регулируют поток жидкости, считывая показатели ее давления в системе.
  3. Гидроаккумулятор. На определенном промежутке трубопровода можно установить специальное компенсирующее устройство – гидроаккумулятор.

Он представляет собой герметичную стальную колбу, разделенную на две секции резиновой мембранной. Одна часть подключается к системе отопления, а во второй с помощью штуцера можно регулировать давление воздуха. При возникновении избыточного давления в системе происходит взаимодействие водяного столба на мембрану, вследствие чего она изгибается в сторону воздушной камеры. Тем самым добивается искусственное увеличение объема трубопровода. После гидроудара мембрана возвращается в исходное состояние.

  1. Модернизация системы. После термостат можно заметить жесткую трубу на пластиковую. Она более эластична и способна будет расширяться под воздействием давления. Метод спорный, так как могут разгерметизироваться стыки.
  2. Установка термостатов со специальной защитной системой. Он работает по принципу гидроаккумулятора, за исключением относительно небольшого объема воздушной камеры и вместо резиновой мембраны используется пружинный механизм.

Все вышеописанные меры защиты будут действенны, если применять их комплексно, предварительно проанализировав возможные причины возникновения гидроудара.

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.

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.

Читайте также  Каркасы для теплиц своими руками

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 —>

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.

Производители, характеристики, цены

Лучше всего компенсатор гидроудара покупать известных фирм. Это не тот участок, где уместно экономить. Наибольшей популярностью пользуется несколько фирм:

  • FAR. Компенсатор этой фирмы — без мембраны, с пружиной и запорным диском. Подсоединительная резьба 1/2″, максимальное давление 50 Бар, номинальное — 10 Бар. Температуру выдерживает до 100°C. Цена от 30 $.
  • Uni Fitt. Та же конструкция с подпружиненным диском. Есть два варианта корпуса: латунный и латунный с никелевым покрытием. Подключение 1/2 дюйма. Максимальная температура 90°C, номинальное давление — 10 Бар, пиковое — 20 Бар. Длинна защищаемого трубопровода — 10 м. Цена от 15 $.

Одни и те же модели в разных магазинах продаются по разной цене

Есть и другие фирмы, но они не так популярны. некоторый из-за слишком завышенной цены, другие не завоевали доверие. Во всяком случае, пока.

Настройка системы отопления

Настройка системы отопления является одним из важных этапов после выполнения монтажных работ. При установке системы могут возникать ошибки, которые можно вовремя выявить, тем самым не допустить поломки во время работы. При настройке системы производят нужные замеры труб, выявляют образование воздушных пробок, проверяется нужный уровень жидкости перед началом полноценной работы.

Придерживаясь таких простых рекомендаций по эксплуатации, монтажу и ремонту отопительных систем можно обезопасить себя от множества проблем связанных с неправильной работой, в том числе не позволить возникновению гидроудара.

Общие сведения о гидроударах

Гидроудары делятся на:

  • Положительные. Повышение давления. Возникает в следствии включения насосов или резком закрытие задвижек
  • Отрицательные. Остановка насосного агрегата.

Гидроудар по своей сути можно сравнить с остановкой эскалатора в час пик в метро. Люди, что внизу останавливаются, остальные волна за волной сталкиваются друг с другом. То же самое происходит в трубах. Закрыли резко кран, вода остановилась, а остальная продолжает движение на скорости, стоячий слой накрывает волна движущегося, следом другой слой, они сталкиваются. Так происходит гидроудар в системе водоснабжения.

Каковы последствия гидроудара

Давление выше допустимой нормы критично для труб и их соединений. Запорная арматура тоже может выйти из строя.

Происходит разрыв труб не от первого гидроудара, обычно производители изготавливают изделия с расчетом повышения давления. Каждый последующий удар будет бить в одно и то же самое слабое место. В какой — то момент труба не выдержит и лопнет.

Что такое – прорвало трубу, знает каждый. Затопило соседей, испортилась мебель, обои отклеились и т.д. Нервы потрепаны, бюджет пострадал.

В случае гидравлического удара в теплоснабжении последствия куда плачевние. Человек получит ожоги. Урон жилью поток горячей воды нанесет колоссальный. Устранение последствий потребует серьезных материальных и физических затрат.

В случае возникновения аварии в мороз, произойдет прекращение подачи тепла и замерзание всей системы вместе с котлом.

Потери можно предупредить, чем устранить последствия.

Причины гидроудара

В 60% случаев прорыв труб происходят из-за гидроудара. В своем большинстве авария случается на отрезке со старыми трубами.

Сила удара напрямую зависит от длины трубы, чем больше отрезок, тем сильнее гидроудар. В длинной трубе воды больше, ее вес вызывает ощутимый скачок давления. Чем дальше кран перекрытия, тем серьезней гидравлический удар.

Внимание! Подогрев пола водяным трубопроводом на первом месте по опасности. Вентиль удаленный, протяженность труб внушительная.

Для купирования гидроудара в обогреваемых полах, обязательна правильна установка термостатических клапанов. Остановка движения воды по трубам должна осуществляться на входе системы в пол. Перекрытие воды, не влечет последствий. Движение продолжается, но по убывающей.

Вентиля старого образца, гораздо безопаснее в плане гидроударов. Для перекрытия потока требуется несколько оборотов, давление спадает медленно. Резко перекрыть при огромном желании не получится, что не скажешь о шаровых кранах.

Для закрытия шарового крана надо один раз повернуть ручку на 90 градусов. Не знающие пользователи делают это быстро и резко, что категорически запрещено. Перекрытие следует осуществлять плавно.

Конечно, резко закрытый вентиль не единственная причина. В системе отопления разрыв трубы может произойти из-за остатков воздуха в трубах. Воздух имеет свойство под напором давления сжиматься, когда сильный поток воды на него воздействует, он срабатывает как буфер, создавая препятствие.

Также появление гидроударов могут спровоцировать трубы разного диаметра. Перепады давления, если трубы не приведены к общему знаменателю, гарантированы.

Что значит гидроудар

Гидравлический удар (гидроудар) – физическое явление, характеризующееся резким повышением гидравлического давления на отдельном участке жидкостной системы, вызванном значительным изменением скорости потока.

В системах отопления основным видом теплоносителя является вода. Вода является несжимаемой по определению, как и подавляющее большинство жидкостей. При движении потока на его пути могут образоваться препятствия. Причем для возникновения гидроудара препятствие должно возникнуть неожиданно. При возникновении преграды жидкость теряет скорость, градиент которой стремится к нулю.

При остановке объема жидкости на него продолжает действовать сила нагнетания устройства, осуществляющего циркуляцию воды. Под воздействием силы нагнетания на участке поднимается гидравлическое давление жидкости. Давление воздействует на стенки трубопроводов, сосудов.

При резком устранении преграды движения жидкость устремляется в зону наименьшего сопротивления и давления. При этом она приобретает огромную скорость за счет разницы давлений в точке высокого давления и в свободной зоне. Жидкость двигается с большой скоростью, при этом за счет своей несжимаемости может повредить элементы и конструкции системы отопления. Сила нанесенного удара зачастую намного превышает силу удара молотком наотмашь. Поэтому сильные гидроудары могут разрушить металлические изделия и устройства. При этом происходит разгерметизация коммуникаций и возникает опасность получения ожогов горячей водой.

Способы защиты от гидроудара

Чтобы обезопасить от разрушения трубы и оборудование, избежать возможного получения ожогов при разрыве коммуникаций, следует применять комплекс мер по защите. Основными мероприятиями по предотвращению гидроударов являются:

  1. Применение расширительных баков мембранного типа;
  2. Монтаж амортизирующих вставок;
  3. Применение шунтированной арматуры;
  4. Реализация управления насосом датчиком давления;
  5. Соблюдение профилактических правил.

При повышении давления воды в определенной области сети мембрана изгибается, расширительный бак принимает в себя излишек теплоносителя. При этом общее давление в сети выравнивается, при исчезновении препятствия не возникает разрушительного скоростного движения воды, приводящего к гидравлическим ударам. Применение расширительных баков актуально для автономных систем отопления. Для централизованной схемы самостоятельная установка экспанзомата бесполезна – объем всей системы слишком велик.

Амортизирующие вставки – небольшие участки труб, врезанные в местах изгиба стальных трубопроводов. В качестве вставок используют полимерные трубы (полипропилен, полиэтилен), обладающие высокой гибкостью и упругостью. При возникновении гидроударов трубы из пластика изгибаются, при этом не разрушаются, компенсируют силу удара.

На радиаторы (конвекторы) устанавливают терморегулирующую арматуру с капиллярным шунтом. Капилляр постепенно пропускает воду за арматуру, не позволяя достигать давлению критических значений.

Некоторые модели циркуляционных насосов оснащаются системой управления по величине давления в трубопроводах. Датчик устанавливается на трубу, при увеличении давления теплоносителя он подает сигнал на уменьшение частоты вращения рабочего колеса насосного агрегата (так называемое частотное регулирование).

Кроме установки указанного оборудования и устройств важным фактором является выполнение профилактических мероприятий:

  1. Своевременное, постоянное освобождение оборудование от воздуха;
  2. Плавное (ступенчатое) управление работой насоса, медленная регулировка запорной арматуры;
  3. Контроль за величиной давления воздуха после мембраны расширительного бака;
  4. Внешний осмотр на предмет герметичности труб, резьбовых уплотнений, оборудования;
  5. Качественный монтаж отопления – соблюдение уклонов, отсутствие резких сужений и изгибов;
  6. Применение при сооружении комплекса отопления воздухоотводчиков, предохранительных клапанов.

Соблюдение мер профилактики, применение современного безопасного оборудования позволяет избежать гидроударов. Предотвращение гидравлических ударов в отоплении сохраняет в целости коммуникации, исключает возможность травмирования жильцов частных домов и квартир многоэтажного жилого сектора.