Гидравлический удар в системах водоснабжения и отопления

При работе системы отопления или водоснабжения в частных и многоквартирных домах периодически можно услышать резкие звуки, например, стук или щелчки. Чаще всего их вызывает гидравлический удар. Он представляет собой комплекс явлений, при котором кратковременно, но резко и сильно изменяется давление. Скачок давления провоцирует изменение скорости движения жидкости. Гидравлические удары часто становятся причиной значительного ущерба, поэтому важно их предотвращать.

Причины возникновения гидроударов

При работе систем отопления и водоснабжения по трубопроводу с определённой скоростью движется жидкость, которая имеет массу, а следовательно, инерцию. При быстром перекрытии трубопровода носитель продолжает перемещаться по инерции и наталкиваются на препятствие. При этом давление жидкости повышается до десятков атмосфер.

В отличие от газа, жидкость не может уменьшить свой объём, поэтому при гидроударе она нередко причиняет ущерб трубам, радиаторам, арматуре и другим элементам системы отопления.

Гидравлический удар, который возникает при резком повышении давления в трубопроводе, называют положительным. Основные причины его появления:

• слишком резкое закрытие кранов и задвижек;
• наличие в системе воздушных пробок;
• быстрое отключение насосного оборудования, в том числе из-за перепадов напряжения в сети или его полного исчезновения;
• наличие в системе труб, значительно отличающихся по диаметру.

Кратковременное повышение давления может возникнуть в замкнутом контуре также в том случае, если при включении насоса крыльчатка начинает движение с больших оборотов.

Помимо положительного, существует отрицательный гидравлический удар. Он менее опасен по сравнению с положительным, но тоже может нанести ущерб элементам системы. Это явление возникает при скачкообразном понижении давления, причинами которого могут быть:

• быстрое открытие запорной арматуры,
• быстрое включение насоса,
• наличие в системе труб разного сечения.

При отрицательном гидравлическом ударе возникает эффект разрыва жидкостного потока. В месте разрыва появляется вакуумный пузырь. При разрушении он вызывает ударную волну, негативно воздействующую на стенки труб и радиаторов, запорно-регулирующую арматуру.

Последствия гидравлических ударов

При гидроударах в отопительной системе или водопроводе возникает ряд негативных явлений. Самое показательное, но не самое худшее, как уже упоминали — появление нехарактерных звуков. Более серьезным является повышение нагрузок на элементы, которые малоэластичны и поэтому при гидроударах досрочно выходят из строя. От этого могут пострадать:

• трубы, радиаторы, насосное оборудование, контрольно-измерительные приборы;
• имущество – вода, вытекающая из поврежденной сети, может затопить частный дом или квартиру, испортить мебель и предметы интерьера;
• жильцы – есть опасность получения ожогов из-за контакта с горячей жидкостью;
• электрическая проводка – после попадания воды на токоведущие части может произойти замыкание и даже пожар.

Уровень повреждений во многом зависит от того, в каком месте магистрали находится препятствие. Если гидроудар возникает в начале протяженного трубопровода, давление повышается незначительно, если в конце – негативные последствия могут быть существенными.

Способы борьбы с гидравлическими ударами

Уменьшить вероятность возникновения гидроударов позволяют правильная эксплуатация системы отопления или водоснабжения и установка специальных приспособлений.

Плавное управление запорно-регулирующей арматурой

Плавное открывание и закрывание кранов обеспечивает эффективное выравнивание давления в системе и защиту труб и радиаторов.

Использование амортизирующих устройств

Амортизатор представляет собой отрезок трубы из эластичного материала, которым заменяют участок жесткого трубопровода. Приспособление монтируется перед термостатом. При возникновении гидроудара эластичные стенки амортизатора расширяются, что существенно снижает уровень давления.

Установка гидроаккумуляторов

Их использование позволяет поддерживать стабильное давление жидкости в системе холодного водоснабжения. Такие устройства представляют собой металлические баки горизонтального или вертикального расположения с внутренней эластичной мембраной, наполняющейся водой. При перепадах давления насос отключается, и вода в систему начинает поступать из мембраны, на которую давит сжатый воздух вокруг нее. Это обеспечивает равномерное давление на всех точках водозабора.

Установка гасителей гидроударов

Для избавления от резкого повышения или снижения давления в разных системах применяют гасители, или компенсаторы гидравлических ударов — мембранные и пружинные.

Принцип действия мембранного гасителя в том, что упругая мембрана сдвигается и освобождает место для излишка жидкости. После стабилизации давления мембрана переходит в исходное положение и носитель возвращается в контур.

Пружинный компенсатор «ловит» энергию давления при скачке диафрагмой, которая двигается за счет сжимания и разжимания пружины. Такие устройства должны устанавливаться вблизи элементов системы, подверженных риску повреждения (например, кранов).

Автоматизация работы насосного оборудования и запорной арматуры

Для защиты насосов и арматуры от поломок применяют частотные преобразовательные регуляторы, клапаны и другие устройства. Они позволяют плавно запускать и останавливать насосы, регулировать скорость вращения насосных валов, что уменьшает риск возникновения гидроударов. Минус такого решения – зависимость автоматики от электропитания.

Предотвратить гидравлические удары помогает также комплекс профилактических мер: проверка работоспособности групп безопасности, тестирование системы на наличие протечек, контроль уровня изношенности труб.