Хидроудар в системата за водоснабдяване и отопление: причини + превантивни мерки

Един от основните проблеми при експлоатацията на автономни системи за отопление и доставка на вода е колебанието на налягането. Хидроударът в системата за водоснабдяване и водно отопление, възникнал в резултат на това рязко колебание, може да стане причина за сериозни повреди. Трябва да го предотвратим, съгласни ли сте?

Ще ви разкажем как да предотвратите явлението и да неутрализирате негативните му последици, като осигурите непрекъсната работа на контурите. При нас ще научите какви начини се използват с цел изключване на хидроудар в системите, транспортиращи вода до водоразборните кранове и отоплителните уреди.

В представената за запознаване статия е подробно разгледана природата на хидроудара. Изброени са превантивните мероприятия, които изключват възникването на опасна ситуация. За нагледно възприемане на сложната тема са приложени схеми, фото-илюстрации и видео.

Какво е хидроудар?

Хидроударът представлява краткотраен, но значителен скок на налягането в система, пълна с течност. Това явление възниква в момента на сблъсък на потока течност с препятствие, възникнало по пътя му. Към характерните примери за възникване на подобни прегради се отнасят рязкото затваряне на спирателна арматура, внезапното спиране на помпа, въздушна тапа и т.н.

Сблъсквайки се с преграда, водният поток по инерция продължава течението си със скоростта, с която се е движил до появата на преградата. Контактуващите с препятствието първи слоеве се уплътняват със същата скорост за сметка на постъпващите следващи слоеве.

Поради постоянното нагнетяване на нови слоеве от потока, налягането стремително нараства, а течността “търси” начин да свали частта си, за да го разреди.

Аналогична ситуация практически винаги възниква при прекъсване на потока с топков кран или шибер. На пръв поглед явлението може да изглежда безобидно. Ето защо много собственици не му обръщат особено внимание.

Но всъщност, при откриване на предпоставки за назряващ дефект на тръби и арматура, си струва да се отстрани възможно най-бързо. Защото поради хидроудар в отоплителната система се появяват пукнатини и цепнатини, както и повреди на оборудването.

На този сериозен проблем може да предшестват щракания и удари, както и външен шум в тръбите, подаващи вода, придружен от характерно „ръмжене“.

Пощракването възниква предимно в онези места, където тръби с по-голям размер са свързани с патрубки с по-малко сечение. Преминаващата покрай вътрешните им стени вода се натъква на макар и непълноценно, но все пак препятствие.

Редовното възникване на хидравличен удар се отразява негативно на работата на системата, като значително съкращава срока ѝ на експлоатация.

При възникване на аварийни ситуации от ефекта на хидроудар могат да пострадат:

• оборудването (нарушава се херметичността на тръбопроводите и се разрушават отоплителните уреди);
• имуществото (изтичащата от повредената мрежа вода ще наводни жилището и ще доведе до повреда на мебелите);
• домакинствата (ако нарушението е настъпило в системата за топлоснабдяване, има опасност от получаване на сериозни термични изгаряния).

Според статистическите данни „лъвският дял“ от авариите на тръбопровода, съставляващ около 60%, възниква вследствие на хидроудар. По-често негативните последици от такъв ефект могат да се наблюдават при износени тръби, покрити с корозия.

Последиците от редовните хидродинамични удари могат да бъдат непредсказуеми, а най-разпространената сред тях е пробив.

Най-много проблеми той причинява на дългите тръбопроводи, например при изграждането на „топъл под“, по чиито контури циркулира течност, нагрята до определена температура.

Степента на повреда до голяма степен зависи от мястото на възникване на препятствието: ако то е в началото на дългия тръбопровод, стойността на повишеното налягане ще бъде незначителна, а ако е в края – значително по-висока.

Най-често ефектът се проявява, когато при полагането на отоплителната система са били използвани тръби с различни диаметри. Ако „разнокалибрените“ тръби с помощта на преходници не са приведени към общ „знаменател“, увеличаването на налягането в отоплителната система е неизбежно. В тази ситуация, за защита на системата, контурът се оборудва със специален клапан – термостат.

Причини за възникване на хидроудара

Физическата природа на това явление се крие в пълната загуба или същественото намаляване на пропускателната способност на водопроводите, в резултат на което се повишава налягането на течността в системата.

В домовете, където инженерните комуникации са били неграмотно проектирани и изградени, не рядко може да се чуят в тръбопровода характерни почуквания и щракания.

Те са външно проявление на хидроудар и възникват, когато в затворена система внезапно е спряла циркулацията на течността, а след това също толкова внезапно се е възобновило нейното движение.

В ролята на естествени пречки за тръбопровода често се явяват въздушни тапи, преходници от по-голям към по-малък диаметър, или монтирана спирателна арматура.

Ако по пътя на воден поток, движещ се с определена скорост, възникне препятствие, скоростта му на движение се забавя, а обемът продължава да се увеличава. Без да намира изход, той формира обратна вълна, която, сблъсквайки се с основната водна маса, повишава налягането в системата. Понякога то може да достигне праг от 20 атм.

Поради херметичността на магистралата, натрупаният обем няма къде да отиде, но мощната енергия все пак се стреми да намери изход във външната среда. Възникващата в резултат на такъв сблъсък сила на удара създава опасност от разкъсване на тръбата, която не притежава достатъчен запас на якост.

По тази причина за изграждане на системата е необходимо да се използват адаптирани към водните мрежи безшевни водо-газопроводни тръби, съответстващи на ГОСТ 3262-75, или напорни металопластични аналози, произведени съгласно ГОСТ 18599.

От перманентното въздействие на водната енергия и самият тръбопровод, и твърдите елементи на системата постепенно или бързо ще започнат да се разрушават.

Основните фактори, провокиращи възникването на хидроудар в тръбите, са:

• прекъсвания в работата или излизане от строя на циркулационната помпа;
• наличие на въздух в затворения контур на системата;
• прекъсвания на електрозахранването;
• при внезапно спиране на спирателната арматура.

Краткотрайно повишаване на налягането в затворения контур поради нагнетяване на течност над нормата може да възникне, ако при пускане на помпата работното колело започне движението си с големи обороти.

В последно време при изграждане на автономна отоплителна система вместо стари вентили и спирателни кранове все по-често се прилагат сферични кранове, чиято конструкция не предвижда плавен ход.

Тяхната способност да оказват бързодействащ ефект има обратна страна, като е една от най-честите причини за хидроудар.

Ако при пускане на системата от нея не е изпуснат въздухът, в момента на отваряне на сферичния кран възниква сблъсък на въздуха с практически несвиваема течност.

По отношение на безопасността винтовите кранове са по-предпочитани, тъй като благодарение на поетапното развиване на буксата осигуряват плавно отваряне/затваряне на спирателната арматура.

Подобна ситуация възниква и когато преди пускане на системата от контура не е изпуснат въздух. В момента на отваряне на крана водата се сблъсква с въздушна тапа, която в условията на затворена система функционира като вид пневматичен амортисьор.

Как да избегнем проблема?

За намаляване на интензитета и неутрализиране на влиянието на свръхналягането ще помогне компетентната защита на системата от водоснабдителни тръбопроводи.

Защитните механизми за автономни системи срещу хидроудар в повечето случаи са насочени към изглаждане на силата на потока на водната маса.

За профилактика на създаване на свръхналягане с единичен и постоянен характер както в отделен участък на контура, така и в цялата система като цяло, се прилагат редица основни мерки.

Вариант #1. Плавно прекъсване на системата

Това е едно от основните изисквания при пускане и спиране на тръбопроводни системи, което е ясно регламентирано в нормативните документи.

Работата е там, че енергията на хидравлическия удар поради еластичността на стените на тръбата не действа едновременно с цялата си сила. Благодарение на компенсацията на еластичните деформации тя е разделена на няколко времеви интервала.

И затова при еднаква обща сила на удара мощността на въздействие в определен момент ще бъде значително намалена. Чрез плавно включване може да се удължи във времето процесът на нарастване на налягането, като се сведат до минимум значителните повреди на системата.

При избора на спирателна арматура предпочитание трябва да се дава на изделия, които имат относително голям интервал на спиране на водата.

Кранове, чиято конструкция предвижда голям интервал преди момента на спиране на водата, се монтират още на етапа на инсталиране на оборудването.

Вариант #2. Прилагане на автоматични устройства

Автоматиката трябва да бъде настроена за плавна корекция на статичното налягане в системата. За постигане на желания ефект помага инсталирането на помпи с автоматична промяна на оборотите или на агрегати с електронно управление, които са оборудвани с вградени честотни преобразуватели.

Активирането на автоматичните системи ще позволи да се контролира потокът на течността, както и да се отчитат показанията за нейното налягане в тръбопровода.

Помпите, оборудвани с автоматично регулиране на оборотите на електродвигателя, могат плавно да увеличават/намаляват налягането в системата. При това софтуерът едновременно изпълнява две задачи: проследява промяната на налягането във водопровода и автоматично регулира напора.

Начини за комплексна модернизация на системата

Комплексната модернизация на системата предполага инсталиране на оборудване, насочено към неутрализиране на въздействието на прекомерното налягане.

Начин #1. Прилагане на компенсатори и амортисьори

Гасители и хидроакумулатори едновременно изпълняват три функции: събират течност, като премахват излишния ѝ обем от системата, а също така допринасят за предотвратяване на нежеланото явление.

Компенсиращото устройство, чиято роля изпълнява хидроакумулаторът, се монтира по посока на движението на водата на тези участъци от отоплителния контур, където е голяма вероятността за колебание на налягането в системата.

Хидроакумулаторът или гасителят представлява стоманена колба с обем до 30 литра, включваща две секции, разделени от гумена или каучукова мембрана.

При възникване на излишно налягане в системата, водният стълб на първата секция започва да натиска разделителната мембрана, поради което тя се огъва към въздушната камера.

При повишаване на налягането, хидравличните удари се „изхвърлят“ в резервоара. Благодарение на огъването на гумената мембрана към въздушната камера в момента на издигане на водния стълб се постига ефектът на изкуствено увеличаване на обема на контура.

Като амортизиращи устройства се използват тръби, изработени от термоустойчив армиран каучук или еластична пластмаса.

Еластичният материал на амортизиращите устройства спонтанно поглъща енергията на хидравличния удар в точката, където налягането е достигнало критична стойност.

За постигане на желания ефект е достатъчно да се използва изделие с дължина 20-30 см. Ако тръбопроводът е с голяма дължина, участъкът на амортизатора се увеличава с още 10 см.

Начин #2. Инсталиране на защитен клапан от диафрагмен тип

Защитният клапан от диафрагмен тип се разполага на отклонението на тръбопровода до помпата, за да изпуска определено количество вода при излишно налягане.

Защитен клапан, оборудван с твърдо уплътнение, което изпълнява функцията за бързо облекчаване на налягането, е надежден предпазител на автономната система.

В зависимост от производителя и типа на модела, защитният клапан се задвижва чрез електрическа команда от контролера или чрез пилотно устройство за бързо действие.

Устройството задейства, когато налягането надвишава безопасното ниво, като защитава помпената станция при внезапно спиране на оборудването. В момента на опасен скок на налягането той се отваря напълно, а при спадането му до нормално ниво – регулаторът бавно се затваря.

Начин #3. Оборудване на терморегулиращия клапан с шунт

Шунтът представлява тясна тръбичка с отвор от 0,2-0,4 мм, която се монтира по посока на циркулацията на топлоносителя. Основната задача на елемента е при поява на претоварвания постепенно да понижава налягането.

Тясна тръбичка, чийто диапазон на напречното сечение не надвишава 0,2-0,4 мм, се разполага от страната, откъдето течността навлиза в термостата.

Методът на байпасиране се използва при изграждане на автономни системи, чийто тръбопровод е изпълнен само от нови тръби. Това се дължи на факта, че наличието на ръжда и утайки в старите тръби може да сведе ефективността на байпаса до нула. Поради тази причина, когато се използва байпас на входа на отоплителния кръг, се препоръчва да се инсталират ефективни водни филтри.

Начин #4. Използване на термостат със суперзащита

Това е вид предпазител, който следи налягането в системата и не ѝ позволява да работи, след като показателят достигне критична стойност. Устройството е оборудвано с пружинен механизъм, разположен между термоглавата и клапана. Пружинният механизъм се задейства при прекомерно налягане, като не позволява на клапана да се затвори напълно.

Такива термостати се монтират строго според посоката, обозначена върху корпуса.

Извършване на профилактични работи

Освен стриктното спазване на правилата за експлоатация на тръбопроводите, навременното провеждане на профилактични мерки помага да се предотврати авария. В крайна сметка всички процеси във водоснабдителната система или отоплителния кръг са взаимосвързани. И хидроударът е само последната разрушителна „капка“, способна да доведе до негативни последици на фона на незадоволителното техническо състояние на водопровода.

Вибрациите на тръбопровода и промените в налягането допринасят за образуването на микротрески в структурата на метала. Дефектите, образували се с течение на времето, при настъпване на хидроудар веднага се проявяват в зони с повишено вътрешно напрежение: механични връзки, завои и заваръчни шевове.

Профилактиката се състои в балансиране на отоплителната система, което се извършва след завършване на монтажа или ремонта на отоплението в частна къща.

Основният набор от дейности, извършвани по време на профилактиката:

• проверка на изправността на групата за безопасност: предпазен клапан, въздухоотводчик и манометър;
• периодична проверка на налягането зад мембраната на разширителния съд и, при неудовлетворителни резултати, неговата корекция;
• тестване на системата за течове и проверка на степента на износване на тръбите;
• проследяване на положението на вентилите на спирателно-регулиращата арматура за теч;
• редовна проверка на състоянието на филтрите, които задържат котлен камък, пясък и частици ръжда, при необходимост – почистване и промиване на елементите;

Профилактиката, насочена към поддържане на изправното състояние на водопроводната и отоплителната система, включва прости видове работа. Но не трябва да ги пренебрегвате. В крайна сметка това може да доведе до значителни разходи на пари и време за извършване на пълноценни ремонтни дейности.

Изброените защитни мерки са най-ефективни, ако се прилагат комплексно. Но благодарение на комплексния подход за решаване на проблема, Вие ще можете да неутрализирате негативните последствия и по този начин да удължите срока на експлоатация на системата.

Изводи и полезно видео по темата

Видео #1. Хидроудар, как се случва:

Видео #2. Тест за ефективност на прилагането на гасителя:

Хидравличният удар в системата за водоснабдяване е не рядко явление, способно да нанесе сериозни щети. И Вашата задача е да отстраните проблема възможно най-бързо. Защото при повторение на ситуацията елементите на системата скоро ще се повредят. И ремонтът след това ще струва много повече.

Задавайте въпроси и пишете, моля, коментари в блока по-долу. Очакваме Вашите разкази за това как сте засекли хидроудар в системата или сте забелязали последствията му. Интересно ни е Вашето мнение относно представената информация.