Защита от гидроударов системы домашнего отопления и водоснабжения

Компенсаторы для трубопроводов. Компенсаторы для трубопроводов помогают поддерживать водопроводные сети в рабочем состоянии. В сложных климатических условиях на трубы ложится большая нагрузка во время отопительного сезона, при высокой температуре трубы подвержены расширению, что может служить причиной для аварий на теплотрассах.
Что предотвратить возникновение чрезвычайных ситуаций применяют специальные устройства.

Что такое мембранный компенсатор гидроударов, как он работает

Недостатком такой системы служило постепенное испарение жидкости, невозможность повышения температуры кипения, незащищенность от гидравлических ударов.

Жидкость практически не сжимается. При сжатии слоев возникают большие по значению силы упругости, которые могут с высокой скоростью передаваться в среде. Резкое изменение давления в одной части квартирной магистрали могло привести к разрушению элементов трубопровода в другой части.

Спровоцировать гидроудар может открытие крана или любой заслонки. Ярким примером служит разрушение вновь проложенной магистрали при первом ее запуске, когда при закрытых вентилях смесителей открывается подача воды.

Правила монтажа

Если ранее к расширительному бачку предъявлялись определенные требования по монтажу, то в закрытой системе компенсатор может устанавливаться в любом месте. Однако это только теоретическое предположение. Требования расположения в высшей точке уже не актуальны, так как по закону Паскаля давление везде одинаковое.

Компенсатор монтируется там, где имеются сантехнические узлы, вводы или развязки.

• С одной стороны, это обусловлено тем, что узлы являются частой причиной гидроударов, поэтому устройство, гасящее избыточное давление, целесообразнее устанавливать в непосредственной близости от кранов и вентилей.
• С другой стороны, здесь весомую роль играет эстетичность. На фоне прямолинейных труб, аккуратно уложенных по периметру комнаты, баллон смотреться ну никак не будет.

Важным условием монтажа является отсутствие длинного или изогнутого отвода к баллону. Так как в отводе вода не циркулирует, то это может привести к застою и, как следствие, к размножению микробов. Отводы должны быть короткими и прямыми.

Из этих соображений и стоит выбирать место локализации компенсатора.

Что такое компенсатор гидроудара: виды, конструкция, принцип работы

Компенсатор гидроудара есть двух типов: мембранный и с подпружиненным клапаном. Они выполняют одну и ту же функцию: принимают излишки жидкости, снижая тем самым нагрузку на другие элементы системы. Так как эти устройства имеют небольшие размеры, защищают они те приборы, которые расположены в непосредственной близости.

Как устроен и работает мембранный компенсатор

Мембранный компенсатор гидроудара — это емкость, которую делит на две части эластичная мембрана. Одна из частей заполнена воздухом, вторая, в нормальном состоянии пуста. Воздух в заполненной части закачивается под определенным давлением. Для проверки/подкачки давления в этой части корпуса имеется золотник (ниппель). С завода изделия поставляются с исходным давлением в 3 Бар. Это «стандартное» значение для большинства систем отопления одноэтажных частных домов. Если давление требуется изменить, к ниппелю подсоединяют насос и доводят его до требуемого значения. Это значение — на 20-30% выше рабочего в конкретной системе. Но оно должно быть значительно ниже предела работоспособности самого компенсатора.

Пока давление в системе не превышает давление в этой части резервуара, ничего не происходит. При возникновении гидроудара, под действием возросшего давления мембрана растягивается, часть жидкости поступает в резервуар. По мере нормализации, эластичная мембрана стремиться занять свое нормальное состояние, выталкивая жидкость обратно в систему. Тем самым скачок сглаживается.

Особенности пружинного гасителя гидроудара

Второй тип компенсаторов гидроударов работает по тому же принципу: в корпус при повышении давления пропускается жидкость. Вот только доступ в емкость перекрывает пластиковый диск, который подпирается пружиной. Давление, при котором жидкость начинает поступать внутрь, зависит от силы упругости пружины. Регулировать его никак нельзя (во всяком случае пока регулируемые модели не попадались), так что приходится подбирать устройство с подходящими параметрами.

Принцип работы этого гасителя аналогичен вышеописанному. Пока давление в системе в норме, пружина прижимает диск к корпусу. При возникновении гидроудара, она сжимается, вода заходит в корпус. По мере понижения давления, оно становится меньше, чем сила упругости пружины. Она постепенно разжимается, возвращая жидкость в трубопровод.

Как видите, оба устройства работают по схожему принципу. Более надежными принято считать пружинные модели, так как рабочие элементы в них меньше подвержены износу (металлическая пружина и прочный пластик). Но мембраны также делаются из материалов, которые длительное время не теряют своей эластичности. Дополнительный плюс — возможность выставить давление, при котором мембрана начнет растягиваться. Но минусом можно считать необходимость регулярной проверки давления и, при необходимости, подкачки.

Неприятные последствия и методы защиты от гидроудара

Барьер, неожиданно возникающий на пути потока жидкости, формирует давление, которое, теоретически, может расти бесконечно. При этом жесткие элементы системы испытывают сильнейшие нагрузки и постепенно или резко разрушаются.

Последствия гидроудара могут быть плачевными, особенно для старых трубопроводов

Аварии, которые вызывает гидроудар в системе отопления, сопровождаются рядом характерных неприятностей:

• разрушением трубопроводов и оборудования тепловых сетей;
• разрывом отопительных приборов;
• ожоговым травматизмом;
• длительным прекращением тепло- и водоснабжения;
• затоплением жилища и порчей имущества.

Наиболее уязвимы для гидравлических ударов длинные трубопроводы, например, теплый пол. Чтобы обезопасить «подпольную» систему, ее оснащают термостатическим клапаном, установку которого нужно доверить хорошим специалистам, иначе появится еще один фактор риска в системе.

Грамотная защита систем отопления или водоснабжения от гидроударов направлена на снижение их интенсивности и нейтрализацию воздействия избыточного давления.

Без резких движений

Самый простой способ обезопасить себя от гидроудара – плавное включение и выключение запорной арматуры. Этот нюанс четко прописан в нормативах по эксплуатации объектов централизованного водоснабжения и теплосетей. Правило без каких-либо оговорок можно распространить и на автономные сети.

Другие способы борьбы с гидроударом

Один из возможных вариантов нейтрализации гидроудара уже озвучивали — краны закрывать плавно. Но это не панацея, да и неудобно в наше стремительное время. И есть еще бытовая техника, ее не научишь. Хотя, некоторые производители учитывают этот момент, и последние модели делают с клапаном, который плавно перекрывает воду. Вот поэтому компенсаторы и нейтрализаторы становятся так популярны.

Бороться с гидроударом можно и другими методами:

• При разводке или реконструкции водопровода или отопления, перед источником гидроудара вставлять кусок эластичной трубы. Это армированный термостойкий каучук или пластика PPS. Длинна эластичной вставки — 20-40 см. Чем длиннее труба, тем длиннее вставка.
• Покупка бытовой техники и запорно-регулирующей арматуры с плавным ходом клапана. Если говорить об отоплении, часто наблюдаются проблемы с теплым водным полом. Не все сервомоторы работают плавно при закрытии потока. Выход — ставить термостаты/терморегуляторы с плавным ходом поршня.
• Использовать насосы с плавным пуском и остановом.

Гидроудар — действительно опасная для закрытой системы вещь. Он ломает радиаторы, разрывает трубы. Чтобы избежать проблем, лучше продумать меры борьбы заранее. Если все уже работает, но появились проблемы, разумнее и проще всего установить компенсаторы. Да, они недешевы, но ремонт обойдется дороже.

Особенности монтажа компенсирующих устройств

Оснащение компенсаторами отопительной системы и водопроводов в жилых сооружениях проводят согласно проекту. Компенсаторы закрепляют к основной конструкции при помощи сварки.

Устройства устанавливают при неработающей системе трубопровода, когда в ней нет давления и транспортируемой жидкости. При установке обеспечивают соблюдение соосности трубы и компенсатора, чтобы не допустить радиальные нагрузки системы во время работы.

Наличие данного типа нагрузок влечет за собой заедание и дальнейшей поломкой подвижных элементов изделия.

Система топления оснащается компенсаторами на прямых отрезках трубопровода, и когда все секции прикреплены к неподвижным опорам. Наряду неподвижных опор необходима установка скользящих, чтобы не деформировать трубопровод во время теплого расширения. Необходимо учитывать величину трения в местах установки во время расчета максимального размера зоны трубопровода со встроенным компенсатором.

Внимание! На участке, где установлен сильфонный компенсатор, нельзя монтировать опоры, подвесной конструкции.

Меры защиты

Чтобы избежать разрывов, в подвалах на все стояки, а в квартирах на горячие ставят специальные устройства, которые не дают колебаниям уничтожить трубы.

Блокирующие устройства, их плюсы и минусы

Амортизирующие подводки — это изогнутые волной, петлёй или п-образно трубы из обычного или специального материала, например, армированного пластика или каучука длиной 20—40 см, самый простой и дешёвый вариант.

Амортизирующие подводки дёшевы, при этом вполне выдерживают тот гидроудар, который на практике приходится испытывать пластиковым коммуникациям в квартире, не требуют спецобслуживания или периодической замены деталей.

Сильфонный амортизатор — гофрированная труба из пластичного металла, способная компенсировать линейное расширение, удлинение или оба явления сразу, более простые — однослойные, более совершенные — заключённые в кожух, дающий дополнительную амортизацию.

Сильфонные амортизаторы в кожухе также неприхотливы, при этом более эстетичны, чем предыдущий вариант.

Важно Именно амортизаторы-подводки (особенно петельные загибы) и сильфоны рассчитаны на то, чтобы компенсировать удлинение стояка, это их основная функция, а погашение гидроудара, скорее, вторичное. Для пластиковых труб, особенно не очень качественного материала, они так же важны, как и компенсаторы.

Шунты — металлические трубки, которые вставляются в трубу вместе через основной клапан в направлении тока воды и стравливающие лишний объём воды за клапан, малоэффективны в старых, забитых ржавчиной трубах, больше подходят для пластиковых коммуникаций.

Шунты просты в установке, не требуют размыкать трубу, но теряют эффективность пропорционально засорению трубы, а в бытовом контуре этот показатель может быть достаточно высоким.

Мембранные компенсаторы (самые распространённые — Valtec) — устройства, напоминающие шар или бак и представляющие собой полость с эластичной мембраной, которая вдавливается при резком повышении напора воды, а затем постепенно расправляется, возвращая воду в ток, но уже без ударной силы.

Мембранные компенсаторы держат до 30 бар, и это довольно хороший показатель. Их уязвимое место — эластичная мембрана, которая со временем деформируется, рвётся или твердеет из-за солей и присадок в воде.

Поршневые, или пружинные (самый популярный сегодня — FAR) — устройства, похожие на колпак и работающие по тому же принципу, что и мембранные, с той разницей, что мембрану заменяет пружина: при увеличении объёма вода выталкивает в полость пластиковый диск и тем самым сжимает пружину, затем механизм возвращается в исходное положение, возвращая воду в контур.

Поршневые компенсаторы выдерживают скачки до 50 бар и способы защитить от настоящего, не слабого гидроудара. К тому же они более устойчивы к износу, чем мембранные, однако и они не застрахованы от протечек в местах уплотнения или соединения с трубой, поэтому нуждаются в периодической проверке и замене.

Регулирующие клапаны — системы, которые обычно входят в комплексную защиту от гидроудара и устанавливаются на контроллерах внешних и общедомовых контуров.

Система байпас — труба-перемычка, которая позволяет перенаправить ток водного теплоносителя с тем, чтобы избежать гидроудара и разрывов в батареях.

Мнение специалистов Слесари старой школы считают установку внутриквартирных гасителей пустой тратой сил и средств. По их замечанию, сильный гидроудар грозит водоподготовительным каналам в подвале, и только. Другие мастера отмечают, что в прежние времена все краны закрывались медленно, вентилем, теперь же они в основном рычажные (шаровые), и бытовая техника (стиральные, посудомоечные машины) и бачки унитаза также перекрывают ток воды достаточно резко. Поэтому в идеале гаситель должен стоять перед каждым таким потребителем.

Комплексные меры профилактики:

• плавное закрывание кранов и клапанов;
• регулятор мощности насоса, который замедляет его на первых оборотах и не даёт спровоцировать ударную волну.

Собственно, к гасителям гидроудара всегда относились «змеевики» — волнообразный изгиб стояка горячей воды, отведённый в ванную комнату из туалета. Хозяйки использовали его как полотенцесушитель. По сути же труба замедляла ток воды и снимала колебания, снижая риск гидроудара. Тем не менее, на стыке квартир довольно часто появлялась течь, особенно с годами.

Металл быстрее стареет, чем качественный пластик, установка шаровых кранов существенно повысила нагрузку на конструкцию, да и разница в материалах, когда сверху поставили пластик, а снизу оставили металл или наоборот, даёт о себе знать. Из-за этого «змеевики» не срабатывают.

Защита манометров от воздействия высоких и низких температур

При использовании механических манометров для измерения давления высокотемпературных сред зачастую происходят необратимые качественные изменения в упругих чувствительных элементах (манометрических трубках). В результате этих изменений критически возрастает неточность и нелинейность измерения и такие манометры, как правило, впоследствии не проходят поверку и бракуются. Традиционный способ защиты манометров от перегрева — установка дополнительных вспомогательных устройств. Как правило, это сифонные трубки различной геометрической конфигурации и металлоемкости и так называемые «холодильники» — короткие вертикальные отводы с оребрением.

Конструкция простого «холодильника» предусматривает пропускание измеряемой среды прямотоком и ее охлаждение за счет пластин, расположенных на определенном расстоянии друг от друга на внешней стороне устройства. Примером такого «холодильника» может служить отвод-охладитель модели ОС100/ОХ28 . Температура измеряемой среды на выходе данного отвода-охладителя в 2-3 раза ниже, чем температура среды на его входе.

Более эффективными являются отводы-охладители с внутренним петлевым гидрозатвором (модель ОС100/ОХ50) и внешним трубчатым гидрозатвором (ОС100/ОХ4) от НПО «ЮМАС». Температура измеряемой среды на выходе этих отводов-охладителей в 5-10 раза ниже, чем температура среды на его входе.

Неотъемлемым условием эффективной работы охладительных сифонных трубок и отводов-охладителей является полная герметичность соединения «выход охладителя — вход (штуцер) манометра». Подтеков на выходе охладителя быть не должно.

Для предотвращения выхода из строя манометров из-за воздействия низких температур используют принудительный обогрев отборов давления перед манометром и корпусов самих манометров. Чаще всего обогрев осуществляется с помощью греющего электрического кабеля. Для повышения эффективности обогрева манометры помещают в утепляющие термочехлы или укрывают теплоизоляционным материалом.

Природа возникновения гидроудара

Для начала, давайте разберемся, что такое гидравлический удар. Все просто: это резкий скачок давления воды в трубах в ту или иную сторону.

• Когда давление резко повышается при включении насоса или перекрытии крана, сначала возникает положительный гидроудар, так как вода по инерции продолжает течь с прежней скоростью, но встречает на своем пути внезапно возникшее препятствие. При этом в области непосредственно около препятствия (например, запорной арматуры (см. Арматура для водоснабжения: виды, назначение, нюансы подбора)), образуется избыточное давление на стенки трубы. Воде деваться некуда, сжимается она плохо, поэтому стенки трубы растягиваются.

Расширение трубы при гидроударе

• Столкнувшись с преградой, водяной поток отбрасывается назад и сталкивается с волной, все ещё текущей навстречу. Опять-таки, при этом оказывается давление на стенки герметичного трубопровода.
• При резком оттоке водяной массы от преграды, рядом с ней образуется область пониженного давления, в которой стенки трубы теперь уже сжимаются. Это отрицательный гидроудар.

Движение потока в разных условиях

Ударная волна затихает не сразу, она накатывает и отступает несколько раз с уменьшающейся силой и амплитудой. Все это происходит за доли секунды, в течение которых трубы испытывают попеременно то положительную, то отрицательную нагрузку.

Есть и другие причины, вызывающие гидроудар. Это воздушные пробки в трубопроводе, резкие повороты или сопряжения труб разных диаметров, резкие включения насоса. Любая преграда на пути скоростного потока жидкости, изменяет её объем и, как следствие – давление.

Что такое гидроудар в трубопроводе, причины возникновения

Гидроудар — это резкое повышение давления в системах транспортирующих жидкость, которое возникает при резком изменении скорости движения жидкости. Скачок давления может стать причиной разрушения некоторых элементов системы. Разрушения происходят, если превышен предел прочности соединения или материала.

Если говорить о наших домах и квартирах, гидроудары возникают в системах отопления и водоснабжения. В системах отопления частных домов — при старте или остановке циркуляционного насоса. Да, сам по себе он давления не создает. Но резкое ускорение или останов теплоносителя и является той нагрузкой, которая действует на стенки труб и близлежащие устройства. В системах отопления закрытого типа стоит расширительный бак. Он компенсирует гидроудар, если насос находится рядом. В этом случае дополнительные устройства могут и не понадобиться. Проверить необходимость установки компенсатора можно по манометру. Если стрелка не движется или движется едва заметно, все нормально.

Наиболее распространенная причина появления гидроудара — резкое закрытие крана

В централизованных системах отопления, гидроудар возникает при резком закрытии заслонки, когда быстро открывают краны для заполнения системы после ремонта/профилактики. По правилам надо делать это медленно и постепенно, но на практике случается иначе…

В водоснабжении гидроудар возникает даже при резком закрытии крана или другой запорной арматуры. Более выраженные «эффекты» получаем в завоздушенных системах. Вода при движении ударяется в воздушные пробки, что создает дополнительные ударные нагрузки. Мы можем при этом слышать щелчки или потрескивание. А если водопровод разведен пластиковыми трубами, во время эксплуатации можно заметить, как эти трубы сотрясаются. Так они реагируют на гидроудары. Вы, наверное, замечали, как дергается шланг в металлической оплетке. Причина та же — скачки давления. Рано или поздно они приведут к тому, что либо труба лопнет в самом слабом месте, либо соединение потечет (что более вероятно и чаще встречается).

Почему же раньше это явление не отмечалось? Потому что сейчас большая часть кранов имеют шаровую заслонку и поток перекрывается/открывается очень резко. Раньше краны были вентильного типа и заслонка опускалась медленно и постепенно.

Как же бороться с гидроударами в отоплении и водоснабжении? Можно, конечно, приучить обитателей квартиры или дома не крутить резко краны. Но стиральную или посудомоечную машину не научишь бережному отношению к трубам. И циркуляционный насос не замедлишь в процессе старта и останова. Поэтому в систему отопления или водоснабжения добавляют компенсаторы гидроударов. Их же называют гасителями, амортизаторами.

Устройство гидрокомпенсатора

Всего существует 2 типа гидрокомпенсаторов, каждый из которых делится еще на 2 подтипа: гидротолкатель (обычный или роликовый), гидроопора (обычная или для установки в рычаг или же коромысло). Конструкция будет зависеть от того, в тандеме с каким ГРМ будет работать деталь: DOHC или SOHC. В общем виде гидрокомпенсатор является гидравлической плунжерной системой в неразборном корпусе из металла. Основными элементами такой системы являются:

• Плунжерная пара (плунжер и втулка);
• Пружина плунжера;
• Обратный клапан (обычно подпружиненный шарик);
• Корпус.

Место установки гидрокомпенсаторов зависит от типа ГРМ. В случае DOHC это колодцы головки клапанов , а в SOHC это гнезда клапанного коромысла . Идеально работающий компенсатор препятствует возникновению зазоров на всем цикле работы ГРМ. Приставка «гидро» поставлена в названии неспроста, так как работа устройства зависит от изменений давления моторного масла. Не совсем правильно сравнивать гидрокомпенсатор с пружиной, однако в такой аналогии есть смысл. Предлагаем ознакомиться с двумя основными фазами работы устройства:

1. Клапан ГРМ закрыт. Так как кулачок распредвала не действует на компенсатор, пружина внутри его корпуса полностью разжата и максимально поднимает плунжер, прижав его к кулачку. Подплунжерное пространство при этом полностью заполняется моторным маслом и давления смазки внутри компенсатора уравнивается с давлением в масляной системе;
2. Клапан ГРМ открыт. Кулачок распредвала повернут в сторону компенсатора и оказывает на него максимальное воздействием. Пружина устройства подобрана так, чтобы ее усилия хватило на открытие клапана ГРМ. Излишки масла при этом проталкиваются обратно в смазочную систему.

Благодаря наличию верно подобранной пружины гидрокомпенсатор препятствует возникновению зазоров как в обеих указанных фазах, так и при переходе от одной фазы к другой, когда, например, клапан только начинает открываться или закрываться. Что важнее, компенсатор продолжает нормально работать даже при истирании кулачков, когда длина их отлива становится меньше нормальной. Проще говоря, устройство «выбирает» зазор руководствуясь не только тепловым расширением, но и износом элементов ГРМ.

Признаки стука гидрокомпенсаторов на горячую

Для автолюбителя очень важно знать, как понять, что стучит один или несколько гидрокомпенсаторов. Ведь его стук можно легко спутать с другими звуками при проблемах с пальцем поршня, вкладышами коленвала, распредвалом или прочих деталей внутри двигателя.

Стуку гидрокомпенсаторов на горячую можно диагностировать, открыв капот. Звуки начнут идти именно из-под клапанной крышки. Тональность звука специфическая, характерная ударам металлических деталей друг о друга. Некоторые сравнивают его со звуком, который издает стрекочущий кузнечик. Что характерно — стучание от неисправных компенсаторов происходит в два раза чаще, чем частота оборотов двигателя. Соответственно, при увеличении или снижении оборотов мотора звук стучания от гидриков будет вести себя соответственно. Под сброс газа будут слышны звуки как будто у вас не отрегулированы клапана.