Гидроудар в системе водоснабжения и отопления: суть угрозы, профилактика и защита
Гидроудар называют наиболее частой причиной аварийных ситуаций в трубопроводах, по которым циркулирует какая-либо жидкость. Гидроудар в системе водоснабжения представляет собой резкое и сильное повышение давление воды, спровоцированное стремительным изменением скорости ее течения. Первые признаки этого явления – стуки и щелчки, глухие удары, появления подтеков в местах соединения элементов водопроводной системы или текущие краны. Итог воздействия скачков давления - нарушение герметичности с разрушением трубопровода.
Причины возникновения
Зная, что такое гидроудар в системе водоснабжения, несложно выявить причины его появления. При этом следует различать отрицательные гидравлические удары и положительные. Первые происходят когда в участок трубопровода с резко пониженным давлением жидкости поступает вода с высоким давлением. Вторые, более опасные по своим последствиям, возникают при повышении давления из-за быстрого скачкообразного увеличения скорости ее течения или наоборот, останова. На практике это случается из-за:
- резких закрытий задвижек или кранов;
- включения или отключения насосного оборудования (включая ситуаций, связанных с перебоем подачи электрической энергии);
- воздушные пробки;
- наличия труб разного диаметра.
Стоит отметить, что с распространением шаровых конструкций вентилей и кранов износ водопроводов из-за ударных воздействий давления стал более значительным. В отличие от классической винтовой конструкции, шаровая требует значительно меньшего времени на открытие/закрытие запорной арматуры. Для этого достаточно сделать поворот рукоятки на 90 градусов одним движением руки. А это, конечно же, быстрее, чем несколько поворотов вентиля.
Вероятность гидравлического удара выше, чем больше длиннее трубопровод и больше потенциальный объем жидкости, которая может собраться перед запорной арматурой или в месте сужения труб.
Последствия гидравлических ударов
Любые инциденты с водопроводом сопряжены не только с материальным ущербом для него самого, но и расходами на устранение последствий воздействия воды находящиеся рядом предметы. Особенно, это усугубляется для трубопроводов с горячей водой и находящихся под большим давлением. В этих ситуациях возникает даже опасность для здоровья и жизни людей, домашних животных. Они могут быть ошпарены или травмированы. В частности, за данным негативным явлением может последовать следующее:
- разрушение трубных разводок;
- затопление жилых, административных и хозяйственных помещений;
- выход из строя насосного оборудования и запорной арматуры;
- порча мебели, бытовой техники, компьютеров и тому подобного;
- прекращение водоснабжения;
- разрушение конструкций зданий и сооружений (особенно зимой, за счет силы расширения при замораживании влаги);
- прекращение электрического снабжения;
- пожары из-за короткого замыкания электрической проводки.
Аварии на магистральных сетях могут стать причиной транспортных заторов, в зимний период гололедица, вызванная порывами, обычно полностью блокирует движение автомобилей на некоторое время.
Профилактика и защита
Профилактика и защита от гидравлических ударов основывается на двух вещах. Это правильная эксплуатация и непосредственно защита от гидроударов в системе водоснабжения. Первая прежде всего сводится к минимизации случаев мгновенного изменения скорости потока, за счет неправильных действий человека. Для этого все включения и выключения трубопровода должны производиться плавно, обеспечивая равномерное изменение давления в течение определенного периода времени. Также профилактические мероприятия включают в себя проверку системы на предмет протечек, регулярную замену и прочистку фильтров, проверку работоспособности элементов водопровода.
Технические средства защиты
Система должна быть максимально защищена от необдуманных действий человека, неправильной эксплуатации и несвоевременного и неполного обслуживания. Для этого существует ряд технических решений, позволяющих минимизировать последствия скачков давления жидкости в сетях водоснабжения и отопления и предотвратить их появление.
Замена труб
Для этого необходимо произвести ревизию всего трубопровода, старые стальные трубы следует заменить на современные из полимерных материалов. Они более надежны, практически не поддаются коррозии и служат дольше. При этом трубы нужно выбирать учитывая условия эксплуатации (давление и температура в сети) с небольшим запасом по параметрам. Для снижения скорости потока желательно выбрать изделия с максимально возможным для напора диаметром. Найти золотую середину.
Замена запорной арматуры
Замену шаровых кранов на вентильные можно назвать возврату к прошлому, но это позволит избежать резких перепадов давления независимо от того как открывается и закрывается запорная арматура. Необязательно менять все запирающие устройства, можно ограничиться только теми, что критичны для системы.
Монтаж амортизирующих элементов
Использование вставок из армированного пластика или каучука, способных растягиваться или сжиматься при скачках давления позволит уменьшить деформирующие воздействий на остальные части трубопровода. Стенки амортизаторов в отличии жестких труб при сжатии или расширении не деформируются и возвращаются в исходное состояние, принимая основную часть удара жидкости на себя. Для большинства систем достаточно участка протяженностью от 20 до 40 сантиметров.
Применение компенсаторов
Компенсаторы представляют собой цилиндрические емкости (перевернутый стакан) внутри которых находится пружина. Один конец ее упирается в верхнюю неподвижную часть перевернутого «стакана», а нижняя – в подвижный пластиковый диск. При увеличении давления в системе вода давит на диск сжимая пружину, при уменьшении сила упругости пружины компенсирует потерю давления.
Компенсирующая защита от гидроудара в системе водоснабжения также осуществляется с помощью гидроаккумуляторов. Это устройство представляет собой бак определенного объема разделенного на две части (с водой и воздухом) резиновой мембраной. В случае избыточного давления оно будет сбрасываться внутрь емкости за счет растяжения резиновой мембраны и уменьшения объема воздуха внутри бака.
Использование насосов с частотными преобразователями
Подобное насосное оборудование за счет автоматики позволяет обеспечить плавный запуск и остановку рабочих органов. Это дает возможность избежать стремительного повышения давления, являющегося причиной гидравлического удара. Частотный преобразователь регулирует и задает число вращений колеса насоса в единицу времени, за счет изменения частоты переменного тока, получаемого из электрической сети. Регулировка производится в автоматическом режиме в зависимости от значения параметров, передаваемых датчиками.
Защитные клапаны
Принцип работы данных устройств достаточно прост. При достижении значений давления в точках установки клапанов выше критических параметров, клапаны открываются и происходит сброс жидкости.
Они могут представлять собой автономные устройства открытие которых происходит за счет срабатывания механизмов или электронных датчиков, либо быть частью системы состоящей из множества датчиков и клапанов, управляемых компьютером.
Заключение
Скачки давления или гидравлические удары – это опасное явление, неотъемлемо связанное с эксплуатацией водопровода или отопительных систем. Минимизировать их количество и негативное воздействие можно с помощью профилактических мер и технических решений. Чтобы комплексно решить эту задачу, максимально предотвратить риски возникновения опасности для людей и материального ущерба, лучше обратиться к профессионалам.
