Квартирный гаситель гидравлических ударов. Зачем закруглён стояк горячей воды: правда о гидроударах и пластиковых трубах Компенсаторы гидроударов для трубопроводов

Гидравлический удар – резкий скачок давления в трубопроводе, причина которого быстрое изменение скорости потока воды. Положительный гидроудар возникает из-за резкого закрытия задвижки, а отрицательный гидроудар - из-за резкого открытия. Очень нежелателен для систем отопления и водоснабжения положительный гидроудар.

Последствиями могут стать – трещины в трубах, выход из строя насоса, теплообменника, счётчика воды, манометра и другого оборудования, работающего под давлением, и конечно прекращение водо- и теплоснабжения дома, затопление соседей в квартире с нижних этажей. Самое неприятное – разрыв трубопровода. Постоянное воздействие ударов может привести к разгерметизации даже нового водопровода.

Причины возникновения гидроудара

Резкое закрытие/открытие запорной арматуры
Наличие воздуха в трубах(необходимо стравливать воздух из системы)
Перебои в работе или выход из строя насоса
Ошибки при монтаже системы

В современной системе вместо резьбовых вентилей, которые предусматривают плавное перекрытие потока воды, чаще применяют шаровые краны , которые резко перекрывают систему. Они удобны и надёжны в использовании, но количество гидроударов возрастает с их использованием в системе.

Если система водоснабжения неправильно смонтирована, то гидроудары могут возникать и с использованием вентилей. Основная причина – резкие переходы в диаметре труб . Когда жидкость перемещается под давлением по трубе большого диаметра и доходит до места, где труба «сужается» - это тоже может стать причиной для возникновения проблем, так как любая преграда на пути жидкости, двигающейся со скоростью, изменяет её объём и, соответственно, давление. Также это относится к резким поворотам и изгибам трубопровода . Меньше всего от такого удара защищены трубопроводы с диаметром труб до 100 мм и разводкой на большие расстояния.

Гидравлический удар возникает и из-за образования воздушных пустот, особенно на изгибе трубы.

На нижеприведённом рисунке наглядно видно, что происходит с трубой при резко закрытом кране - гидроудар:

Способы предотвращения гидроударов

Защитить систему водоснабжения дома или квартиры можно по-разному:

Сначала необходимо осмотреть всю систему на предмет обнаружения протечек и вообще пригодности к эксплуатации, степени износа труб. Старые трубы лучше заменить на новые. Надёжность системы зависит от качества материалов и правильного монтажа.
Установка запорной арматуры вентильного типа. Плавно закрывать кран, чтобы давление в системе водоснабжения выравнивалась плавно.
Использование труб большего диаметра . Диаметр труб выбирайте более 100 мм. Чем больше диаметр труб, тем ниже скорость потока воды и соответственно гидроудар.
Избегайте длинных участков прокладки труб и без резких изгибов, тогда в них не будут образовываться воздушные пробки.
Не допускайте резкого перепада температур в водопроводной трубе. При проектировании дома необходимо учитывать, чтобы трубы шли по тем местам и помещениям, где перепад температуры будет минимален. Делать теплоизоляцию труб.
Постоянно выполняйте профилактику:

Проверяйте работу группы безопасности: манометра, воздухоотводчика, предохранительного клапана.
Регулярно проверяйте состояние фильтров, которые задерживают песок, ржавчину.

Используйте компенсаторное оборудование.

Компенсаторы и гасители гидроударов – специальные приспособления, которые способны принимать в себя часть жидкости из общей системы, когда возрастает давление, снижая его таким образом.

Если ваш дом снабжается водой из автономного источника при помощи насосного оборудования, то используйте гидроаккумулятор . Он входит в состав насосных станций и представляет собой бак с резиновой мембраной, куда при гидроударе будет сбрасываться излишняя вода до нормализации давления системы. Реле давления - элемент, который не спасёт от гидроудара, но отключит насос, когда вы перекроете кран, и давление превысит определённое значение. При этом надо учитывать, что выключение насоса не произойдёт мгновенно. Используйте насос с частотным преобразователем, который автоматически регулирует его работу и обеспечивает плавный пуск и остановку. Резкое повышение давления в системе, которое приводит к гидроудару, исключается.

В качестве амортизатора можно использовать трубу из эластичного пластика или термостойкого армированного каучука, который будет гасить энергию гидравлического удара.

Наиболее уязвимы для гидравлических ударов длинные трубопроводы, например, тёплый пол. Чтобы обезопасить такую систему, её оснащают термостатическим клапаном.

Термостат с суперзащитой . Иногда применяют термостат со спецзащитой от гидроудара. Подобные устройства имеют пружинный механизм, установленный между клапаном и термоголовкой. При избыточном давлении пружина срабатывает и не позволяет клапану полностью закрыться, как только мощность гидроудара снижается, клапан плавно закрывается. Устанавливают такой термостат строго по направлению стрелки на корпусе.

Схема устройства компенсатора гидроударов

На вышеприведённых схемах показаны примеры, как нужно правильно устанавливать компенсаторы. Они могут монтироваться горизонтально или вертикально, на коллекторах холодной и горячей воды или на любом участке трубопровода, ведущего к конечной точке потребления воды.

Здесь необходимо обратить внимание на то, что нельзя допускать застой воды у входа в компенсатор, иначе в системе могут начать размножаться бактерии. Поэтому инструкция не допускает его установку в верхней части стояка.

Согласно статистике, больше половины аварий на трубопроводах возникает не из-за коррозии или усталости материалов. Их причиной становятся гидроудары в системе водоснабжения. Но их вполне можно избежать, если сразу монтировать систему по всем правилам, и оснащать её специальными устройствами, гасящими ударную волну.

Перечисленные выше меры защиты будут более эффективными, если их применять комплексно, и всегда можно нейтролизовать неприятные последствия гидроудара и продлить срок эксплуатации труб и бытовой техники.

Полный прайс-лист на клапаны FAR в формате Excel вы можете скачать .

Описание

Явление "гидроудара" возникает в случае внезапного открытия или закрытия оборудования (привода смесительного крана, насоса и т. п.), которое приводит к появлению избыточного давления в системе. Компенсатор гидроударов FAR принимает "на себя" избыточное давление, сохраняя нормальные рабочие параметры для компонентов системы. Также его задачей является значительное снижение шума от вибрации, которая возникает в результате закрытия потребителя воды.

Характеристики

Присоединение - НР 1/2";
Максимальное давление - 50 бар;
Номинальное давление - 10 бар;
Максимальная рабочая температура - 100°C.

Конструкция

1. Верхняя часть корпуса - латунь CW617N;
2. Пружина - AISI 302;
3. Уплотнительное кольцо - EPDM;
4. Диск - пластик;
5. Нижняя часть корпуса - латунь CW617N;
6. Зажимное кольцо - латунь CW614N;
7. Уплотнение - EPDM.

Принцип работы

Уменьшение избыточного давления происходит посредством воздушной камеры и стальной пружины, соединенной с пластиковым диском, имеющим двойное уплотнение, которые поглощают большую часть избыточного давления.

В открытом положении потребителя давление в трубопроводе остается постоянным.

При закрытии потребителя давление в трубопроводе увеличивается, и компенсатор гидроударов FAR поглощает избыточное давление, обеспечивая защиту компонентов системы.

Установка

Устанавливая компенсатор гидроударов необходимо убедиться, что его расположение не создает областей, где может происходить застой воды, который приводит к размножению бактерий. Например, следует избегать установки компенсатора в верхней части стояка.

Размеры

(VT.CAR19.I) Мембранный гаситель гидроударов VT.CAR 19 предназначен для компенсации скачков давления, возникающих при резком открытии или закрытии запорной арматуры в квартирных системах водоснабжения. Устройство также играет роль расширительного бака, принимающего избыток объема воды, который возникает в трубах при естественном нагреве в отсутствие водоразбора. Компенсатор гидроударов VT.CAR 19 представляет собой миниатюрный бак из нержавеющей стали марки AISI 304L с внутренней разделительной мембраной из эластомера EPDM. Небольшие выпуклости на поверхности мембраны обеспечивают ее неплотное примыкание к корпусу и максимальную площадь контакта мембраны с транспортируемой средой. Емкость гасителя гидравлических ударов VT.CAR 19 – 0,162 л, заводская настройка давления в воздушной камере – 3,5 бара, максимальное рабочее давление в защищаемом квартирном водопроводе – 10 бар, предельное давление при гидроударе – 20 бар, максимальная рабочая температура – 100 °С. Диаметр присоединительной резьбы – 1/2". Размеры (высота х диаметр) изделия – 112 х 88, мм. Заводская настройка обеспечивает защиту трубопроводов с номинальным рабочим давлением 3 бара. При использовании компенсатора в системах с другими параметрами следует перенастроить бак таким образом, чтобы давление в воздушной камере превышало номинальное на 0,5 бара.

Общие сведения о гидравлическом ударе

Гидравлический удар – это скачкообразное изменение давление жидкости, протекающей в напорном трубопроводе, возникающее при резком изменении скорости потока. В более развернутом смысле, гидравлический удар представляет собой быстротечное чередование «скачков» и «провалов» давления, сопровождающееся деформацией жидкости и стенок трубы, а также акустическим эффектом, похожим на удар молотком по стальной трубе. При слабых гидравлических ударах звук проявляется в виде «металлических» щелчков, однако даже при таких, казалось бы, незначительных ударах давление в трубопроводе может возрастать весьма значительно.

Стадии гидравлического удара можно проиллюстрироват ь на следующем примере (рис.1 ): пусть на конце квартирного трубопровода, присоединенного к домовому стояку, установлен однорычажный кран или смеситель (именно такие смесители позволяют относительно быстро перекрывать поток).

Рис.1. Стадии гидравлического удара

При перекрытии крана происходят следующие процессы:

Пока кран открыт, жидкость движется по квартирному трубопроводу со скоростью «ν ». При этом в стояке и квартирном трубопроводе давление одинаковое (p ).
При перекрытии крана и резком торможении потока кинетическая энергия потока переходит в работу деформации стенок трубы и жидкости. Стенки трубы растягиваются, а жидкость сжимается, что ведет к увеличению давления на величинуΔp (ударное давление). Зона, в которой произошло увеличение давления называется зоной сжатия ударной волной, а ее крайнее сечение называется фронтом ударной волны. Фронт ударной волны распространяется в сторону стояка со скоростью «с». Здесь хотелось бы отметить, что допущение о несжимаемости воды, принимаемое при гидравлических расчетах, в данном случае не применяется, т.к. реальная вода – сжимаемая жидкость, имеющая коэффициент объемного сжатия 4,9х10 -10 1/Па. То есть при давлении 20 400 бар (2040 МПа) объем воды уменьшается в два раза.
Когда фронт ударной волны дойдет до стояка, вся жидкость в квартирном трубопроводе окажется сжатой, а стенки квартирного трубопровода – растянутыми.
Объем жидкости в домовой системе гораздо больше, чем в квартирной разводке, поэтому, когда фронт ударной волны доходит до стояка, избыточное давление жидкости большей частью сглаживается за счет расширения сечения и включения в работу общего объема жидкости в домовой системе. Давление в квартирном трубопроводе начинает выравниваться со стояковым давлением. Но при этом квартирный трубопровод за счет упругости материала стенок восстанавливает свое первоначальное сечение, сжимая жидкость и выдавливая ее в стояк. Зона снятия деформации со стенок трубопровода распространяется к крану со скоростью «с ».
В момент, когда давление в квартирном трубопроводе будет равно первоначальному, также как и скорость жидкости, направление потока будет обратное («нулевая точка»).
Теперь жидкость в трубопроводе со скоростью «ν » стремится «оторваться» от крана. Возникает «зона разряжения ударной волны». В этой зоне скорость потока нулевая, а давление жидкости становится ниже первоначального, что приводит к сжатию стенок трубы (уменьшению диаметра). Фронт зоны разряжения передвигается к стояку со скоростью «с ». При значительной первоначальной скорости потока разряжение в трубе может привести к снижению давления ниже атмосферного, а также к нарушению неразрывности потока (кавитации). В этом случае в трубопроводе около крана появляется кавитационный пузырь, схлопывание которого приводит к тому, что давление жидкости в зоне отраженной ударной волны становится больше, чем этот же показатель в прямой ударной волне.
При достижении фронта сжатия ударной волны стояка скорость потока в квартирном трубопроводе нулевая, а давление жидкости – ниже первоначального и ниже, чем давление в стояке. Стенки трубопровода сжаты.
Перепад давлений между жидкостью в стояке и квартирном трубопроводе вызывает поступление жидкости в квартирный трубопровод и выравниванию давлений до первоначального значения. В связи с этим стенки трубы также начинают приобретать первоначальные очертания. Так образовывается отраженная ударная волна, и циклы снова повторяются до полного угасания. При этом промежуток времени, в течение которого проходят все стадии и циклы гидравлического удара, не превышает, как правило, 0,001–0,06 с. Количество циклов может быть различным и зависит от характеристик системы.

На рис. 2 стадии гидравлического удара показаны в графическом виде.

Рис. 2. Графики изменения давления при гидравлическом ударе.

График на рис. 2а показывает развитие гидравлического удара, когда давление жидкости в зоне разряжения ударной волны не падает ниже атмосферного (линия 0).

График на рис. 2б отображает ударную волну, зона разряжения которой находится ниже атмосферного давления, но гидравлическая сплошность среды не нарушается. В этом случае давление жидкости в зоне разряжения ниже атмосферного, но эффект кавитации не наблюдается.

График на рис.2в отображает случай, когда нарушается гидравлическая неразрывность потока, то есть образуется кавитационная зона, последующее схлопывание которой приводит к возрастанию давления в отраженной ударной волне.

Разновидности гидравлических ударов и основные расчетные положения

В зависимости от скорости, с которой происходит закрытие запорного органа на трубопроводе, гидравлический удар может быть «прямым» и непрямым». «Прямым» называется удар, при котором перекрытие потока происходит за время меньшее, чем период удара, то есть выполняется условие:

Т 3 ≤ 2L/c,

где Т 3 – время закрытия запорного органа, с; L – длина трубопровода от запорного устройства до точки, в которой поддерживается постоянное давление (в квартире – до стояка), м; с – скорость ударной волны, м/с.

В противном случае гидравлический удар называется непрямым. При непрямом ударе скачок давления значительно меньше по величине, так как часть энергии потока демпфируется частичной утечкой через запорный орган.

В зависимости от степени перекрытия потока гидравлический удар может быть полным и неполным. Полным является удар, при котором запорный орган полностью перекрывает поток. Если же этого не происходит, то есть часть потока продолжает протекать через запорный орган, то гидравлический удар будет неполным. В этом случае расчетной скоростью для определения величины гидравлического удара станет разница скоростей потока до и после перекрытия. Величину повышения давления при прямом полном гидравлическом ударе можно определить по формуле Н.Е. Жуковского (в западной технической литературе формула приписывается Alievi и Michaud):

Δp = ρ · ν · c, Па ,

где ρ – плотность транспортируемой жидкости, кг/м 3 ; ν – скорость транспортируемой жидкости до момента внезапного торможения, м/с; с – скорость распространения ударной волны, м/с.

В свою очередь скорость распространения ударной волны с определяется по формуле:

где c 0 - скорость распространения звука в жидкости (для воды – 1425 м/с, для других жидкостей можно принимать по табл. 1 ); D – диаметр трубопровода, м; δ – толщина стенки трубы, м; Е ж – объемный модуль упругости жидкости (можно принимать по табл. 2 ), Па; Е ст – модуль упругости материала стенок трубы, Па (можно принимать по табл. 3 ).

Таблица 1. Характеристики жидкостей

Таблица 2. Характеристики материалов стенок труб

Если учесть, что скорость движения воды в квартирных системах не должна превышать 3 м/с (п.7.6. СНиП 2.04.01), то для трубопроводов из различных материалов можно вычислить величину повышения давления при возможном прямом полном гидравлическом ударе. Такие сводные данные по некоторым трубам представлены в табл. 3 .

Таблица 3. Повышение давление при гидравлическом ударе при скорости потока 3 м/с

Материал и габариты труб	Скорость ударной волны, м/с	Δр , бар
Металлополимер






Полиэтилен







Полипропилен



















Сталь (ВГП нормальные трубы)

При непрямом гидравлическом ударе повышение давления рассчитывается по формуле:

В табл. 4 приведено среднее время срабатывания основной квартирной арматуры. Для каждого типа этой арматуры рассчитана длина трубопровода, более которой гидравлический удар перестает быть прямым.

Таблица 4. Длина участка прямого удара для водозапорной арматуры

Тип квартирной арматуры	Время срабатывания, с	Длина участка прямого удара, м
Тип квартирной арматуры	Время срабатывания, с	Для неметаллического трубопровода	Для металлического трубопровода
Рычажный кран или смеситель
Душевой переключатель (дивертер)
Электромагнитный клапан стиральной машины
Электромагнитный клапан посудомоечной машины
Электромагнитный клапан системы защиты от протечек (1/2")
Заливной клапан унитаза

Возможные последствия гидравлических ударов

В квартирных сетях возникновение гидравлических ударов, конечно, не влечет таких масштабных разрушительных последствий, как на магистральных трубопроводах большого диаметра. Однако и здесь они могут доставить массу хлопот и убытков, если не учитывать возможность их появления.

Периодически повторяющиеся гидравлические удары в квартирной трубной разводке могут стать причиной следующих неприятностей:

– сокращение срока службы трубопроводов. Нормативный срок службы внутренних трубопроводов определяется по совокупности характеристик (температура, давление, время), в которых эксплуатируется труба. Даже столь кратковременные, но часто повторяющиеся, знакопеременные скачки и провалы давления, происходящие при гидравлическом ударе, существенно искажают картину эксплуатационног о режима трубопровода, сокращая срок его безаварийной эксплуатации. В большей степени это относится к полимерным и многослойным трубопроводам;

– выдавливание прокладок и уплотнителей в арматуре и соединителях трубопроводов. Этому подвержены такие элементы, как поршневые редукторы давления, шаровые краны, вентили и смесители с резиновыми сальниковыми кольцами, уплотнительные кольца обжимных и пресс-соединител ей, а также кольца полусгонов («американок»). В квартирных водосчетчиках выдавливание уплотнительного кольца между измерительной камерой и счетным механизмом может привести к попаданию воды в счетный механизм (рис.3);

Рис. 3 . Попадание воды в счетный механизм водосчетчика в результате выдавливания прокладки

– даже однократный гидравлический удар может полностью вывести из строя контрольно-измер ительные приборы, установленные в квартире. Например, изгиб стрелки манометра от взаимодействия с ограничительным штифтом – явный признак имевшего место гидравлического удара (рис. 4);

Рис. 4. Характерное повреждение манометра гидравлическим ударом

– каждый гидроудар в квартирном трубопроводе из полимерных материалов, выполненном на обжимных, прессовых или надвижных соединителях, неизбежно приводит к микроскопическом у «сползанию» соединителя с трубопровода. В конце концов, может наступить момент, когда очередной гидроудар станет критическим – труба полностью «выползет» из соединителя (рис. 5);

Рис. 5. Нарушение обжимного соединения МПТ в результате воздействия гидроудара

– кавитационные явления, которые могут сопровождать гидравлический удар, нередко являются причиной появления каверн в золотнике и корпусе запорной арматуры. Схлопывание вакуумных пузырьков при кавитации просто «выгрызает» куски металла с поверхности, на которой они образуются. В результате золотник перестает выполнять свою функцию, то есть, герметичность запорного органа нарушается. Да и корпус такой арматуры очень быстро выйдет из строя (рис. 6);

Рис. 6. Кавитационное разрушение внутренней поверхности сгона перед электромагнитным клапаном

– особую опасность для квартирных трубопроводов, выполненных из многослойных труб, представляет зона разряжения ударной волны при гидравлическом ударе. При клеевом слое низкого качества или наличии непроклеенных участков, образующийся в трубе вакуум отрывает внутренний слой трубы, заставляя его «схлопываться» (рис.7, 8).

Рис. 7. Многослойная полипропиленовая труба, пострадавшая от гидравлического удара

Рис. 8. «Схлопнувшаяся» металлополимерна я труба

При частичном схлопывании труба будет продолжать выполнять свою функцию, но с гораздо большим гидравлическим сопротивлением. Однако может произойти и полное схлопывание – в этом случае труба будет перекрыта своим же внутренним слоем. К сожалению, ГОСТ 53630-2009 «Трубы напорные многослойные» не требует проведения испытания образцов труб при внутреннем давлении ниже атмосферного. Однако ряд производителей, зная о подобной проблеме, включают в технические условия обязательный пункт о проверке трубы под разряжением. В частности, каждый рулон многослойных труб VALTEC подключается к вакуумному насосу, доводящему абсолютное давление в трубе до 0,2 атм (–0,8 бар избыточного). После чего с помощью компрессора через трубу прогоняется пенополистирольн ый шарик с диаметром, чуть меньшим проектного внутреннего диаметра трубы. Рулоны, через которые шарик не смог пройти, беспощадно бракуются и уничтожаются;

– еще одна опасность подстерегает при гидравлическом ударе внутренние трубопроводы горячего водоснабжения. Как известно, температура кипения воды находится в тесной зависимости от давления (табл. 5 ).

Таблица 5. Зависимость температуры кипения воды от давления

Если, допустим, в квартирный трубопровод поступает горячая вода с температурой 70 °С, а в зоне разрежения гидроудара давление снижается до абсолютного значения 0,3 атм, то в этой зоне вода превратится в пар. Учитывая, что объем пара при нормальных условиях почти в 1200 раз больше объема такой же массы воды, следует ожидать, что данное явление может привести к еще большему росту давления в зоне сжатия ударной волны.

Способы защиты от гидроударов в квартирных системах

Самым действенным и надежным способом защиты от гидравлического удара является увеличение времени перекрытия потока запорным органом. Именно этот способ используется на магистральных трубопроводах. Плавное закрытие задвижки не вызывает никаких разрушительных возмущений в потоке и позволяет избавиться от необходимости установки громоздких и дорогих демпфирующих устройств. В квартирных системах такой способ не всегда приемлем, т.к. в наш обиход прочно вошли и «однорукие» рычажные смесители, электромагнитные клапаны бытовой техники, и прочая арматура, способная перекрыть поток в короткий промежуток времени. В связи с этим квартирные инженерные системы уже на стадии проекта должны обязательно проектироваться с учетом опасности возникновения гидроудара. Конструктивные мероприятия, такие как использование эластичных вставок, компенсационных петель и расширителей, широкого распространения не получили. Наибольшей популярностью в настоящее время пользуется специально разработанная для этой цели арматура – пневматические (поршневые, рис. 9а, и мембранные, рис. 9б) или пружинные (рис.9в) гасители гидроударов.

Рис. 9. Типы гасителей гидроударов

В пневматических гасителе кинетическая энергия потока жидкости гасится энергией сжатия воздуха, давление которого изменяется по адиабате с показателем К = 1,4. Объем воздушной камеры пневматического гасителя определяется из выражения:

где P 0 – начальное давление в воздушной камере, Р К – конечное (предельное) давление в воздушной камере. В приведенной формуле левая часть представляет собой выражение для кинетической энергии потока жидкости, а правая – энергии сжатия воздуха.

Параметры пружин для пружинных компенсаторов находят из выражения:

где D пр – средний диаметр пружины, I – число витков пружины, G – модуль сдвига, F к – конечная сила, действующая на пружину, F 0 – начальная сила, действующая на пружину.

В среде проектировщиков и монтажников бытует мнение, что обратные клапаны и редукторы давления тоже обладают способностью к гашению гидроударов.

Обратные клапаны, действительно, отсекая часть трубопровода в момент резкого перекрытия потока, уменьшают расчетную длину трубопровода, превращая прямой удар в непрямой, меньшей энергии. Однако, резко закрываясь под воздействием стадии сжатия ударной волны, клапан сам превращается в причину гидроудара в трубопроводе, расположенном до него. В стадии разряжения клапан снова открывается, причем, в зависимости от соотношения длин труб до клапана и после него, может настать такой момент, когда ударные волны двух участков сложатся, усилив скачок давления. Поршневые редукторы давления не могут служить гасителями гидравлических ударов в силу своей высокой инерционности – из-за работы сил трения в уплотнителях поршней, они просто не успевают отреагировать на мгновенное изменение давления. Кроме того, такие редукторы сами нуждаются в защите от гидроударов, вызывающих выдавливание уплотнительных колец из гнезд поршней.

Способностью частично поглощать энергию гидроударов обладают мембранные редукторы давления, однако они рассчитаны совсем на другие силовые воздействия, поэтому работа по гашению частых гидроударов быстро выведет их из строя. Кроме того, резкое перекрытие редуктора при ударной волне приводит, как в случае с обратным клапаном, к возникновению ударной волны на участке до редуктора, не защищенном мембраной.

Помимо всего прочего, квартирные гасители гидроударов кроме выполнения своей основной задачи выполняют еще несколько функций, немаловажных для безопасной эксплуатации квартирных трубопроводов. Эти функции будут рассмотрены на примере мембранного гасителя гидроударов VALTEC VT.CAR19 (рис. 10).

Гаситель гидроударов VT.CAR19

Рис. 10. Гаситель гидроударов VALTEC VT.CAR19

Квартирный гаситель гидроударов VALTEC VT.CAR19 конструктивно состоит (рис. 11) из шаровидного корпуса, выполненного из нержавеющей стали AISI 304L (1 ), с завальцованной мембраной из EPDM (2 ). Благодаря небольшим выпуклостям на поверхности мембраны обеспечиваются ее неплотное примыкание к корпусу и максимальная площадь контакта мембраны с транспортируемой средой. Воздушная камера гасителя находится под заводским давлением 3,5 бара, что обеспечивает защиту квартирных трубопроводов, давление в которых не превышает 3 бар. Гаситель может защищать и трубопроводы с рабочим давлением до 10 бар, но в этом случае необходимо с помощью насоса, присоединяемого к ниппелю (3 ) увеличить давление в воздушной камере до значения 10,5 бара. В случае, когда рабочее давление в квартирной сети ниже 3 бар, рекомендуется через ниппель (3 ) выпустить часть воздуха из камеры до значения Рраб + 0,5 бар.

Рис.11. Конструкция гасителя VALTEC VT.CAR19

Технические характеристики и габаритные размеры гасителя приведены в табл. 6 .

Таблица 6. Технические характеристики VALTEC VT.CAR19

Наименование характеристики		Значение
Рабочий объем
Заводское значение предварительного давления в воздушной камере
Максимальное давление при гидроударе

Максимальное рабочее давление в защищаемом квартирном трубопроводе
Диапазон температур рабочей среды

Размеры (см. эскиз):
Н – высота
O – диаметр
G – присоединительна я резьба
Материал:
	Нержавеющая сталь AISI 304L
Мембрана

Гаситель способен защищать трубопроводы от гидроударов, давление при которых возрастает до 20 бар, поэтому перед установкой гасителя необходимо проверить, какой величины гидравлический удар может произойти в конкретном квартирном трубопроводе. Расчет возможного давления при гидроударе Ргу можно рассчитать по формуле:

, бар.

Отношение Eводы/Ест для трубопроводов из разных материалов принимается по табл. 2 .

Надежно защищая квартирные трубопроводы от гидроударов, гаситель VT.CAR19 в силу своих конструктивных особенностей способен воспринимать излишек воды, образующийся при нагревании поступившей холодной воды в период перерыва в водопользовании. Например, если в квартиру, оборудованную на вводе редуктором или обратным клапаном поступила вода с температурой +5°С, и за ночь она нагрелась до 25°С (обычная температура воздуха в санузле), то давление в отсеченном участке трубопровода возрастет на:

ΔP = β t ·Δt/β v = 0,00015 · (25 – 5) / 4,9 · 10 –9 = 61,2 бара.

В приведенной формуле β t – коэффициент температурного расширения воды, а β v – коэффициент объемного сжатия воды (величина, обратная модулю упругости). Формула не учитывает температурное расширение материала самой трубы, но практика показывает, что каждый градус повышения температуры воды в трубопроводе повышает давление от 2 до 2,5 бара.

Здесь-то и востребуется вторая функция мембранного гасителя гидроударов. Приняв в себя часть воды из нагревающегося трубопровода, он избавит его от чрезмерной нагрузки и поможет избежать аварийной ситуации. В табл. 7 приведены предельные длины трубопроводов, защищаемые гасителем VT.CAR19 от температурного расширения жидкости.

Таблица 7. Предельная длина трубопроводов, защищаемых от температурного расширения (при ΔТ = 20°C)

Что касается квартирных трубопроводов горячего водоснабжения, то и здесь гаситель VT.CAR19 выполняет важную задачу по предотвращению вскипания воды в зоне разряжения ударной волны. Поглощая энергию гидравлического удара, гаситель ликвидирует и эту опасность.

Наибольшая эффективность гасителя гидроударов достигается при его установке непосредственно перед защищаемой арматурой. В этом случае возможность появления гидроудара полностью исключается (рис. 12).

Рис. 12. Установка гасителей непосредственно перед защищаемыми приборами

В квартирных системах, где трубопроводы не имеют значительной протяженности, допускается устанавливать один гаситель на группу приборов. В этом случае следует проверить, чтобы общая длина защищаемых одним гасителем участков трубопроводов не превышала значений, изложенных в табл. 8 .

Таблица 8. Длина защищаемых одним гасителем участков трубопроводов

При превышении указанных в таблице значений необходимо устанавливать не один, а несколько гасителей. В случае, когда расчетное давление при гидравлическом ударе превышает максимально допустимое давление для данного гасителя (20 бар для VT.CAR19), следует выбрать другой тип прибора с более высокими прочностными характеристиками.

В соответствии с п.7.1.4. СП 30.13330.2012 «Внутренний водопровод и канализация зданий», положения которого вступили в силу с 1 января 2013 года, конструкция водоразборной и запорной арматуры должна обеспечивать плавное открывание и закрывание потока воды. Но это требование навряд ли будет выполняться, т.к. торговля предлагает жильцам огромный ассортимент арматуры и приборов, в которых плавное регулирование невозможно. Учитывая это, ведущие проектные и строительные организации нашей страны уже сейчас предусматривают в проектах установку квартирных гасителей гидравлических ударов. Например, ДСК-1 города Москвы перестраивает производство на выполнение узлов ввода квартирного водопровода по схеме, отображенной на рис. 13.

Рис. 13. Узел квартирного ввода водопровода

В последнее время все чаще появляются сообщения о разрушении некоторых элементов системы отопления или водопровода. Причина поломки — гидроудар. Спасает от подобных неприятностей компенсатор (гаситель) гидроудара. Что это за устройство такое, как и где его устанавливать — читайте в этой статье.

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 . 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.

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.

Компенсатор гидроудара — небольшое устройство, но картину меняет значительно

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.

Компенсатор гидроударов имеет небольшие размеры, в корпус может поместиться лишь небольшое количество воды (менее 200 мл обычно). Устанавливается он в непосредственной близости перед источником появления гидроудара: шаровым краном, водяной гребенкой, на шланге к стиральной или посудомоечной машине, после циркуляционного насоса, на гребенке теплого пола.

Крепить его можно в любом положении: вверх, вниз, в сторону. Для мембранных моделей только важно, чтобы был свободный доступ к ниппелю. Независимо от конструкции, не рекомендуется ставить устройство на длинных отводках от магистрали. Подводящий отрезок трубы должен быть максимально коротким.

При выборе обратите внимание на максимальное рабочее и компенсируемое давление. Второй момент — диаметр подключения. Обычно это 1/2 дюйма, но есть и на 3/4 и дюймовые.

При подключении стиральной и/или посудомоечной машины на шланг устанавливается тройник. Один свободный выход тройника идет на машину, на второй устанавливают компенсатор гидроудара.

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.

Компенсатор гидроудара — небольшое устройство (сравнение с латунным шаровым краном)

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 . 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.

Производители, характеристики, цены

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

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

Жители новостроек, принимая квартиры, с удивлением обнаруживают «бублики» - петли на пластиковых стояках горячей воды под потолком. Одни просто прячут за гипсокартонный короб, другие требуют объяснений. Зачем труба закруглена? Так застройщик пытается застраховать жильцов от разрыва труб. Удалять бублики нельзя, но можно заменить более эстетичным вариантом.

Что такое гидроудар и почему его боятся

Гидроудар - резкий и очень сильный скачок давления в трубах. Способен разорвать соединения и сами трубы, сорвать вентили и устроить потоп. Небольшие гидроудары действуют постепенно, раз за разом выдавливая прокладки, медленно, но верно деформируя и уничтожая микротравмами трубы водоснабжения и отопления.

Внешне слабые гидроудары распознаются как вибрация по трубе, гул, хлопки, щелчки или другие посторонние звуки, которые особенно раздражают жильцов, чьи соседи встают раньше или ложатся позже.

Как возникает гидроудар?

Это явление, когда в одном участке трубы вода уже остановилась, а сзади на неё напирают продолжающие течь массы:

при резком перекрытии водотока;
при резком запуске насоса.

В системе отопления гидроудар провоцируют воздушные пробки.

Факторы риска

От чего зависит сила гидроудара:

От того, насколько резко произошёл запор или запуск водотока.
Объёма воды в трубах и, соответственно, их размера.
Скорости движения жидкости и её напора.
Материала труб.

Формула
Частота ударной волны = 2 длины трубы / скорость распространения удара в конкретном материале.

Скорость волны в пластике - 300-500 м/с. Для сравнения, в стали - 900-1300, а в чугуне 1000-1200 м/с. Из этого следует, что в пластике удар будет сильнее, а вот чугунные подводки фактически гасят гидроудар.

Что происходит с трубой?

Ничего хорошего: её распирает вширь, в длину она укорачивается. Под напором труба вполне может лопнуть. Чаще страдают смесители и соединительные колена: швы расходятся, прокладки смещаются или разрываются, начинается течь.

Из воспоминаний слесаря
Я вот третий десяток в сантехническом мире, но видел по-настоящему гидроудар только один раз (1994 г.) в элеваторном узле <…>. Гидроудар - это когда стрелка <…> улетает в одну секунду с 8 bar до 60.

Страшнее всего гидроудар в элеваторном узле, у насосной станции и других общедомовых коммуникациях. В гораздо меньшей степени колебаниям подвержены трубы в квартирах, однако стоит понимать, что сечение современных стояков уже (напор, соответственно, выше), чем у советских стальных, а материал более мобилен и менее вынослив. Прежде всего, опасность представляют горячие стояки - под нагревом материалы расширяются сильнее.

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

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.

(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.

Как установить

Общие правила:

амортизатор устанавливается на определённой длине трубы (например, под потолком каждого нечётного этажа);
лучший вариант - когда компенсатор стоит перед вентилем, краном, клапаном бытовой техники, кранов и др. потребителями;
допустимо также располагать компенсатор после отводов коллектора (т. е. после обратных клапанов) в квартире (см. ниже фото из блога С. Савицкого «Идеи для ремонта»);
если размещается редуктор, компенсатор следует после него;
компенсатор обязательно располагается непосредственно на трубе или на угловом переходе, а не на её тупиковом отводке (см. фото ниже);
шунт устанавливается строго по направлению тока воды;
регулятор или клапан ставится у контроллера и подключается к нему.

Хорошо, разобрались с трубами и стояками. А что делать, если в доме стоит электрический накопительный водонагреватель или газовая «колонка»? Первые, как правило, оборудованы собственными защитными клапанами. В случае же «колонки» или любого другого проточного водонагревателя компенсатор нужно размещать после агрегата - это продлит жизнь его шлангам и сальникам.