Воден чук във водоснабдителната и отоплителната система: причини + превантивни мерки

Един от основните проблеми при експлоатацията на автономни системи за отопление и водоснабдяване е падането на налягането.Хидравличният удар във водоснабдителната и водната отоплителна система в резултат на тази внезапна промяна може да причини сериозни щети. Той трябва да бъде предупреден, не сте ли съгласни?

Ще ви кажем как да предотвратите явлението и да неутрализирате негативните му последици, като осигурите непрекъсната работа на веригите. Тук ще научите какви методи се използват за премахване на хидравличен удар в системи, които транспортират вода до кранове и отоплителни уреди.

Статията, представена за преглед, разглежда подробно природата на водния чук. Изброени са превантивните мерки за предотвратяване на възникването на опасна ситуация. За визуално разбиране на тази трудна тема са приложени диаграми, фото илюстрации и видеоклипове.

Какво е воден чук?

Водният удар е краткотраен, но значителен скок на налягането в пълна с течност система. Това явление възниква, когато поток от течност се сблъска с препятствие, което се появява на пътя му. Типични примери за възникване на такива препятствия включват внезапно затваряне на спирателни вентили, внезапно спиране на помпата, въздушен шлюз и др.

След като се натъкне на препятствие, водният поток по инерция продължава да тече със скоростта, с която се е движил преди появата на препятствието.Първите слоеве в контакт с препятствието се уплътняват със същата скорост поради пристигането на следващите слоеве.

Поради постоянното инжектиране на нови слоеве поток, налягането бързо се увеличава и течността "търси" начин да изхвърли своята част, за да я изпразни.

Подобна ситуация възниква почти винаги, когато потокът се счупи сферичен кран или клапан. На пръв поглед явлението може да изглежда безобидно. Ето защо много собственици не му обръщат много внимание.

Но всъщност, ако се открият предпоставките за предстоящ дефект в тръбите и фитингите, струва си да го елиминирате възможно най-бързо. В крайна сметка, поради воден чук, се появяват разцепвания и пукнатини в отоплителната система, както и повреда на оборудването.

Този сериозен проблем може да бъде предшестван от щракания и удари, както и външен шум във водопроводните тръби, придружен от характерно „ръмжене“.

Щракането се получава предимно на места, където по-големите тръби са свързани с по-малки тръби. Водата, преминаваща по вътрешните им стени, среща препятствие, макар и непълно, но все пак препятствие.

Редовната поява на воден удар влияе негативно върху работата на системата, като значително намалява нейния експлоатационен живот

В случай на авария следното може да пострада от ефекта на водния чук:

• оборудване (нарушава се херметичността на тръбопроводите и се разрушават нагревателните устройства);
• Имот (водата, изтичаща от повредена мрежа, ще наводни дома и ще доведе до повреда на мебелите);
• домакинство (ако се появи нарушение в отоплителната система, има опасност от сериозни термични изгаряния).

Според статистиката „лъвският дял“ от авариите на тръбопроводите, възлизащи на около 60%, се дължат на воден удар. По-често отрицателните последици от този ефект могат да се наблюдават при износени тръби, покрити с корозия.

Последствията от редовните хидродинамични удари могат да бъдат непредсказуеми, а най-често срещаният сред тях е пробив

Това причинява най-много проблеми на дългите тръбопроводи, например при инсталиране "топъл под", по чиито контури циркулира течност, нагрята до определена температура.

Степента на увреждане до голяма степен зависи от местоположението на препятствието: ако е в началото на дълъг тръбопровод, количеството на повишеното налягане ще бъде незначително, но ако в края, ще бъде много по-високо.

Най-често ефектът възниква, когато при полагане на отоплителната система са използвани тръби с различни диаметри. Ако тръбите с „различни размери“ не са доведени до общ „знаменател“ с помощта на адаптери, повишаването на налягането в отоплителната система е неизбежно. В тази ситуация, за да се защити системата, веригата е оборудвана със специален клапан - термостат.

Причини за воден удар

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

В къщи, където инженерните комуникации са били лошо проектирани и оборудвани, често можете да чуете характерно потупване и щракане в тръбопровода.

Те са външна проява на хидравличен удар и възникват, когато циркулацията на флуида в затворена система внезапно спре и след това движението му също внезапно се възобнови.

Естествените препятствия на тръбопровода често са въздушни джобове, преходници от по-голям към по-малък диаметър или инсталирани спирателни вентили

Ако на пътя на водния поток, движещ се с определена скорост, се появи препятствие, скоростта му на движение се забавя и обемът продължава да се увеличава. Не намирайки изход, той образува обратна вълна, която, сблъсквайки се с основното водно тяло, повишава налягането в системата. Понякога може да достигне праг от 20 Atm.

Поради стегнатостта на магистралата, натрупаният обем няма къде да отиде, но мощната енергия все още се стреми да намери изход във външната среда. Силата на удара в резултат на такъв сблъсък създава опасност от разкъсване на тръбата, която няма достатъчна граница на безопасност.

Поради тази причина за оборудването на системата е необходимо да се използват безшевни водопроводни и газови тръби, адаптирани за водопроводни мрежи, които отговарят на GOST 3262-75, или металопластични аналози под налягане, произведени в съответствие с GOST 18599.

От постоянното въздействие на водната енергия, както самият тръбопровод, така и твърдите елементи на системата постепенно или бързо ще започнат да се срутват

Основните фактори, които провокират появата на воден удар в тръбите, са:

• прекъсвания в работата или повреда на циркулационната помпа;
• наличие на въздух в затворена верига на системата;
• прекъсване на захранването;
• в случай на внезапно затваряне на спирателни вентили.

Може да възникне краткотрайно повишаване на налягането в затворена верига поради инжектиране на течност над предписаната норма, ако при включване на помпата работното колело започне да се движи с високи скорости.

Наскоро, по време на подредбата автономна отоплителна система Вместо стари кранове и шибъри все повече се използват сферични кранове, чийто дизайн не осигурява безпроблемна работа.

Способността им да имат бързодействащ ефект има обратна страна, тъй като е една от най-честите причини за воден удар.

Ако въздухът не се освободи от системата при стартиране на системата, когато сферичният кран се отвори, възниква сблъсък на въздух с практически несвиваема течност

По отношение на безопасността винтовите кранове са по-предпочитани, тъй като поради постепенното развиване на буксите осигуряват плавно отваряне/затваряне на спирателните кранове.

Подобна ситуация възниква, когато въздухът не се освобождава от веригата преди стартиране на системата. Когато кранът се отвори, водата се натъква на въздушна тапа, която в затворена система действа като вид пневматичен амортисьор.

Как да избегнем проблема?

Правилната защита на тръбопроводната система за водоснабдяване ще помогне за намаляване на интензивността и неутрализиране на влиянието на свръхналягането.

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

За да се предотврати създаването на свръхналягане от еднократен и постоянен характер, както в отделен участък от веригата, така и в цялата система като цяло, се използват редица основни мерки.

Опция 1. Плавно изключване на системата

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

Факт е, че енергията на хидравличния удар, дължаща се на еластичността на стените на тръбата, не действа с цялата си сила едновременно. Поради компенсирането на еластичните деформации, той се разделя на няколко интервала от време.

Следователно, при еднаква обща сила на удара, силата на удара в определен момент ще бъде значително намалена. Чрез плавно включване процесът на натрупване на налягане може да се удължи във времето, като се минимизират значителните щети на системата.

При избора на спирателни вентили трябва да се даде предпочитание на продукти, които имат относително голям период на спиране на водата

На етапа на инсталиране на оборудването се монтират кранове, чийто дизайн осигурява голяма празнина, докато водата се изключи.

Вариант #2. Приложение на автоматични устройства

Автоматиката трябва да бъде конфигурирана за плавно регулиране на статичното налягане в системата. Инсталирането на помпи с автоматичен контрол на скоростта или електронно управлявани блокове, които са оборудвани с вградени честотни преобразуватели, спомага за постигане на желания ефект.

Използването на автоматични системи ще ви позволи да контролирате потока на течността, както и да четете показанията на нейното налягане в тръбопровода

Помпите, оборудвани с автоматичен контрол на скоростта на двигателя, могат плавно да увеличават/намаляват налягането в системата. В този случай софтуерът едновременно изпълнява две задачи: следи промените в налягането във водоснабдяването и автоматично регулира налягането.

Методи за цялостна модернизация на системата

Цялостната модернизация на системата включва инсталирането на оборудване, насочено към неутрализиране на ефектите от свръхналягането.

Метод #1. Приложение на компенсатори и амортисьори

Амортисьори и хидравлични акумулатори едновременно изпълняват три функции: събират течност, елиминирайки излишния й обем от системата, а също така помагат за предотвратяване на нежелани явления.

Компенсиращо устройство, чиято роля играе хидравличен акумулатор, е монтирано в посоката на движение на водата в онези интервали от отоплителния кръг, където има голяма вероятност от колебания на налягането в системата.

Хидравличен акумулатор или амортисьор е стоманена колба с обем до 30 литра, включваща две секции, разделени от гумена или гумена мембрана.

Когато в системата се появи свръхналягане, водният стълб на първата секция започва да оказва натиск върху разделителната мембрана, поради което се огъва по посока на въздушната камера

Когато налягането се увеличи, хидравличните удари се „пускат“ в резервоара. Чрез огъване на гумената мембрана към въздушната камера в момента на издигане на водния стълб се постига ефектът на изкуствено увеличаване на обема на кръга.

Като амортисьори се използват тръби, изработени от топлоустойчива подсилена гума или еластична пластмаса.

Еластичният материал на амортисьорите спонтанно поема енергията на хидравличния удар в точката, където налягането достига критична стойност

За да постигнете желания ефект, достатъчно е да използвате продукт с дължина 20-30 см. Ако тръбопроводът е дълъг, секцията на амортисьора се увеличава с още 10 см.

Метод #2.Монтаж на мембранен предпазен клапан

Предпазен клапан от диафрагмен тип е поставен на изхода на тръбата близо до помпата, за да освободи предварително определено количество вода, когато има свръхналягане.

Предпазният клапан, оборудван с твърдо уплътнение, което изпълнява функцията за бързо освобождаване на налягането, е надежден предпазител за автономната система

В зависимост от производителя и типа на модела предпазният клапан се задейства или чрез електрическа команда от контролера, или чрез бързодействащо пилотно устройство.

Устройството се задейства, когато налягането надвиши безопасно ниво, защитавайки помпена станция когато оборудването внезапно спре. В момента на опасен скок на налягането той се отваря напълно и когато падне до нормално ниво, регулаторът бавно се затваря.

Метод #3. Оборудване на термостатен вентил с шунт

Шунтът е тясна тръба с хлабина 0,2-0,4 mm, която е монтирана в посока на циркулация на охлаждащата течност. Основната задача на елемента е постепенно да по-ниско налягане.

Тясна тръба, чийто диапазон на напречното сечение не надвишава 0,2-0,4 mm, се поставя от страната, където течността влиза в термостата

Обходният метод се използва, когато подреждане на автономни системи, чийто тръбопровод е изграден само от нови тръби. Това се дължи на факта, че наличието на ръжда и утайка в старите тръби може да намали ефективността на маневрирането до „не“. Поради тази причина, когато се използва шунт на входа на отоплителния кръг, се препоръчва да се инсталират ефективни водни филтри.

Метод #4. Използване на супер предпазен термостат

Това е вид предпазител, който следи налягането в системата и не му позволява да работи, след като индикаторът достигне критично ниво. Устройството е оборудвано с пружинен механизъм, разположен между термичната глава и вентила. Пружинният механизъм се задейства от свръхналягане, предотвратявайки пълното затваряне на клапана.

Такива термостати се монтират стриктно в посоката, посочена на корпуса.

Провеждане на превантивна работа

В допълнение към стриктното спазване на правилата за експлоатация на тръбопроводите, навременното прилагане на превантивни мерки помага за предотвратяване на аварии. В крайна сметка всички процеси във водоснабдителната система или отоплителната верига са взаимосвързани. А водният чук е само последната разрушителна „капка“, която може да доведе до негативни последици на фона на незадоволителното техническо състояние на водоснабдителната система.

Вибрациите на тръбопровода и промените в налягането допринасят за образуването на микропукнатини в металната структура. Дефекти, образувани с течение на времето по време на началото на водния чук, веднага се появяват в зони с повишено вътрешно напрежение: механични съединения, завои и заваръчни шевове.

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

Основният набор от работи, извършвани по време на профилактиката:

• проверка на здравето на групата за сигурност: предпазен клапан, обезвъздушител и манометър;
• периодично проверявайте налягането зад мембраната на разширителния съд, а при констатиране на незадоволителни резултати, корекцията му;
• тестване на системата за течове и проверка на степента на износване на тръбите;
• проследяване на положението на клапанаспирателна и контролна арматура за течове;
• редовно проверявайте състоянието на филтритекоито задържат котлен камък, пясък и частици ръжда, при необходимост почистете и изплакнете елементите;

Профилактика, насочена към поддържане на доброто състояние на ВиК и отоплителна система, включва прости видове работа. Но не трябва да ги пренебрегвате. В крайна сметка това може да доведе до значителна загуба на пари и време за пълноценни ремонтни дейности.

Изброените мерки за защита са най-ефективни, ако се прилагат комплексно. Но благодарение на интегрирания подход към решаването на проблема ще можете да неутрализирате негативните последици и по този начин да удължите експлоатационния живот на системата.

Изводи и полезно видео по темата

Видео #1. Воден чук, как се случва:

Видео #2. Тест за ефективността на амортисьора:

Водният чук във водоснабдителната система е често срещано явление, което може да причини сериозни щети. И вашата задача е да отстраните проблема възможно най-бързо. В крайна сметка, ако ситуацията се повтори, елементите на системата скоро ще се провалят. И ремонт след това ще струва много повече.

Моля, задавайте въпроси и пишете коментари в блока по-долу. Очакваме вашите истории за това как сте записали воден удар в системата или сте забелязали последствията от него. Интересува ме вашето мнение относно изложената информация.