Гідроударів мембранний. Гідроудар у системах водопостачання та опалення

Повний прайс-лист на клапани FAR у форматі Excel ви можете завантажити.

Опис

Явище "гідроудару" виникає у разі раптового відкриття або закриття обладнання (приводу змішувального крана, насоса тощо), яке призводить до появи надлишкового тиску в системі. Компенсатор гідроударів FAR приймає "на себе" надлишковий тиск, зберігаючи нормальні робочі параметри компонентів системи. Також його завданням є значне зниження шуму від вібрації, що виникає внаслідок закриття споживача води.

Характеристики

• Приєднання – НР 1/2”;
• Максимальний тиск – 50 бар;
• Номінальний тиск – 10 бар;
• Максимальна робоча температура – ​​100°C.

Конструкція

1. Верхня частина корпусу – латунь CW617N;
2. Пружина – AISI 302;
3. Кільце ущільнювача - EPDM;
4. Диск – пластик;
5. Нижня частина корпусу – латунь CW617N;
6. Затискне кільце – латунь CW614N;
7. Ущільнення – EPDM.

Принцип роботи

Зменшення надлишкового тиску відбувається за допомогою повітряної камери та сталевої пружини, з'єднаної з пластиковим диском, що має подвійне ущільнення, які поглинають більшу частину надлишкового тиску.

У відкритому положенні споживача тиск у трубопроводі залишається незмінним.

При закритті споживача тиск у трубопроводі збільшується і компенсатор гідроударів FAR поглинає надлишковий тиск, забезпечуючи захист компонентів системи.

Встановлення

Встановлюючи компенсатор гідроударів необхідно переконатися, що його розташування не створює областей, де може відбуватися застій води, що призводить до розмноження бактерій. Наприклад, слід уникати установки компенсатора у верхній частині стояка.

Розміри

Гідравлічний удар - різкий стрибок тиску в трубопроводі, причина якого - швидка зміна швидкості потоку води. Позитивний гідроудар виникає через різке закриття засувки, а негативний гідроудар через різке відкриття. Дуже небажаний для систем опалення та водопостачання позитивний гідроудар.

Наслідками можуть стати – тріщини в трубах, вихід з ладу насоса, теплообмінника, лічильника води, манометра та іншого обладнання, що працює під тиском, і, звичайно, припинення водо- та теплопостачання будинку, затоплення сусідів у квартирі з нижніх поверхів. Найнеприємніше – розрив трубопроводу. Постійна дія ударів може призвести до розгерметизації навіть нового водопроводу.

Причини виникнення гідроудару

• Різке закриття/відкриття запірної арматури
• Наявність повітря в трубах (необхідно стравлювати повітря із системи)
• Перебої в роботі або вихід з ладу насоса
• Помилки під час монтажу системи

У сучасній системі замість різьбових вентилів, які передбачають плавне перекриття потоку води, найчастіше застосовують кульові крани, що різко перекривають систему. Вони зручні та надійні у використанні, але кількість гідроударів зростає з їх використанням у системі.

Якщо система водопостачання неправильно змонтована, гідроудари можуть виникати і з використанням вентилів. Основна причина – різкі переходи в діаметрі труб. Коли рідина переміщається під тиском по трубі великого діаметра і доходить до місця, де труба «звужується» - це також може стати причиною виникнення проблем, оскільки будь-яка перешкода на шляху рідини, що рухається зі швидкістю, змінює її обсяг і, відповідно, тиск. Також це стосується різких поворотів і вигинів трубопроводу. Найменше від такого удару захищені трубопроводи з діаметром труб до 100 мм та розведенням на великі відстані.

Гідравлічний удар виникає і через утворення повітряних порожнин, особливо на згині труби.

На наведеному малюнку наочно видно, що відбувається з трубою при різко закритому крані - гідроудар:

Способи запобігання гідроударам

Захистити систему водопостачання будинку чи квартири можна по-різному:

• Спочатку необхідно оглянути всю систему щодо виявлення протікань і взагалі придатності до експлуатації, ступеня зносу труб. Старі труби краще замінити на нові. Надійність системи залежить від якості матеріалів та правильного монтажу.
• Встановлює запірну арматуру вентильного типу. Плавно закривати кран, щоб тиск у системі водопостачання вирівнювався плавно.
• Використання труб більшого діаметру . Діаметр труб вибирайте понад 100 мм. Чим більший діаметр труб, тим нижча швидкість потоку води і відповідно гідроудар.
• Уникайте довгих ділянок прокладання труб і без різких вигинів, тоді в них не утворюватимуться повітряні пробки.
• Не допускайте різкого перепаду температур у водопровідній трубі. При проектуванні будинку необхідно враховувати, щоб труби йшли тими місцями і приміщеннями, де перепад температури буде мінімальним. Робити теплоізоляцію труб.
• Постійно виконуйте профілактику:

1. Перевіряйте роботу групи безпеки: манометра, відвідника повітря, запобіжного клапана.
2. Регулярно перевіряйте стан фільтрів, які затримують пісок, іржу.

• Використовуйте компенсаторне обладнання.

Компенсатори та гасники гідроударів- спеціальні пристрої, які здатні приймати в себе частину рідини із загальної системи, коли зростає тиск, знижуючи його таким чином.

Якщо ваш будинок забезпечується водою з автономного джерела за допомогою насосного обладнання, використовуйте гідроакумулятор. Він входить до складу насосних станцій і є бак з гумовою мембраною, куди при гідроударі скидатиметься зайва вода до нормалізації тиску системи. Реле тиску - елемент, який не врятує від гідроудару, але відключить насос, коли ви перекриєте кран, і тиск перевищить певне значення. При цьому слід враховувати, що вимкнення насоса не відбудеться миттєво. Використовуйте насос із частотним перетворювачем, який автоматично регулює його роботу та забезпечує плавний пускта зупинку. Різке підвищення тиску у системі, що призводить до гідроудару, виключається.

Як амортизатор можна використовувати трубу з еластичного пластику або термостійкого армованого каучуку, який гаситиме енергію гідравлічного удару.

Найбільш уразливі для гідравлічних ударів довгі трубопроводи, наприклад, тепла підлога. Щоб убезпечити таку систему, її оснащують термостатичним клапаном.

Термостат із суперзахистом. Іноді застосовують термостат із спецзахистом від гідроудару. Подібні пристрої мають пружинний механізм, встановлений між клапаном та термоголовкою. При надмірному тиску пружина спрацьовує і дозволяє клапану повністю закритися, як тільки потужність гідроудару знижується, клапан плавно закривається. Встановлюють такий термостат строго у напрямку стрілки на корпусі.

Схема пристрою компенсатора гідроударів

На наведених вище схемах показані приклади, як потрібно правильно встановлювати компенсатори. Вони можуть монтуватися горизонтально або вертикально, на колекторах холодної та гарячої води або на будь-якій ділянці трубопроводу, що веде до кінцевої точки споживання води.

Тут необхідно звернути увагу, що не можна допускати застій води біля входу в компенсатор, інакше в системі можуть почати розмножуватися бактерії. Тому інструкція не допускає його встановлення у верхній частині стояка.

Згідно зі статистикою, більше половини аварій на трубопроводах виникає не через корозію чи втому матеріалів. Їх причиною стають гідроудари у системі водопостачання. Але їх можна уникнути, якщо відразу монтувати систему за всіма правилами, і оснащувати її спеціальними пристроями, що гасять ударну хвилю.

Перелічені вище заходи захисту будуть ефективнішими, якщо їх застосовувати комплексно, і завжди можна нейтролізувати неприємні наслідки гідроудару та продовжити термін експлуатації труб та побутової техніки.

Жителі новобудов, приймаючи квартири, з подивом виявляють «бублік» - петлі на пластикових стояках гарячої води під стелею. Одні просто ховають за гіпсокартонний короб, інші вимагають пояснень. Навіщо труба закруглена? Так, забудовник намагається застрахувати мешканців від розриву труб. Видаляти бублики не можна, але можна замінити естетичнішим варіантом.

Що таке гідроудар і чому його бояться

Гідроудар - різкий та дуже сильний стрибок тиску в трубах. Здатний розірвати з'єднання і самі труби, зірвати вентилі та влаштувати потоп. Невеликі гідроудари діють поступово, раз-по-раз видавлюючи прокладки, повільно, але правильно деформуючи і знищуючи мікротравмами труби водопостачання та опалення.

Зовні слабкі гідроудари розпізнаються як вібрація по трубі, гул, плескання, клацання чи інші сторонні звуки, які особливо дратують мешканців, чиї сусіди встають раніше чи лягають пізніше.

Як виникає гідроудар?

Це явище, коли в одній ділянці труби вода вже зупинилася, а ззаду на неї напирають маси, що продовжують текти.

• при різкому перекритті водотоку;
• під час різкого запуску насоса.

У системі опалення гідроудар провокують повітряні пробки.

Фактори ризику

Від чого залежить сила гідроудару:

1. Від того, як різко стався запор або запуск водотоку.
2. Об'єм води в трубах і, відповідно, їх розміру.
3. Швидкості руху рідини та її напору.
4. Матеріал труб.

Формула
Частота ударної хвилі = 2 довжини труби/швидкість поширення удару у конкретному матеріалі.

Швидкість хвилі у пластиці – 300-500 м/с. Для порівняння, у сталі – 900-1300, а в чавуні 1000-1200 м/с. З цього випливає, що в пластиці удар буде сильнішим, а ось чавунні підводки фактично гасять гідроудар.

Що відбувається із трубою?

Нічого хорошого: її розпирає вшир, у довжину вона коротшає. Під натиском труба цілком може луснути. Найчастіше страждають змішувачі та сполучні коліна: шви розходяться, прокладки зміщуються або розриваються, починається текти.

Зі спогадів слюсаря
Я ось третій десяток у сантехнічному світі, але бачив по-справжньому гідроудар лише один раз (1994) в елеваторному вузлі<…>. Гідроудар – це коли стрілка<…>летить у одну секунду з 8 bar до 60.

Найстрашніше гідроудар в елеваторному вузлі, біля насосної станції та інших загальнобудинкових комунікаціях. У меншій мірі коливань схильні труби в квартирах, проте варто розуміти, що переріз сучасних стояків вже (натиск, відповідно, вище), ніж у радянських сталевих, а матеріал більш мобільний і менш витривалий. Насамперед, небезпеку становлять гарячі стояки - під нагріванням матеріали розширюються сильніше.

Заходи захисту

Щоб уникнути розривів, у підвалах на всі стояки, а у квартирах на гарячі ставлять спеціальні пристрої, які не дають коливань знищити труби.

Блокуючі пристрої, їх плюси та мінуси

Це вигнуті хвилею, петлею або п-подібно труби зі звичайного або спеціального матеріалу, наприклад, армованого пластику або каучуку довжиною 20-40 см, найпростіший і найдешевший варіант.

Підводки, що амортизують, дешеві, при цьому цілком витримують той гідроудар, який на практиці доводиться відчувати пластиковим комунікаціям у квартирі, не вимагають спецобслуговування або періодичної заміни деталей.

Сильфонний амортизатор- гофрована труба з пластичного металу, здатна компенсувати лінійне розширення, подовження або обидва явища відразу, простіші - одношарові, більш досконалі - укладені в кожух, що дає додаткову амортизацію.

Сильфонні амортизатори в кожусі також невибагливі, причому більш естетичні, ніж попередній варіант.

Важливо
Саме амортизатори-підводки (особливо петельні загини) та сильфони розраховані на те, щоб компенсувати подовження стояка, це їхня основна функція, а погашення гідроудару, швидше, вторинне. Для пластикових труб, особливо не дуже якісного матеріалу, вони важливі, як і компенсатори.

Шунти - металеві трубки, які вставляються в трубу разом через основний клапан у напрямку струму води і що заливають зайвий об'єм води за клапан, малоефективні в старих, забитих іржею трубах, більше підходять для пластикових комунікацій.

Шунти прості в установці, не вимагають розмикати трубу, але втрачають ефективність пропорційно до засмічення труби, а в побутовому контурі цей показник може бути досить високим.

(найпоширеніші - Valtec) - пристрої, що нагадують кулю або бак і є порожниною з еластичною мембраною, яка вдавлюється при різкому підвищенні напору води, а потім поступово розправляється, повертаючи воду в струм, але вже без ударної сили.

Мембранні компенсатори тримають до 30 бар, і це досить непоганий показник. Їхнє вразливе місце - еластична мембрана, яка згодом деформується, рветься або твердне через солі та присадки у воді.

Поршневі, або пружинні (найпопулярніший сьогодні - FAR) - пристрої, схожі на ковпак і працюючі за тим же принципом, що і мембранні, з тією різницею, що мембрану замінює пружина: при збільшенні об'єму вода виштовхує в порожнину пластиковий диск і тим самим стискає пружину, потім механізм повертається в вихідне становищеповертаючи воду в контур.

Поршневі компенсатори витримують стрибки до 50 бар та способи захистити від справжнього, не слабкого гідроудару. До того ж вони більш стійкі до зносу, ніж мембранні, однак і вони не застраховані від протікання у місцях ущільнення або з'єднання з трубою, тому потребують періодичної перевірки та заміни.

Регулюючі клапани- системи, які зазвичай входять у комплексний захист від гідроудару та встановлюються на контролерах зовнішніх та загальнобудинкових контурів.

Система байпас - труба-перемичка, яка дозволяє перенаправити струм водного теплоносія з тим, щоб уникнути гідроудару та розривів у батареях.

Думка фахівців
Слюсарі старої школи вважають установку внутрішньоквартирних гасників марною витратою сил і коштів. За їхнім зауваженням, сильний гідроудар загрожує водопідготовчим каналам у підвалі, та й годі. Інші майстри відзначають, що в колишні часи всі крани закривалися повільно, вентилем, тепер вони в основному важільні (кульові), і побутова техніка (пральні, посудомийні машини) і бачки унітазу також перекривають струм води досить різко. Тому в ідеалі гаситель має стояти перед кожним таким споживачем.

Комплексні заходи профілактики:

• плавне закривання кранів та клапанів;
• регулятор потужності насоса, який уповільнює його на перших оборотах і не дає спровокувати ударну хвилю.

Власне, до гасників гідроудару завжди належали «змійовики» - хвилеподібний вигин стояка гарячої води, відведений у ванну кімнату з туалету. Господині використовували його як сушка для рушників. По суті труба сповільнювала струм води і знімала коливання, знижуючи ризик гідроудару. Тим не менш, на стику квартир часто з'являлася текти, особливо з роками.

Метал швидше старіє, ніж якісний пластик, установка кульових кранів істотно підвищила навантаження на конструкцію, та й різниця в матеріалах, коли зверху поставили пластик, а знизу залишили метал або навпаки, дається взнаки. Через це «змійовики» не спрацьовують.

Як встановити

Загальні правила:

• амортизатор встановлюється на певній довжині труби (наприклад, під стелею кожного непарного поверху);
• найкращий варіант - коли компенсатор стоїть перед вентилем, краном, клапаном побутової техніки, кранів та ін споживачами;
• допустимо також мати компенсатор після відводів колектора (тобто після зворотних клапанів) у квартирі (див. нижче фото з блогу С. Савицького «Ідеї для ремонту»);
• якщо розміщується редуктор, компенсатор слідує після нього;
• компенсатор обов'язково розташовується безпосередньо на трубі або на кутовому переході, а не на тупиковому відведенні (див. фото нижче);
• шунт встановлюється строго у напрямку струму води;
• регулятор або клапан ставиться у контролера та підключається до нього.

Добре, розібралися з трубами та стояками. А що робити, якщо в будинку стоїть електричний накопичувальний водонагріваччи газова «колонка»? Перші, зазвичай, обладнані власними захисними клапанами. У разі «колонки» або будь-якого іншого проточного водонагрівача компенсатор потрібно розміщувати після агрегату - це продовжить життя його шлангам і сальникам.

Загальні відомості про гідравлічний удар

Гідравлічний удар – це стрибкоподібна зміна тиску рідини, що протікає в напірному трубопроводі, що виникає при різкій змінішвидкість потоку. У більш розгорнутому сенсі, гідравлічний удар є швидкоплинним чергуванням «стрибків» і «провалів» тиску, що супроводжується деформацією рідини і стінок труби, а також акустичним ефектом, схожим на удар молотком по сталевій трубі. При слабких гідравлічних ударах звук проявляється у вигляді «металевих» клацань, проте навіть за таких, здавалося б, незначних ударів тиск у трубопроводі може зростати дуже значно.

Стадії гідравлічного удару можна проілюструвати на наступному прикладі ( рис.1): нехай на кінці квартирного трубопроводу, приєднаного до будинкового стояка, встановлено одноважільний кран або змішувач (саме такі змішувачі дозволяють відносно швидко перекривати потік).

Рис.1. Стадії гідравлічного удару

При перекритті крана відбуваються такі процеси:

1. Поки кран відкритий, рідина рухається квартирним трубопроводом зі швидкістю. ν ». При цьому в стояку та квартирному трубопроводі тиск однаковий ( p).
2. При перекритті крана та різкому гальмуванні потоку кінетична енергія потоку переходить у роботу деформації стінок труби та рідини. Стіни труби розтягуються, а рідина стискається, що веде до збільшення тиску на величину Δp(Ударний тиск). Зона, в якій відбулося збільшення тиску, називається зоною стиснення ударною хвилею, а її крайній переріз називається фронтом ударної хвилі. Фронт ударної хвилі поширюється на бік стояка зі швидкістю «с». Тут хотілося б відзначити, що припущення про несжимаемость води, прийняте при гідравлічних розрахунках, у разі не застосовується, т.к. реальна вода – рідина, що стискається, має коефіцієнт об'ємного стиску 4,9х10 -10 1/Па. Тобто при тиску 20400 бар (2040 МПа) об'єм води зменшується вдвічі.
3. Коли фронт ударної хвилі дійде до стояка, вся рідина у квартирному трубопроводі виявиться стиснутою, а стінки квартирного трубопроводу – розтягнутими.
4. Обсяг рідини в домовій системі набагато більше, ніж у квартирній розводці, тому, коли фронт ударної хвилі доходить до стояка, надлишковий тиск рідини згладжується здебільшого за рахунок розширення перерізу і включення в роботу загального обсягу рідини в домовій системі. Тиск у квартирному трубопроводі починає вирівнюватись із стояковим тиском. Але при цьому квартирний трубопровід за рахунок пружності матеріалу стін відновлює свій первісний переріз, стискаючи рідину та видавлюючи її в стояк. Зона зняття деформації зі стінок трубопроводу поширюється до крана зі швидкістю. з».
5. У момент, коли тиск у квартирному трубопроводі дорівнюватиме початковому, як і швидкість рідини, напрям потоку буде зворотний («нульова точка»).
6. Тепер рідина у трубопроводі зі швидкістю « ν прагне «відірватися» від крана. Виникає «зона розрядження ударної хвилі». У цій зоні швидкість потоку нульова, а тиск рідини стає нижчим за початковий, що призводить до стиснення стінок труби (зменшення діаметра). Фронт зони розрядження пересувається до стояка зі швидкістю. з». При значній початковій швидкості потоку розрядження в трубі може призвести до зниження тиску нижче атмосферного, а також порушення нерозривності потоку (кавітації). В цьому випадку в трубопроводі біля крана з'являється кавітаційний міхур, схлопування якого призводить до того, що тиск рідини в зоні відбитої ударної хвилі стає більшим, ніж цей показник у прямій ударній хвилі.
7. При досягненні фронту стиснення ударної хвилі стояка швидкість потоку в квартирному трубопроводі нульова, а тиск рідини – нижчий за початковий і нижчий, ніж тиск у стояку. Стіни трубопроводу стиснуті.
8. Перепад тиску між рідиною в стояку і квартирному трубопроводі викликає надходження рідини в квартирний трубопровід і вирівнювання тиску до початкового значення. У зв'язку з цим стінки труби також починають набувати початкових обрисів. Так утворюється відбита ударна хвиля, і цикли знову повторюються до згасання. При цьому проміжок часу, протягом якого проходять усі стадії та цикли гідравлічного удару, не перевищує, як правило, 0,001-0,06 с. Кількість циклів може бути різним та залежить від характеристик системи.

на рис. 2стадії гідравлічного удару показані у графічному вигляді.

Мал. 2. Графіки зміни тиску при гідравлічному ударі.

Графік на рис. 2апоказує розвиток гідравлічного удару, коли тиск рідини в зоні розрядження ударної хвилі не падає нижче за атмосферний (лінія 0).

Графік на рис. 2бвідображає ударну хвилю, зона розрядження якої знаходиться нижче атмосферного тискуале гідравлічна суцільність середовища не порушується. В цьому випадку тиск рідини в зоні розряджання нижче атмосферного, але ефект кавітації не спостерігається.

Графік на рис.2ввідображає випадок, коли порушується гідравлічна нерозривність потоку, тобто утворюється кавітаційна зона, наступне схлопування якої призводить до зростання тиску у відбитій ударній хвилі.

Різновиди гідравлічних ударів та основні розрахункові положення

Залежно від швидкості, з якою відбувається закриття запірного органу на трубопроводі, гідравлічний удар може бути "прямим" і непрямим. "Прямим" називається удар, при якому перекриття потоку відбувається за час менший, ніж період удару, тобто виконується умова:

Т 3 ≤ 2L/c,

де Т 3- Час закриття запірного органу, с; L- Довжина трубопроводу від запірного пристрою до точки, в якій підтримується постійний тиск (у квартирі - до стояка), м; з- Швидкість ударної хвилі, м / с.

Інакше гідравлічний удар називається непрямим. При непрямому ударі стрибок тиску значно менше за величиною, так як частина енергії потоку демпфується частковим витоком через запірний орган.

Залежно від ступеня перекриття потоку гідравлічний удар може бути повним та неповним. Повним є удар, у якому запірний орган повністю перекриває потік. Якщо цього не відбувається, тобто частина потоку продовжує протікати через запірний орган, то гідравлічний удар буде неповним. У цьому випадку розрахунковою швидкістю визначення величини гідравлічного удару стане різниця швидкостей потоку до і після перекриття. Величину підвищення тиску при прямому повному гідравлічному ударі можна визначити за формулою Н.Є. Жуковського (у західній технічній літературі формула приписується Alievi та Michaud):

Δp = ρ · ν · c, Па,

де ρ – щільність рідини, що транспортується, кг/м 3 ; ν - Швидкість транспортованої рідини до моменту раптового гальмування, м / с; з- Швидкість поширення ударної хвилі, м / с.

У свою чергу швидкість поширення ударної хвилі визначається за формулою:

де з 0- швидкість поширення звуку в рідині (для води – 1425 м/с, для інших рідин можна приймати по табл. 1); D- Діаметр трубопроводу, м; δ - Товщина стінки труби, м; Їж- об'ємний модуль пружності рідини (можна приймати по табл. 2), Па; Є ст– модуль пружності матеріалу стінок труби, Па (можна приймати по табл. 3).

Таблиця 1. Характеристики рідин

Таблиця 2. Характеристики матеріалів стін труб

Якщо врахувати, що швидкість руху води в квартирних системах не повинна перевищувати 3 м/с (п.7.6. СНиП 2.04.01), то для трубопроводів із різних матеріалів можна обчислити величину підвищення тиску при можливому прямому повному гідравлічному ударі. Такі зведені дані з деяких труб представлені в табл. 3.

Таблиця 3. Підвищення тиску при гідравлічному ударі при швидкості потоку 3 м/с

Матеріал та габарити труб	Швидкість ударної хвилі, м/с	Δр, бар
Металополімер
Поліетилен
Поліпропілен
Сталь (ВГП нормальні труби)

При непрямому гідравлічному ударі підвищення тиску розраховується за такою формулою:

У табл. 4наведено середній час спрацьовування основної квартирної арматури. Для кожного типу цієї арматури розрахована довжина трубопроводу, більш як гідравлічний удар перестає бути прямим.

Таблиця 4. Довжина ділянки прямого удару для водозапірної арматури

Можливі наслідкигідравлічних ударів

У квартирних мережах виникнення гідравлічних ударів, звичайно, не тягне за собою таких масштабних руйнівних наслідків, як на магістральних трубопроводах великого діаметру. Однак і тут вони можуть завдати маси клопоту та збитків, якщо не враховувати можливість їх появи.

Гідравлічні удари, що періодично повторюються, в квартирній трубній розводці можуть стати причиною наступних неприємностей:

- Скорочення терміну служби трубопроводів. Нормативний термін служби внутрішніх трубопроводів визначається за сукупністю показників (температура, тиск, час), в яких експлуатується труба. Навіть настільки короткочасні, але часто повторювані, знакозмінні стрибки і провали тиску, що відбуваються при гідравлічному ударі, істотно спотворюють картину експлуатаційного режиму трубопроводу, скорочуючи термін його безаварійної експлуатації. Більшою мірою це стосується полімерних і багатошарових трубопроводів;

– видавлювання прокладок та ущільнювачів в арматурі та з'єднувачах трубопроводів. Цьому схильні такі елементи, як поршневі редуктори тиску, кульові крани, вентилі та змішувачі з гумовими сальниковими кільцями, кільця ущільнювачів обтискних і прес-з'єднувачів їй, а також кільця напівзгонів («американок»). У квартирних водолічильниках видавлювання кільця ущільнювача між вимірювальною камерою і рахунковим механізмом може призвести до попадання води в рахунковий механізм (рис.3);

Мал. 3. Попадання води в лічильний механізм водолічильника внаслідок видавлювання прокладки

– навіть одноразовий гідравлічний удар може повністю вивести з ладу контрольно-вимірювальні прилади, встановлені у квартирі. Наприклад, вигин стрілки манометра від взаємодії з обмежувальним штифтом - явна ознака гідравлічного удару, що мав місце (рис. 4);

Мал. 4. Характерне ушкодження манометра гідравлічним ударом

– кожен гідроудар у квартирному трубопроводі з полімерних матеріалів, Виконаному на обтискних, пресових або насувних з'єднувачах, неминуче призводить до мікроскопічного у «сповзання» з'єднувача з трубопроводу. Зрештою, може настати момент, коли черговий гідроудар стане критичним – труба повністю виповзе з з'єднувача (рис. 5);

Мал. 5. Порушення обтискної сполуки МПТ внаслідок дії гідроудару

- кавітаційні явища, які можуть супроводжувати гідравлічний удар, нерідко є причиною появи каверн у золотнику та корпусі запірної арматури. Схлопування вакуумних бульбашок при кавітації просто «вигризає» шматки металу з поверхні, де вони утворюються. В результаті золотник перестає виконувати свою функцію, тобто герметичність запірного органу порушується. Та й корпус такої арматури дуже швидко вийде з ладу (рис. 6);

Мал. 6. Кавітаційне руйнування внутрішньої поверхні згону перед електромагнітним клапаном

– особливу небезпеку для квартирних трубопроводів, виконаних із багатошарових труб, є зона розрядження ударної хвилі при гідравлічному ударі. При клейовому шарі низької якості або наявності непроклеєних ділянок вакуум, що утворюється в трубі, відриває внутрішній шар труби, змушуючи його «сплескуватися» (рис.7, 8).

Мал. 7. Багатошарова поліпропіленова труба, що постраждала від гідравлічного удару

Мал. 8. «Схлопнувшаяся» металополімерна труба

При частковому схлопывании труба продовжуватиме виконувати свою функцію, але з набагато більшим гідравлічним опором. Однак може статися і повне схлопування – у цьому випадку труба буде перекрита своїм же внутрішнім шаром. На жаль, ГОСТ 53630-2009 «Труби багатошарові напірні» не вимагає проведення випробування зразків труб при внутрішньому тиску нижче атмосферного. Однак ряд виробників, знаючи про подібну проблему, включають технічні умовиобов'язковий пункт перевірки труби під розрядженням. Зокрема, кожен рулон багатошарових труб VALTEC підключається до вакуумного насоса, що доводить абсолютний тиску трубі до 0,2 атм (-0,8 бар надлишкового). Після чого за допомогою компресора через трубу проганяється пінополістирольна кулька з діаметром, трохи меншим проектного внутрішнього діаметра труби. Рулони, через які кулька не змогла пройти, нещадно бракуються та знищуються;

– ще одна небезпека підстерігає при гідравлічному ударі внутрішні трубопроводи гарячого водопостачання. Як відомо, температура кипіння води знаходиться в тісній залежності від тиску ( табл. 5).

Таблиця 5. Залежність температури кипіння води від тиску

Якщо, припустимо, у квартирний трубопровід надходить гаряча водаз температурою 70 °С, а в зоні розрідження гідроудару тиск знижується до абсолютного значення 0,3 атм, то в цій зоні вода перетвориться на пару. Враховуючи, що об'єм пари за нормальних умов майже в 1200 разів більший за об'єм такої ж маси води, слід очікувати, що дане явище може призвести до ще більшого зростання тиску в зоні стиснення ударної хвилі.

Способи захисту від гідроударів у квартирних системах

Найдієвішим і найнадійнішим способом захисту від гідравлічного удару є збільшення часу перекриття потоку запірним органом. Саме цей спосіб використовується на магістральних трубопроводах. Плавне закриття засувки не викликає жодних руйнівних обурень у потоці і дозволяє позбутися необхідності встановлення громіздких і дорогих пристроїв, що демпфірують. У квартирних системах такий спосіб який завжди прийнятний, т.к. у наш побут міцно увійшли і «однорукі» важільні змішувачі, електромагнітні клапани побутової техніки та інша арматура, здатна перекрити потік у короткий проміжок часу. У зв'язку з цим квартирні інженерні системивже на стадії проекту повинні обов'язково проектуватися з огляду на небезпеку виникнення гідроудару. Конструктивні заходи, такі як використання еластичних вставок, компенсаційних петель та розширювачів, широкого поширення не набули. Найбільшою популярністю нині користується спеціально розроблена з цією метою арматура – ​​пневматичні (поршневі, рис. 9а, і мембранні, рис. 9б) чи пружинні (рис.9в) гасники гідроударів.

Мал. 9. Типи гасників гідроударів

У пневматичному гаснику кінетична енергія потоку рідини гаситься енергією стиснення повітря, тиск якого змінюється по адіабаті з показником К = 1,4. Об'єм повітряної камери пневматичного гасника визначається з виразу:

де P 0 - Початковий тиск у повітряній камері, Р К - кінцевий (граничний) тиск у повітряній камері. У наведеній формулі ліва частина є виразом для кінетичної енергії потоку рідини, а права – енергії стиснення повітря.

Параметри пружин для пружинних компенсаторів знаходять із виразу:

де D пр – середній діаметр пружини, I – число витків пружини, G – модуль зсуву, F до – кінцева сила, що діє на пружину, F 0 – початкова сила, що діє на пружину.

У середовищі проектувальників і монтажників існує думка, що зворотні клапани і редуктори тиску теж мають здатність до гасіння гідроударів.

Зворотні клапани, дійсно, відсікаючи частину трубопроводу в момент різкого перекриття потоку, зменшують розрахункову довжину трубопроводу, перетворюючи прямий удар у непрямій, меншій енергії. Однак, різко закриваючись під впливом стадії стиснення ударної хвилі, клапан сам перетворюється на причину гідроудару в трубопроводі, розташованому до нього. У стадії розрядження клапан знову відкривається, причому, залежно від співвідношення довжин труб до клапана і після нього, може настати такий момент, коли ударні хвилі двох ділянок складуться, посиливши стрибок тиску. Поршневі редуктори тиску не можуть служити гасниками гідравлічних ударів через свою високу інерційність – через роботу сил тертя в ущільнювачах поршнів, вони просто не встигають відреагувати на миттєву зміну тиску. Крім того, такі редуктори самі потребують захисту від гідроударів, що викликають видавлювання ущільнювальних кілець із гнізд поршнів.

Здатність частково поглинати енергію гідроударів мають мембранні редуктори тиску, проте вони розраховані зовсім на інші силові впливи, тому робота з гасіння частих гідроударів швидко виведе їх з ладу. Крім того, різке перекриття редуктора при ударній хвилі призводить, як у випадку зі зворотним клапаном, до ударної хвилі на ділянці до редуктора, не захищеному мембраною.

Крім всього іншого, квартирні гасники гідроударів крім виконання свого основного завдання виконують ще кілька функцій, важливих для безпечної експлуатаціїквартирні трубопроводи. Ці функції будуть розглянуті на прикладі мембранного гасника гідроударів VALTEC VT.CAR19(Рис. 10).

Гасник гідроударів VT.CAR19

Мал. 10. Гасник гідроударів VALTEC VT.CAR19

Квартирний гасник гідроударів VALTEC VT.CAR19 конструктивно складається (рис. 11) з кулястого корпусу, виконаного з нержавіючої сталі AISI 304L ( 1 ), із завальцованою мембраною з EPDM ( 2 ). Завдяки невеликим опуклостям на поверхні мембрани забезпечуються її нещільне примикання до корпусу і максимальна площа контакту мембрани з середовищем, що транспортується. Повітряна камера гасника знаходиться під заводським тиском 3,5 бар, що забезпечує захист квартирних трубопроводів, тиск в яких не перевищує 3 бар. Гаситель може захищати трубопроводи з робочим тиском до 10 бар, але в цьому випадку необхідно за допомогою насоса, що приєднується до ніпеля ( 3 ) збільшити тиск у повітряній камері до значення 10,5 бар. У разі, коли робочий тиск у квартирній мережі нижче 3 бар, рекомендується через ніпель ( 3 ) Випустити частину повітря з камери до значення Рраб + 0,5 бар.

Рис.11. Конструкція гасника VALTEC VT.CAR19

Технічні характеристикита габаритні розміри гасника наведені в табл. 6.

Таблиця 6. Технічні характеристики VALTEC VT.CAR19

	Найменування характеристики		Значення
	Робочий обсяг
	Заводське значення попереднього тиску у повітряній камері
	Максимальний тиск при гідроударі
	Максимальний робочий тиск у квартирному трубопроводі, що захищається.
	Діапазон температур робочого середовища
	Розміри (див. ескіз):
	Н – висота
	O – діаметр
	G – приєднувальна я різьблення
	Матеріал:
		Нержавіюча сталь AISI 304L
	Мембрана

Гаситель здатний захищати трубопроводи від гідроударів, тиск при яких зростає до 20 бар, тому перед встановленням гасника необхідно перевірити, який гідравлічний удар може відбутися в конкретному квартирному трубопроводі. Розрахунок можливого тиску при гідроударі Р гу можна розрахувати за формулою:

, бар.

Відношення Eводи/Ест для трубопроводів з різних матеріалів приймається по табл. 2.

Надійно захищаючи квартирні трубопроводи від гідроударів, гаситель VT.CAR19 в силу своїх конструктивних особливостей здатний сприймати надлишок води, що утворюється при нагріванні холодної води, що надійшла в період перерви у водокористуванні. Наприклад, якщо до квартири, обладнаної на введенні редуктором або зворотним клапаном надійшла вода з температурою +5°С, і за ніч вона нагрілася до 25°С (звичайна температура повітря в санвузлі), то тиск у відсіченій ділянці трубопроводу зросте на:

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

У наведеній формулі β t- Коефіцієнт температурного розширення води, а β v – коефіцієнт об'ємного стискування води (величина, обернена до модуля пружності). Формула не враховує температурне розширення матеріалу самої труби, але практика показує, що кожен градус підвищення температури води у трубопроводі підвищує тиск від 2 до 2,5 бар.

Тут і потрібна друга функція мембранного гасника гідроударів. Прийнявши в себе частину води з трубопроводу, що нагрівається, він позбавить його від надмірного навантаження і допоможе уникнути аварійної ситуації. У табл. 7наведено граничні довжини трубопроводів, що захищаються гасником VT.CAR19 від температурного розширення рідини.

Таблиця 7. Гранична довжина трубопроводів, що захищаються від температурного розширення (при ΔТ = 20°C)

Щодо квартирних трубопроводів гарячого водопостачання, то і тут гасник VT.CAR19виконує важливе завданнящодо запобігання закипанню води в зоні розрядження ударної хвилі. Поглинаючи енергію гідравлічного удару, гасник ліквідує цю небезпеку.

Найбільша ефективність гасника гідроударів досягається при його встановленні безпосередньо перед арматурою, що захищається. І тут можливість появи гідроудару повністю виключається (рис. 12).

Мал. 12. Встановлення гасників безпосередньо перед приладами, що захищаються.

У квартирних системах, де трубопроводи немає значної протяжності, допускається встановлювати один гаситель на групу приладів. У цьому випадку слід перевірити, щоб загальна довжина ділянок трубопроводів, що захищаються одним гасником, не перевищувала значень, викладених у табл. 8.

Таблиця 8. Довжина ділянок трубопроводів, що захищаються одним гасником.

При перевищенні вказаних у таблиці значень необхідно встановлювати не один, а кілька гасників. У випадку, коли розрахунковий тиск при гідравлічному ударі перевищує максимально допустимий тиск для даного гасника (20 бар для VT.CAR19), слід вибрати інший тип приладу з більш високими характеристиками міцності.

Відповідно до п.7.1.4. СП 30.13330.2012 «Внутрішній водопровід та каналізація будівель», положення якого набули чинності з 1 січня 2013 року, конструкція водорозбірної та запірної арматури має забезпечувати плавне відкривання та закривання потоку води. Але це вимога навряд чи виконуватиметься, т.к. торгівля пропонує мешканцям величезний асортимент арматури та приладів, у яких плавне регулювання неможливе. З огляду на це провідні проектні та будівельні організації нашої країни вже зараз передбачають у проектах встановлення квартирних гасників гідравлічних ударів. Наприклад, ДСК-1 міста Москви перебудовує виробництво виконання вузлів введення квартирного водопроводу за схемою, відображеної на рис. 13.

Мал. 13. Вузол квартирного введення водопроводу ДСК-1