Vodní ráz ve vodovodním a topném systému: příčiny + preventivní opatření

Jedním z hlavních problémů při provozu autonomních systémů vytápění a zásobování vodou je pokles tlaku.Vodní ráz v systému přívodu vody a ohřevu vody v důsledku této náhlé změny může způsobit vážné poškození. Musí být varován, souhlasíte?

Řekneme vám, jak tomuto jevu zabránit a neutralizovat jeho negativní důsledky a zajistit nepřetržitý provoz obvodů. Zde se dozvíte, jaké metody se používají k odstranění vodního rázu v systémech, které dopravují vodu do vodovodních kohoutků a topných zařízení.

Článek předložený k recenzi podrobně zkoumá povahu vodního rázu. Pro zamezení vzniku nebezpečné situace jsou uvedena preventivní opatření. Pro vizuální pochopení tohoto obtížného tématu jsou připojena schémata, fotografie a videa.

Co je vodní kladivo?

Vodní ráz je krátkodobý, ale významný nárůst tlaku v systému naplněném kapalinou. K tomuto jevu dochází, když proud tekutiny narazí na překážku, která se mu objeví v cestě. Mezi typické příklady výskytu takových překážek patří náhlé uzavření uzavíracích ventilů, náhlé zastavení čerpadla, vzduchový uzávěr atd.

Po setkání s překážkou proud vody setrvačností pokračuje v proudění rychlostí, kterou se pohyboval, než se překážka objevila.První vrstvy v kontaktu s překážkou jsou zhutňovány stejnou rychlostí díky příchodu dalších vrstev.

Díky neustálému vstřikování nových vrstev proudění se tlak rychle zvyšuje a kapalina „hledá“ způsob, jak vypustit svou část, aby ji vypustila.

Podobná situace nastává téměř vždy, když dojde k přerušení toku kulový ventil nebo ventil. Na první pohled se jev může zdát neškodný. Proto tomu mnoho majitelů nevěnuje velkou pozornost.

Ale ve skutečnosti, pokud jsou objeveny předpoklady pro hrozící závadu v potrubí a armaturách, stojí za to ji co nejrychleji odstranit. Koneckonců, v důsledku vodního rázu se v topném systému objevují trhliny a praskliny, stejně jako poškození zařízení.

Tomuto vážnému problému může předcházet cvakání a klepání, stejně jako cizí hluk ve vodovodním potrubí, doprovázený charakteristickým „vrčením“.

Cvakání se vyskytuje převážně v místech, kde jsou větší trubky spojeny s menšími trubkami. Voda procházející po jejich vnitřních stěnách naráží na překážku, sice neúplnou, ale přece jen překážku.

Pravidelný výskyt vodních rázů negativně ovlivňuje provoz systému a výrazně snižuje jeho životnost

V případě nouze mohou efektem vodního rázu trpět následující:

• zařízení (je porušena těsnost potrubí a zničena topná zařízení);
• vlastnictví (voda tekoucí z poškozené sítě zaplaví dům a povede k poškození nábytku);
• Domácnost (pokud dojde k porušení v topném systému, hrozí nebezpečí vážných tepelných popálenin).

Podle statistik je „lví podíl“ na poruchách potrubí, dosahující asi 60 %, způsoben vodními rázy. Častěji lze negativní důsledky tohoto vlivu pozorovat u opotřebovaných trubek pokrytých korozí.

Následky pravidelných hydrodynamických rázů mohou být nepředvídatelné a nejčastější z nich je průlom

Největší potíže způsobuje například dlouhým potrubím při instalaci "teplá podlaha", po jejichž obrysech cirkuluje kapalina zahřátá na určitou teplotu.

Stupeň poškození do značné míry závisí na umístění překážky: pokud je na začátku dlouhého potrubí, bude množství zvýšeného tlaku nevýznamné, ale pokud na konci bude mnohem vyšší.

Nejčastěji se efekt projevuje, když byly při pokládce topného systému použity trubky různých průměrů. Pokud se „různé“ trubky nepřivedou pomocí adaptérů ke společnému „jmenovateli“, je nevyhnutelný nárůst tlaku v topném systému. V této situaci je pro ochranu systému okruh vybaven speciálním ventilem - termostatem.

Příčiny vodního rázu

Fyzikální podstata tohoto jevu spočívá v úplné ztrátě nebo výrazném snížení průchodnosti vodovodních potrubí, v důsledku čehož se zvyšuje tlak kapaliny v systému.

V domech, kde byly inženýrské komunikace špatně navrženy a vybaveny, můžete často slyšet charakteristické klepání a cvakání v potrubí.

Jsou vnějším projevem vodního rázu a vznikají, když se cirkulace tekutiny v uzavřeném systému náhle zastaví a pak se její pohyb také náhle obnoví.

Přirozenými překážkami potrubí jsou často vzduchové kapsy, adaptéry z většího na menší průměr nebo instalované uzavírací ventily

Objeví-li se v dráze proudu vody pohybujícího se určitou rychlostí překážka, rychlost jejího pohybu se zpomalí a objem se dále zvětšuje. Když nenajde východisko, vytvoří zpětnou vlnu, která se po srážce s hlavní vodní plochou zvyšuje tlak v systému. Někdy může dosáhnout prahové hodnoty 20 Atm.

Nahromaděný objem se díky těsnosti dálnice nemá kam ubírat, ale mocná energie se stále snaží najít odbyt do vnějšího prostředí. Nárazová síla vyplývající z takové srážky vytváří nebezpečí prasknutí trubky, která nemá dostatečnou rezervu bezpečnosti.

Z tohoto důvodu je pro vybavení systému nutné použít bezešvé vodovodní a plynové potrubí přizpůsobené pro vodovodní sítě, které odpovídají GOST 3262-75, nebo tlakové kovoplastové analogy vyrobené v souladu s GOST 18599.

Z trvalého dopadu vodní energie se začnou postupně nebo rychle hroutit jak samotné potrubí, tak tuhé prvky systému

Hlavní faktory, které vyvolávají výskyt vodního rázu v potrubí, jsou:

• přerušení provozu nebo porucha oběhového čerpadla;
• přítomnost vzduchu v uzavřeném okruhu systému;
• výpadky proudu;
• v případě náhlého uzavření uzavíracích ventilů.

Krátkodobé zvýšení tlaku v uzavřeném okruhu v důsledku vstřikování kapaliny nad předepsanou normu může nastat, pokud se při zapnutí čerpadla začne oběžné kolo pohybovat vysokou rychlostí.

Nedávno při zařizování autonomní systém vytápění Místo starých ventilů a šoupátek se stále častěji používají kulové kohouty, jejichž konstrukce nezaručuje bezproblémový provoz.

Jejich schopnost mít rychlý účinek má nevýhodu, protože je jednou z nejčastějších příčin vodního rázu.

Pokud se při spouštění systému ze systému neuvolní vzduch, dojde při otevření kulového ventilu ke srážce vzduchu s prakticky nestlačitelnou kapalinou

Z hlediska bezpečnosti jsou výhodnější šroubové ventily, protože díky postupnému odvíjení nápravových skříní zajišťují plynulé otevírání/zavírání uzavíracích ventilů.

Podobná situace nastává, když se před spuštěním systému neuvolní vzduch z okruhu. Při otevření kohoutku voda narazí na vzduchovou zátku, která v uzavřeném systému funguje jako jakýsi pneumatický tlumič.

Jak se problému vyhnout?

Správná ochrana vodovodního potrubního systému pomůže snížit intenzitu a neutralizovat vliv nadměrného tlaku.

Ochranné mechanismy pro autonomní systémy proti vodnímu rázu jsou ve většině případů zaměřeny na vyhlazení síly proudění vodní hmoty.

K zamezení vzniku přetlaku jednorázového a trvalého charakteru, jak v samostatném úseku okruhu, tak v celém systému jako celku, slouží řada základních opatření.

Možnost 1. Hladké vypnutí systému

To je jeden z hlavních požadavků při spouštění a odstavování potrubních systémů, což je jasně uvedeno v regulačních dokumentech.

Faktem je, že energie hydraulického rázu v důsledku pružnosti stěn potrubí nepůsobí vší silou současně. Kvůli kompenzaci elastických deformací je rozdělena do několika časových intervalů.

Proto se při stejné celkové rázové síle výrazně sníží rázová síla v určitém okamžiku. Hladkým zapínáním lze proces nárůstu tlaku v průběhu času prodloužit, čímž se minimalizuje značné poškození systému.

Při výběru uzavíracích ventilů je třeba dát přednost výrobkům, které mají relativně dlouhou dobu uzavření vody

Kohouty, jejichž konstrukce zajišťuje velkou mezeru až do vypnutí vody, se instalují ve fázi instalace zařízení.

Možnost #2. Aplikace automatických zařízení

Automatizace musí být nakonfigurována tak, aby plynule upravovala statický tlak v systému. K dosažení požadovaného efektu napomáhá instalace čerpadel s automatickou regulací otáček nebo elektronicky řízených jednotek, které jsou vybaveny vestavěnými frekvenčními měniči.

Použití automatických systémů vám umožní řídit průtok kapaliny a také číst hodnoty jejího tlaku v potrubí

Čerpadla vybavená automatickou regulací otáček motoru jsou schopna plynule zvyšovat/snižovat tlak v systému. V tomto případě software současně plní dva úkoly: sleduje změny tlaku v přívodu vody a automaticky upravuje tlak.

Metody komplexní modernizace systému

Komplexní modernizace systému zahrnuje instalaci zařízení zaměřeného na neutralizaci účinků nadměrného tlaku.

Metoda #1. Aplikace kompenzátorů a tlumičů

Tlumiče a hydraulické akumulátory současně vykonávají tři funkce: shromažďují kapalinu, eliminují její přebytečný objem ze systému a také pomáhají předcházet nežádoucím jevům.

Kompenzační zařízení, jehož roli hraje hydraulický akumulátor, je instalováno ve směru pohybu vody v těch intervalech topného okruhu, kde je vysoká pravděpodobnost kolísání tlaku v systému.

Hydraulický akumulátor nebo klapka je ocelová baňka o objemu do 30 litrů, včetně dvou sekcí oddělených pryžovou nebo pryžovou membránou.

Když se v systému objeví přetlak, vodní sloupec první sekce začne vyvíjet tlak na separační membránu, díky čemuž se ohýbá ve směru vzduchové komory

Když se tlak zvýší, hydraulické rázy „spadnou“ do nádrže. Ohnutím pryžové membrány směrem ke vzduchové komoře v okamžiku stoupání vodního sloupce je dosaženo efektu umělého zvětšení objemu okruhu.

Jako zařízení pro tlumení nárazů se používají trubky z tepelně odolné zesílené pryže nebo elastického plastu.

Elastický materiál tlumičů samovolně absorbuje energii hydraulického rázu v místě, kde tlak dosáhl kritické hodnoty

K dosažení požadovaného efektu postačí použít přípravek o délce 20-30 cm.Pokud je potrubí dlouhé, část tlumiče se zvětší o dalších 10 cm.

Metoda #2.Instalace pojistného ventilu membránového typu

Pojistný ventil membránového typu je umístěn na výstupu potrubí poblíž čerpadla, aby uvolnil předem stanovené množství vody, když je přetlak.

Pojistný ventil vybavený pevným těsněním, které plní funkci rychlého uvolnění tlaku, je spolehlivou pojistkou pro autonomní systém

V závislosti na výrobci a typu modelu je pojistný ventil ovládán buď elektrickým povelem z regulátoru, nebo rychločinným pilotním zařízením.

Zařízení se spustí, když tlak překročí bezpečnou úroveň, chrání benzínka když se zařízení náhle zastaví. V okamžiku nebezpečného náporu tlaku se zcela otevře a při poklesu na normální úroveň se regulátor pomalu zavírá.

Metoda #3. Vybavení termostatického ventilu bočníkem

Bočník je úzká trubka s vůlí 0,2-0,4 mm, která se instaluje ve směru cirkulace chladicí kapaliny. Hlavním úkolem prvku je postupně nižší tlak.

Na straně, kde kapalina vstupuje do termostatu, je umístěna úzká trubka, jejíž rozsah průřezu nepřesahuje 0,2-0,4 mm.

Metoda bypassu se používá, když uspořádání autonomních systémů, jehož potrubí je tvořeno pouze novými trubkami. To je způsobeno skutečností, že přítomnost rzi a usazenin ve starých potrubích může snížit účinnost posunu na „ne“. Z tohoto důvodu se při použití bočníku na vstupu do topného okruhu doporučuje instalovat účinné vodní filtry.

Metoda #4. Použití super bezpečnostního termostatu

Jedná se o druh pojistky, která monitoruje tlak v systému a nedovolí, aby fungoval poté, co indikátor dosáhne kritické úrovně. Zařízení je vybaveno pružinovým mechanismem umístěným mezi tepelnou hlavou a ventilem. Pružinový mechanismus se spouští nadměrným tlakem a zabraňuje úplnému uzavření ventilu.

Takové termostaty jsou instalovány přesně ve směru vyznačeném na krytu.

Provádění preventivních prací

Kromě přísného dodržování pravidel pro provozování potrubí pomáhá včasné provádění preventivních opatření předcházet nehodám. Koneckonců, všechny procesy ve vodovodním systému nebo topném okruhu jsou vzájemně propojeny. A vodní ráz je pouze konečnou destruktivní „kapkou“, která může mít negativní důsledky na pozadí nevyhovujícího technického stavu vodovodního systému.

Vibrace potrubí a změny tlaku přispívají ke vzniku mikrotrhlin v kovové struktuře. Vady vzniklé v průběhu času při nástupu vodního rázu se okamžitě objevují v oblastech zvýšeného vnitřního napětí: mechanické spoje, ohyby a svarové švy.

Prevence spočívá ve vyrovnání topného systému, které se provádí po dokončení instalace nebo opravy vytápění v soukromém domě.

Hlavní soubor prací prováděných během prevence:

• kontrola stavu bezpečnostní skupiny: pojistný ventil, odvzdušňovací otvor a manometr;
• pravidelně kontrolovat tlak za membránou expanzní nádoby, a pokud jsou zjištěny neuspokojivé výsledky, jeho úprava;
• testování těsnosti systému a kontrola stupně opotřebení potrubí;
• sledování polohy ventiluuzavírací a regulační ventily pro úniky;
• pravidelně kontrolovat stav filtrůkteré zadržují vodní kámen, písek a částice rzi; v případě potřeby prvky vyčistěte a opláchněte;

Prevence zaměřená na udržení dobrého stavu vodoinstalace a topení, zahrnuje jednoduché typy práce. Ale neměli byste je ignorovat. Koneckonců to může vést ke značné ztrátě peněz a času na plnohodnotné opravy.

Uvedená ochranná opatření jsou nejúčinnější, jsou-li aplikována komplexně. Ale díky integrovanému přístupu k řešení problému budete schopni neutralizovat negativní důsledky, a tím prodloužit životnost systému.

Závěry a užitečné video k tématu

Video #1. Vodní kladivo, jak se to děje:

Video #2. Test účinnosti tlumiče:

Vodní ráz ve vodovodním systému je běžným jevem, který může způsobit vážné škody. A vaším úkolem je vyřešit problém co nejrychleji. Pokud se totiž situace bude opakovat, prvky systému brzy selžou. A následné opravy budou stát mnohem víc.

Ptejte se a pište komentáře do bloku níže. Čekáme na vaše příběhy o tom, jak jste zaznamenali vodní ráz do systému nebo si všimli jeho následků. Zajímá mě váš názor na prezentované informace.