Гидравлический удар (гидроудар) – это скачок давления, происходящий в водопроводной системе или других гидросистемах при резком изменении скорости и направления движения воды. Гидроудар трубопровода часто становится источником серьезных осложнений. Жидкость создает волны давления, которые буквально могут «ударить» по стенкам труб, фитингам и другим элементам системы, что приводит к разрушению трубопровода.

Гидравлический удар принято разделять на два вида.

• Положительный – давления резко повышается. Это происходит при быстром закрытии водопроводного крана или включении насоса.
• Отрицательный – падение давления из-за открытия крана или отключения насоса.

Рассмотрим подробнее гидроудар первого типа, так как он представляет наибольшую опасность для системы водоснабжения.

Представьте, что вы только что открыли водопроводный кран и использовали воду для своих целей (вымыли посуду, умылись и так далее). Когда вода больше не нужна, вы, естественно, закрываете кран.

Что при этом происходит в системе водоснабжения? Вода по инерции какое-то время течет по трубам с прежней скоростью потока, при этом сталкивается с препятствием (кран закрыт). И, «спотыкаясь» о преграду, поток возбуждает обратную волну. А поскольку система водоснабжения герметична, обратная волна сталкивается с водной массой, идущей навстречу. В результате получается удар определенной силы, который ищет выхода в окружающей среде (то есть в трубах).

При небольшой силе толчка удар гасится трубопроводом. При мощном гидроударе или ветхом состоянии системы происходит авария, разрыв водопровода.

Среди прочих причин гидроудара – резкое включение насоса, перебои в электроснабжении, аварийное отключение насоса, срабатывание систем защиты трубопровода. Во всех этих случаях давление в водопроводе резко меняется, что влечет за собой деформацию труб, вплоть до их разрыва. Надо сказать, что даже процессы коррозии и иные чрезвычайные обстоятельства не имеют такого влияния на водопровод, как гидроудары.

Чем грозит гидроудар в системе водоснабжения?

Кроме разрушения водопроводной системы, которая всегда выливается в большие денежные траты, гидроудар грозит затоплением жилища, порчей имущества, бытовых приборов, и, самое страшное, ожоговым травматизмом. Именно поэтому рекомендуем вам внимательно отнестись к проблеме гидроударов в системе водоснабжения и максимально обезопасить себя и своих домочадцев.

Как узнать, есть ли гидроудары в системе?

Диагностировать наличие гидроударов в системе просто. Первые признаки – щелчки, постукивания и прочий шум, который будет слышен при открытии и закрытии крана. Большинство из нас не обращают внимания на эти звуки, а ведь именно они первыми свидетельствуют о чрезмерных нагрузках системы.

Расчет гидравлического удара

Рассчитать гидравлический удар очень важно при проектировании и обслуживании систем водоснабжения и отопления. Расчет направлен на предотвращение аварийных ситуаций, защиту оборудования и обеспечение безопасности в системах, где циркулирует жидкость под давлением. Для расчета гидроудара в системе водоснабжения используются несколько ключевых параметров и математических формул:

• Давление (Dp). Показатель давления в системе, измеряемый в Ньютонах на квадратный метр (Н/м²). Давление изменяется в результате гидроудара и вычисляется с использованием специальных уравнений.
• Плотность жидкости (p). Измеряется в килограммах на кубический метр (кг/м³). Этот параметр учитывается при расчетах давления.
• Скорость жидкости (u0 и u1). Скорость движения жидкости до и после изменения условий в системе.

Эти значения также играют важную роль в расчетах. Помимо основных параметров, для более точных расчетов и предсказаний гидравлического удара учитываются дополнительные факторы. Это диаметр и материал трубопровода, а также уровень сжимаемости жидкости. Параметры могут варьироваться в зависимости от конкретных условий в системе. Для анализа и предсказания гидравлического удара используются формулы, описывающие изменение давления и скорости распространения ударной волны.

Например, формула Жуковского берет за основу плотность жидкости и скорость ее движения:

ΔPуд = ρ * Δv * c,

где:  ΔP уд – скачок давления; 

ρ – удельная плотность воды; 

Δv – отмеченное изменение скорости (при полной остановке – скорость потока перед остановкой); 

с – скорость распространения ударной волны.

Формулы также включены в программное обеспечение для проектирования гидравлических систем. Понимание этих формул и параметров позволяет инженерам и специалистам разрабатывать меры для предотвращения гидроударов.

Как предотвратить гидроудары?

Существует несколько видов защиты системы водоснабжения от гидроударов. Рассмотрим основные.

1. Плавное закрытие крана. Если потребитель закрывает кран постепенно, давление в системе водоснабжения плавно выравнивается и обратная волна формируется небольшой силы, что снижает мощность гидроударов. Однако всегда плавно закрывать кран не получится. Ведь теперь большинство кранов оснащены шаровой конструкцией, а не вентильной (когда приходилось крутить вентили, чтобы закрыть кран). С шаровой конструкцией одно нечаянное резкое движение – и кран закрыт. Кроме того, дети или ваши гости могут не знать, как правильно закрывать кран.
2. Использование труб большого диаметра. Чем больше диаметр труб, тем ниже скорость потока воды, и, соответственно, гидроудар. Но этот метод защиты требует повышенных денежных вложений (на трубы, их проведение и теплоизоляцию) и не всегда эстетично выглядит.
3. Установка амортизирующего устройства по направлению потока воды. Перед термостатом вместо жесткой трубы устанавливается кусок из эластичного пластика или каучука. При гидроударе этот участок растягивается и частично гасит силу удара.
4. Использование компенсаторного оборудования. Гидроаккумулятор – это бак, куда при гидроударе будет сбрасываться излишняя вода до нормализации давления системы. Реле давления – элемент, который не спасет от гидроудара, но отключит насос, когда вы перекроете кран и давление превысит определенное значение. При этом надо учитывать, что выключение насоса не произойдет мгновенно.

Важно правильно проектировать систему водоснабжения или отопления, учитывая факторы, которые могут вызвать гидроудары. Это выбор правильных диаметров труб, установка соответствующих клапанов и устройств для сглаживания давления, а также учет долгосрочных изменений в системе.