Гидрокомпенсатор для водоснабжения

Что такое мембранный компенсатор гидроударов, как он работает

Давление, как один из параметров системы отопления и водоснабжения, играет ключевую роль. Именно за счет разности давлений образуется течение жидкости. В современных системах отопления используют гидравлические насосы. От показателя давления зависит скорость течения, напор и объем. В системах открытого типа, которые повсеместно использовались в прошлом, давление жидкости равнялось атмосферному, поэтому повышение температуры носителя сопровождалось перетеканием жидкости в расширительный бак.

Недостатком такой системы служило постепенное испарение жидкости, невозможность повышения температуры кипения, незащищенность от гидравлических ударов.

Жидкость практически не сжимается. При сжатии слоев возникают большие по значению силы упругости, которые могут с высокой скоростью передаваться в среде. Резкое изменение давления в одной части квартирной магистрали могло привести к разрушению элементов трубопровода в другой части.

Спровоцировать гидроудар может открытие крана или любой заслонки. Ярким примером служит разрушение вновь проложенной магистрали при первом ее запуске, когда при закрытых вентилях смесителей открывается подача воды.

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.

Мембранный амортизатор гидравлических ударов в системах отопления и водоснабжения

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.

Устройство компенсатора гидроудара пружинного/тарельчатого типа

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.

Неприятные последствия и методы защиты от гидроудара

Барьер, неожиданно возникающий на пути потока жидкости, формирует давление, которое, теоретически, может расти бесконечно. При этом жесткие элементы системы испытывают сильнейшие нагрузки и постепенно или резко разрушаются.

Последствия гидроудара могут быть плачевными, особенно для старых трубопроводов

Аварии, которые вызывает гидроудар в системе отопления, сопровождаются рядом характерных неприятностей:

• разрушением трубопроводов и оборудования тепловых сетей;
• разрывом отопительных приборов;
• ожоговым травматизмом;
• длительным прекращением тепло- и водоснабжения;
• затоплением жилища и порчей имущества.

Наиболее уязвимы для гидравлических ударов длинные трубопроводы, например, теплый пол. Чтобы обезопасить «подпольную» систему, ее оснащают термостатическим клапаном, установку которого нужно доверить хорошим специалистам, иначе появится еще один фактор риска в системе.

Грамотная защита систем отопления или водоснабжения от гидроударов направлена на снижение их интенсивности и нейтрализацию воздействия избыточного давления.

Без резких движений

Самый простой способ обезопасить себя от гидроудара – плавное включение и выключение запорной арматуры. Этот нюанс четко прописан в нормативах по эксплуатации объектов централизованного водоснабжения и теплосетей. Правило без каких-либо оговорок можно распространить и на автономные сети.

Суть в том, что плавное включение и отключение растягивают во времени процесс повышения давления. Энергия гидроудара действует не всей своей силой за раз, а распределяется на несколько временных отрезков. При этом, хоть суммарная сила удара и остается прежней, но мощность уменьшается.

Вариант с использованием автоматики

Плавный запуск и остановку инженерной системы можно вполне доверить автоматике. Насосы с автоматической регулировкой оборотов электродвигателя плавно поднимают давление в трубах после запуска, и так же планомерно действуют в обратном порядке. Программное оборудование не просто отслеживает изменение давления, но и совершает автоматическую регулировку напора.

Наилучший эффект дает комплексная модернизация системы, которая поможет предотвратить гидроудар в трубах. Она включает в себя ряд различных мероприятий.

Компенсаторы гидроудара, демпферы, гидроаккумуляторы

Важным элементом в системах отопления и водоснабжения является компенсатор гидроудара (он же демпфер, он же гидроаккумулятор) – устройство, которое выполняет сразу три важных задачи: накапливает (аккумулирует) жидкость; принимает избыток жидкости из системы, тем самым способствует снижению давления в ней; соответственно, способствует гашению гидроудара, если он возникает.

Компенсатор гидроудара (демпфер) устанавливают в самых «опасных» местах

Компенсатор представляет собой герметичный стальной бак с эластичной мембраной и встроенным воздушным клапаном. Объем может быть как совершенно незначительным, так и довольно большим.

Интересно! В Европе, если в сети не установлен гидрокомпенсатор, гарантия на бытовую технику, например, стиральную машинку, бойлер или посудомоечную машину, не выдается.

Клапан защиты от гидроудара

Для защиты насосной станции, в случае внезапной остановки насоса, например, применяют специальный клапан защиты от гидроудара диафрагменного типа с жестким уплотнителем. Он приводится в действие давлением жидкости и имеет очень полезную функцию быстрого сброса давления. Устанавливают его после обратного клапана, на отводе от трубопровода, рядом с насосом.

Клапан защиты от гидроудара имеет очень полезную функцию быстрого сброса давления

Клапан является надежным предохранителем в системах, находящихся под давлением.

Установка амортизирующего устройства

Установка амортизирующего устройства (трубы из пластика или термостойкого каучука) по направлению циркуляции жидкости, перед термостатом, является эффективным методом защиты. Эластичный материал самопроизвольно гасит энергию гидроудара. Достаточная длина – 20-30 см, для очень длинного трубопровода амортизатор можно увеличить на 10 см.

Шунтирование в домашних условиях

Тот, кто хорошо знаком с конструкцией термостата, может установить в терморегулирующем клапане шунт с просветом 0,4 мм или просто проделать отверстие такого же диаметра. При нормальном режиме работы, подобное нововведение никак не отразится на системе, а вот при перегрузках плавно снизит давление.

Важно! Шунтирование как метод защиты от гидроудара применим лишь к автономным сетям с новыми трубами. Осадок и ржавчина центральных коммуникаций делают его совершенно неэффективным.

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.

Гидроудар в системах водо- и теплоснабжения – явление довольно частое и опасное, но существует немало способов, с помощью которых можно нейтрализовать неприятные последствия этого явления и продлить срок жизни бытовой техники и труб.

Особенности монтажа компенсирующих устройств

Оснащение компенсаторами отопительной системы и водопроводов в жилых сооружениях проводят согласно проекту. Компенсаторы закрепляют к основной конструкции при помощи сварки.

Устройства устанавливают при неработающей системе трубопровода, когда в ней нет давления и транспортируемой жидкости. При установке обеспечивают соблюдение соосности трубы и компенсатора, чтобы не допустить радиальные нагрузки системы во время работы.

Наличие данного типа нагрузок влечет за собой заедание и дальнейшей поломкой подвижных элементов изделия.

Система топления оснащается компенсаторами на прямых отрезках трубопровода, и когда все секции прикреплены к неподвижным опорам. Наряду неподвижных опор необходима установка скользящих, чтобы не деформировать трубопровод во время теплого расширения. Необходимо учитывать величину трения в местах установки во время расчета максимального размера зоны трубопровода со встроенным компенсатором.

Внимание! На участке, где установлен сильфонный компенсатор, нельзя монтировать опоры, подвесной конструкции.

На этапе создания проекта для установки опор неподвижного типа учитывается: величина силы жесткости компенсатора, величина усилия на распор, сила трения для опор скользящих.

Монтировать компенсирующие устройства можно в трубопроводах горизонтального и вертикального типа. Стрелка устройства устанавливается по направлению движения теплоносителя, стрелка корпуса вертикальных трубопроводов должна быть опущена вниз, каким бы направлением не был оснащен теплоноситель. При поломке компенсаторы подлежат только замене.

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

Амортизирующие подводки — 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.

Мембранные компенсаторы (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.

Природа возникновения гидроудара

Для начала, давайте разберемся, что такое гидравлический удар. Все просто: это резкий скачок давления воды в трубах в ту или иную сторону.

• Когда давление резко повышается при включении насоса или перекрытии крана, сначала возникает положительный гидроудар, так как вода по инерции продолжает течь с прежней скоростью, но встречает на своем пути внезапно возникшее препятствие. При этом в области непосредственно около препятствия (например, запорной арматуры (см. Арматура для водоснабжения: виды, назначение, нюансы подбора)), образуется избыточное давление на стенки трубы. Воде деваться некуда, сжимается она плохо, поэтому стенки трубы растягиваются.

Расширение трубы при гидроударе

• Столкнувшись с преградой, водяной поток отбрасывается назад и сталкивается с волной, все ещё текущей навстречу. Опять-таки, при этом оказывается давление на стенки герметичного трубопровода.
• При резком оттоке водяной массы от преграды, рядом с ней образуется область пониженного давления, в которой стенки трубы теперь уже сжимаются. Это отрицательный гидроудар.

Движение потока в разных условиях

Ударная волна затихает не сразу, она накатывает и отступает несколько раз с уменьшающейся силой и амплитудой. Все это происходит за доли секунды, в течение которых трубы испытывают попеременно то положительную, то отрицательную нагрузку.

Есть и другие причины, вызывающие гидроудар. Это воздушные пробки в трубопроводе, резкие повороты или сопряжения труб разных диаметров, резкие включения насоса. Любая преграда на пути скоростного потока жидкости, изменяет её объем и, как следствие – давление.

Устройство гидрокомпенсатора

Всего существует 2 типа гидрокомпенсаторов, каждый из которых делится еще на 2 подтипа: гидротолкатель (обычный или роликовый), гидроопора (обычная или для установки в рычаг или же коромысло). Конструкция будет зависеть от того, в тандеме с каким ГРМ будет работать деталь: DOHC или SOHC. В общем виде гидрокомпенсатор является гидравлической плунжерной системой в неразборном корпусе из металла. Основными элементами такой системы являются:

• Плунжерная пара (плунжер и втулка);
• Пружина плунжера;
• Обратный клапан (обычно подпружиненный шарик);
• Корпус.

Место установки гидрокомпенсаторов зависит от типа ГРМ. В случае DOHC это колодцы головки клапанов , а в SOHC это гнезда клапанного коромысла . Идеально работающий компенсатор препятствует возникновению зазоров на всем цикле работы ГРМ. Приставка «гидро» поставлена в названии неспроста, так как работа устройства зависит от изменений давления моторного масла. Не совсем правильно сравнивать гидрокомпенсатор с пружиной, однако в такой аналогии есть смысл. Предлагаем ознакомиться с двумя основными фазами работы устройства:

1. Клапан ГРМ закрыт. Так как кулачок распредвала не действует на компенсатор, пружина внутри его корпуса полностью разжата и максимально поднимает плунжер, прижав его к кулачку. Подплунжерное пространство при этом полностью заполняется моторным маслом и давления смазки внутри компенсатора уравнивается с давлением в масляной системе;
2. Клапан ГРМ открыт. Кулачок распредвала повернут в сторону компенсатора и оказывает на него максимальное воздействием. Пружина устройства подобрана так, чтобы ее усилия хватило на открытие клапана ГРМ. Излишки масла при этом проталкиваются обратно в смазочную систему.

Благодаря наличию верно подобранной пружины гидрокомпенсатор препятствует возникновению зазоров как в обеих указанных фазах, так и при переходе от одной фазы к другой, когда, например, клапан только начинает открываться или закрываться. Что важнее, компенсатор продолжает нормально работать даже при истирании кулачков, когда длина их отлива становится меньше нормальной. Проще говоря, устройство «выбирает» зазор руководствуясь не только тепловым расширением, но и износом элементов ГРМ.

Признаки стука гидрокомпенсаторов на горячую

Для автолюбителя очень важно знать, как понять, что стучит один или несколько гидрокомпенсаторов. Ведь его стук можно легко спутать с другими звуками при проблемах с пальцем поршня, вкладышами коленвала, распредвалом или прочих деталей внутри двигателя.

Стуку гидрокомпенсаторов на горячую можно диагностировать, открыв капот. Звуки начнут идти именно из-под клапанной крышки. Тональность звука специфическая, характерная ударам металлических деталей друг о друга. Некоторые сравнивают его со звуком, который издает стрекочущий кузнечик. Что характерно — стучание от неисправных компенсаторов происходит в два раза чаще, чем частота оборотов двигателя. Соответственно, при увеличении или снижении оборотов мотора звук стучания от гидриков будет вести себя соответственно. Под сброс газа будут слышны звуки как будто у вас не отрегулированы клапана.