Co je vodní ráz v potrubí - příčiny a důsledky. Bytová klapka vodního rázu Ventil vodního rázu

27.11.2023

Kohoutek s pitnou vodou v každé domácnosti není luxus, ale pokrok, ale o takovou příjemnou vymoženost můžete v mžiku přijít, pokud se v potrubí vyskytne vodní ráz. Vodní ráz může způsobit nejen nedostatek vody, ale také vést k zatopení bytu.

Jak k takovému nebezpečnému jevu dochází a jak se mu vyhnout, podrobně rozebereme v tomto článku.

Povaha hydraulického rázu v potrubí

Vodní kladivo je rázová vlna, která se šíří po povrchu vodovodního systému a také prostřednictvím prvků armatur. Destruktivní účinek tohoto jevu je spojen především s neschopností kapaliny se stlačit.

Pokud by voda mohla být například několikrát stlačena jako plyn, pak by potrubí neprasklo náhlé zvýšení tlaku. K nadměrnému tlaku dochází, když se pohyb tekutiny náhle zastaví, ale vodní ráz mohou způsobit i jiné jevy ve vodovodním systému.

Příčiny

Nejčastěji dochází k vodnímu rázu při náhlém uzavření uzavíracího ventilu. Když voda protéká potrubím a vytéká z kohoutku, udržuje se ve vodovodním systému konstantní hodnota tlaku, ale v okamžiku náhlého uzavření armatur se tato hodnota může několikrát zvýšit, v důsledku čehož potrubí stěny nevydrží tlak a prasknou.

Vodní ráz může být způsoben také:

Náhlé zapnutí nebo vypnutí výkonného čerpadla.
Ve vodovodním nebo topném okruhu jsou vzduchové kapsy.

Zapínání a vypínání čerpadla může být vyvoláno nestabilním napájením zařízení, kde jsou výkonné čerpací stanice pro čerpání vody. Vzduchové zámky také hrají důležitou roli při výskytu takového nebezpečného jevu, proto před provozem uzavřených systémů s kapalinou byste se měli ujistit, že v nich je úplná absence vzduchu.

Důsledky

Při opakovaném vystavení vysokému tlaku, ke kterému dochází v důsledku vodního rázu, mohou i velmi spolehlivé systémy ztratit těsnost. Může dojít k prasknutí potrubí a z jediného, ale silného hydraulického rázu.

V důsledku tohoto nárazu je zcela zastaven přívod vody do objektů, na které je vodovodní potrubí napojeno. Důsledky tohoto jevu se bohužel neomezují pouze na nedostatek vody v kohoutku.

Pokud dojde k prasknutí potrubí v bytovém domě, pak po prasknutí potrubí a vniknutí kapaliny do obytného prostoru dojde k poškození majetku majitelů bytů, ale i sousedů o patro níže.

Pokud praskne hlavní vodovodní potrubí, které zásobuje vodou celou oblast města, lze nehodu již považovat za mimořádnou událost.

V důsledku takového incidentu zůstanou obyvatelé desítek bytových domů nejen bez pitné vody, ale také bez kanalizace, protože všechny toaletní nádrže jsou napájeny potrubím studené vody. Je také nepravděpodobné, že by bylo možné použít sprchu, i když je potrubí teplé vody neporušené.

Pokud dojde k poškození horkovodního potrubí v důsledku vodního rázu, může taková událost kromě materiálních škod vést k vážným popáleninám. Zvláště nebezpečné může být odtlakování topného systému, ve kterém je chladicí kapalina vždy pod značným tlakem a teplota kapaliny je více než +70 stupňů.

Podívejte se na video

Důsledky vodních rázů ve velkoprůměrových potrubích ve městě mohou být také velmi katastrofální. Kromě možných zranění, která mohou utrpět chodcům nacházejícím se v blízkosti místa nehody, vede značný únik kapalin velmi často k ochrnutí úseku komunikace, zejména když jsou cestující na tomto úseku přepravováni vozidly poháněnými elektrickou trakcí.

Následky vodního rázu mohou vést k významným škodám, a proto je tak důležité naučit se, jak zabránit prudkému zvýšení tlaku v potrubí.

Způsoby ochrany

Dodržování pravidel pro instalaci vodovodních a topných komunikací vám umožňuje minimalizovat pravděpodobnost takového nebezpečného jevu, jako je vodní ráz, ale nebude možné jej zcela odstranit pouze pomocí správně navržených systémů. Aby se předešlo takové nepříjemné situaci, je nutný integrovaný přístup a dodržování bezpečnostních pravidel a technických pokynů.

Pravděpodobnost vodního rázu můžete výrazně snížit, pokud při instalaci vodovodních potrubí a jejich provozu budete dodržovat následující pravidla.

Při uvádění vodovodního nebo topného systému do provozu se musí otevřít uzavírací prvky armatur Tak pomalý. Uzavření přívodu kapaliny by také mělo být provedeno velmi hladce. Hladké zavírání a otevírání uzavíracích ventilů by mělo být prováděno nejen v průmyslových zařízeních, ale také při zahájení dodávky vody a vytápění v soukromém domě. Nadměrný tlak při vodním rázu může snadno poškodit domácí komunikaci, takže byste neměli zanedbávat technická bezpečnostní pravidla, když je voda v soukromém domě dodávána se značným tlakem.
Pokud do vodovodního nebo topného systému nainstalujete automatická zařízení pro plynulé otevírání a zavírání uzavíracích ventilů, můžete zcela eliminovat lidský faktor, když dojde k vodnímu rázu. Při použití elektroniky se samozřejmě vodovodní systémy stávají závislými na elektrickém proudu, ale aby se zcela vyloučila možnost poruchy kvůli instalovaným strojům, je nutné takové mechanismy vybavit záložním zdrojem elektrické energie. Takové pojištění je naprosto nezbytné, a to jak ve velkém podniku, tak pro normální fungování komunikací umístěných v soukromém domě. Čerpací stanice se doporučuje vybavit automatickým nastavením. V tomto případě je také možné zabránit vodnímu rázu z prudkého poklesu tlaku v důsledku zapnutí nebo vypnutí výkonného čerpacího zařízení.
Aplikace hydraulických akumulátorů a tlumicích zařízení, také umožňuje minimalizovat důsledky prudkého zvýšení tlaku ve vodovodní síti. Taková zařízení se obvykle skládají z kovového pouzdra s membránou umístěnou uvnitř. Když dojde k vodnímu rázu, membrána se posune, aby pojala přebytečnou kapalinu. Když hrozí prasknutí potrubí
projde a tlak se sníží, membrána se díky vzduchu umístěnému na rubové straně vrátí do původní polohy.
Lze použít ke snížení tlaku ve vodovodních sítích bezpečnostní ventil, který se otevře, když kapalina dosáhne určité hodnoty. Taková zařízení jsou také schopna chránit potrubí před zničením, ale pro organizaci tohoto typu ochrany bude nutné vytvořit další odbočku z ventilu do kanalizačního systému.
K ochraně před vodním rázem v soukromém domě nebo bytě můžete použít velmi jednoduchou metodu, při které je nadměrný tlak kompenzován protažením stěn potrubí. Není vůbec nutné instalovat topení nebo přívod vody z takových materiálů, ale část potrubí vyrobená z tepelně odolné pryže je schopna zcela absorbovat vodní rázy v malém systému.
Bypass termostatu, je účinným opatřením v boji proti vodnímu rázu s nízkým výkonem, proto takové „vylepšení“ autonomního vytápění lze provést pouze v soukromém topném systému. Zpravidla stačí v hlavním ventilu udělat otvor o průměru 0,5 mm, aby se při vysokém tlaku přebytečná kapalina volně pohybovala do okruhu studené vody.
Termostat s ochranou instalovaný v topném systému, také vám umožní vyhnout se tak nebezpečnému jevu, jako je vodní ráz. Princip fungování takového zařízení spočívá v tom, že v hlavním ventilu termostatu je další malý mechanismus, který se otevírá bez ohledu na teplotu kapaliny. Takový vnitřní ventil začne propouštět kapalinu, když se tlak chladicí kapaliny blíží maximální přípustné hodnotě, čímž chrání potrubí před prasknutím.

Podívejte se na video

Jak chránit komunikaci v bytě před vodním kladivem

Odtlakování vodovodu v bytě může vést k velmi vážným následkům, zejména v případě, kdy v důsledku přestávky vznikla škoda sousedům, jejichž byt se nachází o patro níže, kde k nehodě došlo.

Na vodovodní části bytu mohou být instalovány staré kovové trubky, které časem reziví a během provozu se mohou zničit, nemluvě o smrtící síle vodního rázu.

DŮLEŽITÉ! Aby se minimalizovala pravděpodobnost úniku, doporučuje se instalovat kohoutky ventilového typu, které díky svým konstrukčním vlastnostem nejsou schopny okamžitě uzavřít vodu. Pákové kulové kohouty, které jsou tak pohodlné nejen v kuchyni, ale i ve sprše, mohou způsobit vážnou nehodu.

Navzdory skutečnosti, že hydraulické akumulátory se nejčastěji používají v soukromých domech, jejichž zásobování vodou se provádí čerpadlem umístěným v hluboké studni, tyto výrobky také pomohou chránit přívod vody v bytě před vodním rázem.

Navíc nahromaděná kapalina v takových zařízeních může být použita v případě dočasného přerušení dodávky vody. Svůj přívod vody před vodním rázem můžete ochránit také pomocí speciálních tlumičů, které se instalují do přívodního potrubí studené nebo teplé vody.

Neoprávněná instalace jakýchkoli zařízení v systému centrálního vytápění je přísně zakázána. Abyste ochránili obytný prostor před vodními rázy, měli byste nechat otestovat topení odborníkem ze správcovské společnosti.

Pokud jsou z radiátorů a potrubí včas odstraněny všechny vzduchové kapsy, nebude se obávat vodního rázu, a to kvůli dodržení všech nezbytných opatření k zamezení takového jevu v kotelně a podél cesty přívodu chladicí kapaliny do bytu .

Aby se snížilo riziko odtlakování systémů zásobování teplou vodou, doporučuje se také vyměnit kohoutky za šroubové konstrukce a potrubí vyrobit z moderních materiálů, které umožňují co nejúčinněji se vyrovnat s přetlakem v potrubí.

Pár slov o teorii vodního kladiva

Výskyt vodního rázu je možný pouze z toho důvodu, že kapalina není dostatečně stlačena, aby kompenzovala prudké zvýšení tlaku. Při zvýšení tlaku v jednom místě se jeho síla rozšíří na celý úsek potrubí a nalezení „slabého článku“ vede k deformaci nebo destrukci materiálu.

Tento efekt vyskytující se ve vysokotlakých potrubích poprvé objevil ruský vědec N. E. Žukovskij na konci 19. století. Zhukovsky také odvodil vzorec, podle kterého lze vypočítat minimální dobu potřebnou k uzavření kohoutku, aby se zabránilo nebezpečnému zvýšení tlaku v uzavřeném vodovodním systému.

Podívejte se na video

Tento vzorec vypadá takto:

Dp=p(u0-u1)

Dp – zvýšení tlaku v N/m2;
p – hustota kapaliny kg/m3.
u0 a u1 jsou průměrné hodnoty rychlosti kapaliny v potrubí před a po uzavření kohoutku.

Vědec dokázal, že rychlost šíření rázové vlny závisí především na průměru a materiálu potrubí. Tento indikátor také závisí na stupni stlačitelnosti kapaliny.

Výpočet musí být proveden až po experimentálním stanovení hustoty vody, která se v závislosti na množství rozpuštěných solí může výrazně lišit. Rychlost šíření vodního rázu se vždy vypočítá podle následujícího vzorce:

c = 2 l/T.

с – rychlost rázové vlny;
L – délka potrubí;
T – čas.

Dosazením hodnot do tohoto vzorce můžete přesně určit rychlost šíření vodního rázu. Vodní kladivo je vlna, která kmitá na určité frekvenci.

Spočítat v případě potřeby počet kmitů za jednotku času také není obtížné. Stačí použít následující vzorec:

M = 2 l/a

M – doba trvání oscilačního cyklu;
L – délka potrubí;
a – rychlost vlny (m/s).

Pro zjednodušení výpočtů budou níže uvedeny indikátory rychlosti rázové vlny během hydraulického rázu pro trubky vyrobené z následujících materiálů:

Ocel – 900 – 1300 m/s;
Litina – 1000 – 1200 m/s;
Plast – 300 – 500 m/s.

Dosazením těchto hodnot do vzorce můžete přesně vypočítat frekvenci kmitů vodního rázu podél části vodovodního potrubí o určité délce.

Toto je teorie vodního rázu v nejstručnějších matematických popisech. Při navrhování moderních inženýrských systémů se k provádění takových výpočtů používají výkonné počítače, takže není třeba se uchýlit k ručnímu výpočtu rychlosti a síly vodního kladiva.

Závěr

Vodní ráz ve vodovodu může způsobit vážné nehody v sektoru bydlení a komunálních služeb. Takové incidenty jsou nepříjemné zejména v zimním období. Zničení teplovodu může vést k podchlazení a onemocnění lidí, zvláště když malé děti a starší občané zůstanou bez tepla.

Podívejte se na video

Proto, abyste se co nejvíce ochránili před tak hrozným jevem, je nutné uvést do praxe všechny tipy uvedené v tomto článku.

Mnoho z nás slyšelo pravidelné cvakání v komunikaci s vodovodem. Málokdo to ale vidí jako vážnou hrozbu, protože neví, jak ničivé následky to může mít. A situace je taková, že vodní ráz může vést nejen k poruchám zařízení, ale také k tvorbě trhlin a prasklin v potrubí. Aby se tomu zabránilo, je nutné důsledně dodržovat všechna pravidla pro provoz inženýrských sítí. Tématem dnešního článku je tedy vodní kladivo ve vodovodním systému.

Vodní kladivo ve vodovodním systému

Vodní kladivo - co to je? A jeho důsledky

Vodní ráz se může vyskytnout v jakékoli komunikaci (nejen ve vodovodu) díky praktické nestlačitelnosti vody. Chcete-li zastavit průtok vody, která vytéká z kohoutku v kuchyni, jednoduše otočte kohoutkem. V tomto případě voda narazí na nečekanou překážku a vytvoří zpětnou vlnu. Voda kvůli těsnosti hlavního vedení nemá kam jinam jít, proto se její energie střetne s protijedoucími proudy poháněnými pověstnou setrvačností. Samotná síla nárazu vyplývající z takové srážky je dána skutečností, že komprese není schopna absorbovat energii vznikající při interakci proudění. Ačkoli, pokud mluvíme o vodovodních potrubích malého průměru, pak se v nich takové jevy objevují minimálně.

Foto - následky vodního rázu ve vodovodním a topném systému

Další věcí jsou velké (průměrem i délkou) tuhé trubky, vysoká rychlost proudění, nebo náhlé ucpání průsvitu na určitém úseku dálnice. V zásadě mohou být takové rázy vyrovnány speciálními kompenzátory nebo elasticitou materiálu, ze kterého je potrubí vyrobeno. Navíc i vzduchové kapsy v okruhu mohou absorbovat takové rázy. Přestože energie nárazu zůstane ve všech případech stejná, bude mít pouze menší dopad, což je více než dostatečné, aby nedošlo k poškození.

Poznámka! Základem většiny ochranných mechanismů a zařízení je právě vyhlazování síly hrotu vodní hmoty.

Příčiny vodního rázu

Je jich několik:

porucha čerpadla nebo neočekávané vypnutí;
náhlé uzavření kohoutků;
v okruhu zůstává vzduch, který musí být odstraněn před aktivací potrubí naplněného kapalinou.

Etapy vodního kladiva

Pokud jde o náhlé uzavření, s vytvořením kuličkových zařízení se stalo nejčastějším. Koneckonců, když je kapalina dodávána nebo uzavírána pomocí zastaralých šroubových kohoutů, hladkost pohybu je zajištěna tím, že se láhev odvíjí po etapách. A z technologického hlediska jsou šroubová zařízení racionálnější, protože eliminují možnost kritického zvýšení tlaku.

Obdobná je situace, kdy před spuštěním nebyl z okruhu odstraněn vzduch. Při náhlém otevření kulového ventilu se voda srazí se vzduchem, který se zde stává jakýmsi pneumatickým tlumičem. A praskání, které pravidelně slyšíme a které testuje pevnost potrubí, zcela marně ignorujeme. Dříve nebo později vodní ráz ve vodovodním systému, schopný dosáhnout desítek atmosfér, způsobí zničení zařízení.

Harmonogram etap vodního kladiva

V obou případech narazí proud vody na překážku - uzavírací ventil nebo banální proudění vzduchu. Při srážce je voda mírně stlačena a potrubí (včetně železného) je mírně nataženo. Ale nezapomínejte, že vše má své meze.

Délka přímého dopadového úseku pro vodní uzavírací ventily

№	Typ bytového zařízení	Doba odezvy, s	Délka úseku přímého dopadu, m
№	Typ bytového zařízení	Doba odezvy, s	Pro nekovové potrubí	Pro kovové potrubí
1	Pákový kohoutek nebo mixér	0,05	8,5	30
2	Přepínač sprchy (přepínač)	0,03	5,2	18
3	Solenoidový ventil pračka	0,01	1,7	6
4	Solenoidový ventil myčka	0,01	1,7	6
5	Solenoidový ventil systémy ochrany proti úniku (1/2")	0,05	8,5	30
6	Plnicí ventil toalety	0,06	10,5	36

O klikách v zásobování vodou

Pravidelné zvuky „cvakání“ v potrubí slyší majitelé domů, kde není komunikace správně organizována. A cvaká to hlavně v těch místech, kde se napojují trubky většího průměru na trubky menšího průřezu. V tomto případě voda pohybující se po dálnici určitou rychlostí narazí na překážku (i když je vadná). Otáčky se následně nemění, snižuje se intenzita vykládání, zvyšuje se množství kapaliny a s tím roste i tlak. A pokud v takových spojích není voda distribuována přes několik registrů, může v důsledku nadměrného tlaku potrubí prasknout.

Hrozby vodních rázů v zásobování vodou

Jak jsme již zjistili, překážka vytvořená v dráze pohybu vody vytváří tlak, který z teoretického hlediska nemá kritické limity. Jednoduše řečeno, několik desítek atmosfér lze převést na významnější číslo. Pevné prvky systému, závity a samotné potrubí se časem (pomalu nebo rychle) zhorší trvalým vlivem setrvačnosti vody.

Poznámka! Jsou to dlouhé okruhy, které více než jiné trpí vodním rázem – například „teplá podlaha“ na vodní bázi, jejímž potrubím cirkuluje ohřátá kapalina. A aby byl systém chráněn před nárazy, je okruh umístěný pod podlahovou krytinou vybaven speciálním termostatickým ventilem. Typické je, že toto zařízení dokáže zachránit systémy pouze v případě, že je správně nainstalováno, v jiných případech může dokonce vytvořit další hrozbu.

Jakmile se uzavře termostatický ventil umístěný v přívodu kapaliny do okruhu, bude se voda vlivem setrvačnosti ještě nějakou dobu pohybovat. V důsledku toho se v této oblasti vytváří vakuum, i když rozdíl v ukazatelích je velmi malý - ne více než jedna atmosféra. A protože je okruh navržen pro všechny čtyři atmosféry, neměly by nastat žádné problémy. Ventil na výstupu také blokuje pohyb kapaliny. Ale když se setkáte s takovou bariérou, kapalina bude podepřena další částí a začne se natahovat a ničit stěny potrubí s tlakem přes deset atmosfér. Ale to trochu odbočíme, vraťme se k vodovodu.

Důsledky neustálého vodního rázu v systému mohou být nejvíce nepředvídatelné. Nejběžnější z nich je průlom. A nic jiného, pokud k takovému průlomu dojde na dostupném úseku dálnice, tedy v místě, kde nebudou potíže s jeho odstraněním. Ale někdy jsou trubky položeny také ve stěnách, a to samozřejmě přidává bolesti hlavy.

Ať je to jakkoli, i když se v důsledku vodního rázu objeví na vodovodním systému jen drobné škody, je třeba najít příčinu takové nepříjemné události. Koneckonců, dříve nebo později to povede k vážnějším následkům.

Jak správně zacházet s vodním kladivem?

Pro ochranu vodovodního potrubí před vodním rázem (jednorázovým i trvalým) je nutné neutralizovat jejich negativní dopad nebo jej alespoň minimalizovat. Pojďme se podívat na několik účinných způsobů.

Plynulé vypnutí vody – pomůže to?

Podle požadavků centrálního vodárenského podniku by měl být vypínán/zapínán pouze plynule. A pravidla vytvořená pro průmyslové dodavatele platí i pro běžné uživatele. V zásadě takové plynulé zapínání nebo vypínání prodlužuje trvání úderů.

Síla úderů zůstává stejná, ale nepůsobí krátkodobě, ale jakoby po etapách, rozložených do určitého počtu časových úseků. V důsledku toho se celková síla vodního kladiva nemění, zatímco jeho výkon je znatelně snížen. A pokud budeme plynule snižovat/zvyšovat tlak, objem nebo rychlost pohybu vody, ochráníme tím okruh před možným poškozením.

Dalším způsobem je modernizace systému

Následující kroky zaměřené na rekonstrukci systému vám pomohou zbavit se neustálého vodního rázu.

Ve směru pohybu vody jsou instalovány speciální zařízení pro tlumení nárazů. Jinými slovy, část potrubí umístěná před termostatem je nahrazena podobnou částí z plastu (plast, jak víte, je elastický) nebo zesílené pryže, která je odolná vůči vysokým teplotám. Délka vyměňované oblasti obvykle nepřesahuje 30 centimetrů - to je docela dost. Pokud je délka potrubí dostatečně dlouhá, můžete zvýšit tlumič asi o 10 centimetrů.
Do ventilu termostatu je vložen bočník, jehož lumen nepřesahuje 0,4 milimetru. Na straně cirkulace vody je v termostatu umístěna úzká trubka o průměru 0,2-0,4 milimetru. A pokud systém funguje normálně, pak bočník žádným způsobem neovlivní provoz, ale pokud se tlak zvýší, indikátor plynule sníží. To vše samozřejmě zvládne pouze odborník, který se v termostatech dobře vyzná. Nezkušení lidé to nemusí brát.

Poznámka! Posunování je použitelné pouze pro systémy s novým potrubím vyrobeným z vysoce kvalitního materiálu. Různé nečistoty a rez ale velmi rychle ucpou malý otvor.

Video - Vodní kladivo

Jak jsme zjistili, vodní ráz nastává, pokud není systém správně navržen nebo nejsou dodržovány provozní normy. A ať vás hluk nevystraší, ale negativní důsledky popsané ve videu níže by vás prostě měly varovat. Důvody je proto lepší odstranit předem – hodně tak ušetříte na opravách.

Vyhýbání se vodnímu rázu – základní pravidla

Lidé, kteří se setkali s vodním kladivem a znají z první ruky jejich ničivé účinky, se ptají: je možné se tomu všemu vyhnout? Možností je několik, pojďme se na každou z nich podívat.

Poznámka! Pokud se problémy neodstraní ihned poté, co se objeví otřesy, bude systém v každém případě muset být dříve nebo později předělán. Pokud se totiž situace bude neustále opakovat, tak všechny prvky – včetně potrubí – brzy selžou. Poté budou opravy stát mnohem více.

Lze dopadům předejít?

Abyste si v budoucnu nelámali hlavu nad tím, jak situaci napravit a zbavit se vodního rázu, měl by být systém zásobování vodou pečlivě naplánován a realizován předem. Pro kontrolu jeho funkčnosti použijte speciální zařízení - zařízení, které dokáže simulovat vodní ráz ve vodovodním řádu. Díky takovému zařízení je možné identifikovat slabá místa v obvodu a napravit situaci ještě před uvedením systému do provozu.

Jako závěr

Pro vodovodní systém se vodní ráz může stát velmi vážným problémem. Při plánování systému a instalaci jeho prvků proto buďte maximálně opatrní. Navíc, pokud jsou z přívodu vody slyšet cizí zvuky, je to jasný „příznak“ problému, který by měl být okamžitě a bez prodlení vyřešen.

Video - Vodní kladivo v potrubí

Doufáme, že dnešní materiál byl pro vás užitečný. Předem děkujeme za sdílení na sociálních sítích. sítě, hodně štěstí v práci a teplé zimy!

Podle statistik je příčinou většiny poruch potrubí vodní ráz, vyvolaný náhlými změnami vnitřního tlaku. Důsledky takového jevu mohou být velmi odlišné, až do úplného selhání systému. Chcete-li se chránit před přerušením vytápění nebo dodávky vody, musíte přijmout ochranná opatření.

Jak se nazývá vodní kladivo a proč k němu dochází?

Pojem vodní ráz se používá k označení významné změny tlaku v potrubí s kapalným médiem ve velmi stlačeném časovém úseku.

Nejčastěji k tomu dochází v důsledku prudké změny rychlosti proudění, když se v cestě objeví jedna nebo jiná překážka (vzduchový uzávěr, ventilový ventil atd.). Po setkání s překážkou si kapalina zachovává setrvačnost pohybu, což vede ke zhutnění vrstvy umístěné v blízkosti překážky. Pokud se tento proces nezastaví, pokračující vstřikování média vyvolá rychlý tlakový ráz.

Situace, jako je tato, téměř vždy zahrnují uzavření průtoku pomocí ventilu nebo kohoutku. Může se zdát, že tento jev nepředstavuje žádné nebezpečí, což vede mnoho majitelů k tomu, aby s ním nezacházeli s náležitou pozorností. Jak však odborníci doporučují, pokud se objeví sebemenší předpoklady, je nutné přijmout vhodná opatření k jejich co nejrychlejšímu odstranění.

Nejčastěji se vodní ráz vyskytuje v následujících situacích:

při spouštění a zastavování čerpacího zařízení, jakož i v případě jeho poruchy;
pokud se v uzavřeném okruhu objeví vzduchové kapsy. Před spuštěním systému je nutné jej zbavit nahromaděného vzduchu. To se provádí pomocí speciálních kohoutků;
v případě výpadku proudu (to platí pro systémy s nuceným oběhem);
při náhlém uzavření uzavíracích ventilů (ventily, šoupátka, kohouty atd.).

Poslední příčina vodního rázu ve vodovodním systému je nejčastější. To platí zejména pro období, kdy staré ventily začaly být masivně nahrazovány moderními rychloběžnými kulovými kohouty.

Pokud se v okruhu nahromadí vzduch, každé otevření kulového ventilu vyvolá přímý kontakt vzduchu s kapalinou stlačenou na limit. Díky tomu může tlak vyskočit až na několik desítek atmosfér. Pokud nebudou přijata vhodná opatření, dříve nebo později to povede k velmi smutným následkům.

Jakkoli to může znít paradoxně, použití šroubových ventilů staré konstrukce zaručuje vyšší bezpečnost, protože jsou schopny plynule regulovat průtok kapaliny.

Co to znamená?

V důsledku náhlého výskytu překážky v dráze pohybu tekutiny může vnitřní tlak v uzavřeném okruhu dosáhnout obrovských hodnot. To vede k destruktivnímu zatížení prvků a součástí obsažených v systému. Vodní ráz je nejnebezpečnější pro potrubí značné délky (například vyhřívané podlahy v bytě).

Nejpravděpodobnější důsledky vodního rázu:

selhání potrubí a zařízení;
zničení topných baterií;
vodní ráz v topném systému může vést k vážným popáleninám;
přerušení dodávek vody a tepla;
poškození majetku (vašeho i souseda) v důsledku zatékání.

K takovým nehodám dochází zvláště často na rezavých, opotřebovaných potrubích. Rozsah poškození je velmi ovlivněn oblastí, kde se překážka objevila: čím blíže k začátku potrubí, tím menší budou následky.

Tento jev se často vyskytuje v topných systémech konstruovaných z trubek různých průměrů. Pokud nebyly různě velké sekce přizpůsobeny speciálními adaptéry, dojde jistě k tlakovým rázům.

Způsoby, jak zabránit vodnímu rázu

Je téměř nemožné zbavit se periodického výskytu nadměrného tlaku v potrubí, takže hlavní opatření jsou zaměřena na snížení jeho intenzity a vytvoření účinné ochrany potrubí a dalších prvků systému.

Hladké nastavení

Nejjednodušší a nejlevnější způsob, jak zabránit hydrodynamickým rázům, je použít plynulé nastavení. Toto doporučení je uvedeno v regulační dokumentaci pro provoz zařízení obsluhovaných centralizovaným zásobováním vodou a teplem.

Tento princip lze využít nejen v bytových domech, ale i v soukromém sektoru, kde se obvykle používají systémy autonomního vytápění. Díky hladkému použití uzavíracích ventilů nedochází k náhlému zvýšení tlaku: tento proces je jakoby natažený v čase. V důsledku toho je při zachování celkové síly úderu dosaženo snížení jeho síly.

Nejvýhodnější je realizovat podobný způsob pomocí kohoutů s postupným blokováním průtoku.

Automatická ochrana

Ne vždy je možné dosáhnout postupné korekce vnitřního tlaku ručně. Pohodlnější a spolehlivější v provozu jsou automatické tlumiče vodních rázů, které jsou instalovány na čerpadlech v nucených systémech.

Automatizace umožňuje plynule zvyšovat otáčky motoru při zapínání a při vypínání je stejně plynule snižovat. Vnitřní tlak tedy nedosáhne svého maxima okamžitě, ale až po nějaké době. Zároveň elektronika spolu s monitorovacími indikátory tlaku nezávisle reguluje tlak.

Použití dilatačních spár

Úkolem hydraulického kompenzátoru (nazývaného také tlumič a hydraulický akumulátor) je akumulovat kapalinu a absorbovat její přebytek z okruhu, což pomáhá snižovat úroveň vnitřního tlaku. Ve výsledku to umožňuje absorbovat vzniklý vodní ráz.

Poznámka! Podle evropských norem je nezbytným předpokladem vybavení vodovodních a topných systémů hydraulickými akumulátory.

Konstrukce kompenzátoru se skládá z utěsněné ocelové nádrže, elastické pryžové membrány a v ní zabudovaného vzduchového ventilu. Místo jeho instalace jsou oblasti topného okruhu s největší pravděpodobností tlakových rázů.

Bezpečnostní ventil

Místo instalace pojistného ventilu s membránou je úsek potrubí v těsné blízkosti čerpadla, bezprostředně za vratnou pojistkou (umožňuje vypustit požadovaný objem kapaliny v případě přetlaku). U různých modelů zařízení může být jejich aktivace provedena buď elektrickým ovladačem nebo pilotním vysokorychlostním zařízením.

Ventil se aktivuje, když tlak překročí bezpečnou mez, což poskytuje spolehlivou ochranu oběhového čerpadla v případě náhlého zastavení. Když nebezpečné vnitřní napětí dosáhne maxima, zařízení se otevře na 100 %. Po normalizaci situace se regulátor postupně uzavírá. Tímto způsobem je možné zabránit vodním rázům a zajistit stabilní rychlost cirkulace kapaliny v systému.

Zařízení pro tlumení nárazů

Další účinnou metodou ochrany vodovodního potrubí je použití kompenzátorů vodních rázů absorbujících rázy.

Nejčastěji mluvíme o plastových nebo tepelně odolných pryžových trubkách. Jejich umístění se musí shodovat se směrem pohybu chladicí kapaliny (termostat je umístěn bezprostředně za takovým potrubím). Díky své elasticitě je výrobek schopen samostatně odebírat energii hydraulického rázu. Průměrná délka tlumicí části je 20-30 cm, u velmi dlouhých obrysů může být délka zesílené pryžové trubky zvýšena na 40 cm.

Bezpečnostní termostat

V některých situacích pomáhá termostat vybavený speciální ochranou proti přepětí zabránit vodním rázům.

Uvnitř zařízení je pružinová náplň, která odděluje ventil a termohlavici. Během tlakového rázu zabraňuje spouštěný mechanismus úplnému uzavření ventilu. S klesající silou hydraulického rázu se výstup postupně uzavírá. Při instalaci bezpečnostního termostatu je důležité nezaměnit šipku na tělese a směr pohybu kapalného média v potrubí.

Možnost obchvatu

Ochranný termostat si můžete vyrobit sami, když termostatický ventil vybavíte speciálním bočníkem. Mluvíme o tenké trubce o průměru 0,2-0,4 mm nebo otvoru podobného průřezu. Pokud není systém přetížen, bude termostat fungovat normálně. Pokud se objeví vnitřní napětí, bude hladce uvolněno.

Pozornost! Je třeba mít na paměti, že tímto způsobem je dovoleno doplňovat pouze automatické okruhy s novým potrubím (pokud jsou v kapalném médiu pevné nečistoty nebo rez, rychle ucpou potrubí).

Preventivní opatření

Souběžně s vybavením systému speciálními ochrannými zařízeními pomohou jednoduchá preventivní opatření snížit pravděpodobnost vodního rázu.

K tomu potřebujete:

sledovat účinnost bezpečnostní skupiny (pojistný ventil, odvzdušňovací ventil a manometr).
čas od času zkontrolujte tlak uvnitř expanzní nádoby a v případě potřeby jej upravte;
zkontrolujte netěsnosti v okruhu a odstraňte všechny zjištěné závady;
sledovat, jak jsou uzavírací ventily umístěny ve vztahu k pohybu chladicí kapaliny;
Pravidelně čistěte filtry určené k zachycení vodního kamene, písku a rzi.

Největší účinnost uvedených ochranných opatření je pozorována při jejich komplexním použití. Tento přístup nám umožní dosáhnout úplné neutralizace negativních důsledků nadměrného tlaku v systému.

Podle statistik asi 60 % všech destrukcí (prasknutí) potrubí vzniká v důsledku vodního rázu, což je krátkodobé, prudké a výrazné zvýšení tlaku v potrubí způsobené náhlou změnou rychlosti proudění tekutiny. Obvyklými příznaky, které doprovázejí tento vážný problém, jsou cvakání, klepání a další hluk, který se vyskytuje v komunikacích, které nás zásobují vodou a teplem. Mnoho lidí jim ani nevěnuje pozornost, ale vodní ráz ve vodovodním systému vede k poškození zařízení, prasklinám a rozštěpení potrubí. Přísné dodržování pravidel pro provozování plynovodů a modernizace inženýrských sítí pomůže předejít mimořádné události.

Povaha vodního rázu, možné příčiny

Majitelé soukromých domů se špatně uspořádanými inženýrskými komunikacemi často slyší charakteristický zvuk cvakání a klepání, což naznačuje, že v uzavřeném systému došlo ke krátkodobému prudkému zvýšení tlaku v důsledku náhlého zastavení pohybu tekutiny podél okruhu nebo náhlé obnovení jeho oběhu.

Když proud tekutiny pohybující se určitou rychlostí narazí na překážku (vzduch nebo uzavírací ventily), jeho rychlost se okamžitě nezmění, ale rychle se zvětší objem, tlak se zvýší a někdy dosáhne 10 atmosfér nebo více. Pokud „přebytek“ nemá kam jít, existuje riziko prasknutí potrubí.

Možné příčiny vodního rázu:

spuštění, zastavení a porucha čerpadla nebo jeho nouzové vypnutí;
vzduch v systému;
prudké zastavení proudění kapaliny v okruhu způsobené rychlým otevíráním a zavíráním uzavíracích ventilů: kohoutků, ventilů atd.

Poslední důvod je nejtypičtější, protože ventilové kohoutky svým hladkým chodem nahradily své modernější a „ostřejší“ kulové protějšky.

Pokud ze systému není odstraněn vzduch, dojde při otevření kulového ventilu ke srážce hmoty vzduchu a prakticky nestlačitelné kapaliny, v důsledku čehož může hodnota tlaku vzrůst až na několik desítek atmosfér. Takovýto pravidelný „test pevnosti“ má velmi negativní dopad na stav systému jako celku a potrubí zvláště, výsledek není těžké předvídat.

Častým problémem je přetížení topného systému. Jak vypustit vzduch z baterií se dozvíte v našem článku:.

Nepříjemné následky a způsoby ochrany proti vodnímu rázu

Bariéra, která se náhle objeví v dráze toku kapaliny, vytváří tlak, který se teoreticky může zvyšovat donekonečna. V tomto případě jsou tuhé prvky systému vystaveny silnému zatížení a postupně nebo náhle se zhroutí.

Následky vodního rázu mohou být katastrofální, zejména u starých potrubí

Nehody způsobené vodním rázem v topném systému jsou doprovázeny řadou charakteristických problémů:

zničení potrubí a zařízení tepelných sítí;
prasknutí topných zařízení;
popáleniny;
dlouhodobé přerušení dodávek tepla a vody;
zaplavení domu a poškození majetku.

Dlouhé potrubí, například vyhřívané podlahy, jsou nejcitlivější na vodní rázy. Pro ochranu „podzemního“ systému je vybaven termostatickým ventilem, jehož instalaci je nutné svěřit dobrým odborníkům, jinak se v systému objeví další rizikový faktor.

Správná ochrana topných nebo vodovodních systémů před vodním rázem je zaměřena na snížení jejich intenzity a neutralizaci účinků nadměrného tlaku.

Žádné náhlé pohyby

Nejjednodušší způsob, jak se chránit před vodním rázem, je plynule zapínat a vypínat uzavírací ventily. Tato nuance je jasně uvedena v normách pro provoz zařízení centralizovaného zásobování vodou a topných sítí. Pravidlo lze bez výhrad rozšířit i na autonomní sítě.

Pointa je, že plynulé zapínání a vypínání prodlužuje proces zvyšování tlaku v průběhu času. Energie vodního rázu nepůsobí celou svou silou najednou, ale je rozložena do několika časových úseků. Současně, ačkoliv celková síla nárazu zůstává stejná, výkon klesá.

Možnost využití automatizace

Hladký start a zastavení inženýrského systému může být zcela svěřen automatizaci. Čerpadla s automatickou regulací otáček elektromotoru po nastartování plynule zvyšují tlak v potrubí a také systematicky pracují v opačném pořadí. Softwarové vybavení nejen sleduje změny tlaku, ale také automaticky upravuje tlak.

Nejlepší efekt přináší komplexní modernizace systému, která pomůže zabránit vodním rázům v potrubí. Zahrnuje řadu různých aktivit.

Kompenzátory vodních rázů, tlumiče, hydraulické akumulátory

Důležitým prvkem v systémech vytápění a zásobování vodou je kompenzátor vodního rázu (aka tlumič, aka) - zařízení, které plní tři důležité úkoly najednou: akumuluje (akumuluje) kapalinu; přijímá přebytečnou tekutinu ze systému, čímž pomáhá snižovat tlak v něm; V souladu s tím pomáhá tlumit vodní ráz, pokud k němu dojde.

Kompenzátor vodního rázu (tlumič) je instalován na „nejnebezpečnějších“ místech

Kompenzátor je uzavřená ocelová nádrž s elastickou membránou a vestavěným vzduchovým ventilem. Objem může být buď zcela nepatrný, nebo dosti velký.

Zajímavý! V Evropě, pokud není v síti instalován hydraulický kompenzátor, nevzniká záruka na domácí spotřebiče, například pračku, bojler nebo myčku.

K ochraně čerpací stanice v případě náhlého zastavení čerpadla se například používá speciální membránový ochranný ventil proti vodním rázům s tuhým těsněním. Ovládá se tlakem kapaliny a má velmi užitečnou funkci rychlého uvolnění tlaku. Nainstalujte jej za zpětný ventil, na výstupu z potrubí, vedle čerpadla.

Ventil je spolehlivým bezpečnostním zařízením v systémech pod tlakem.

Instalace zařízení pro tlumení nárazů

Efektivním způsobem ochrany je instalace zařízení pro tlumení nárazů (plastová nebo tepelně odolná pryžová trubka) ve směru cirkulace kapaliny před termostat. Elastický materiál spontánně absorbuje energii vodního rázu. Dostatečná délka je 20-30 cm, u velmi dlouhého potrubí lze tlumič zvýšit o 10 cm.

Operace bypassu doma

Kdo se vyzná v konstrukci termostatu, může do termostatického ventilu nainstalovat bočník s vůlí 0,4 mm nebo jednoduše udělat otvor stejného průměru. Za normálních provozních podmínek taková inovace systém nijak neovlivní, ale při přetížení plynule sníží tlak.

Důležité! Posun jako metoda ochrany proti vodnímu rázu je použitelný pouze pro autonomní sítě s novým potrubím. Kal a rez z centrálních vedení jej činí zcela neúčinným.

Termostat se super ochranou

Někdy se používá termostat se speciální ochranou proti vodnímu rázu. Taková zařízení mají mezi ventilem a tepelnou hlavou nainstalovaný pružinový mechanismus. Při přetlaku se pružina aktivuje a nedovolí ventilu úplně zavřít, jakmile se výkon vodního rázu sníží, ventil se plynule uzavře. Nainstalujte takový termostat přesně ve směru šipky na těle.

Vodní ráz v systémech zásobování vodou a teplem je poměrně běžný a nebezpečný jev, ale existuje mnoho způsobů, jak neutralizovat nepříjemné důsledky tohoto jevu a prodloužit životnost domácích spotřebičů a potrubí.

Obecné informace o vodním kladivu

Vodní ráz je náhlá změna tlaku tekutiny proudící v tlakovém potrubí, ke které dochází při náhlé změně rychlosti proudění. V komplexnějším pojetí je vodní ráz rychlé střídání „skoků“ a „poklesů“ tlaku, doprovázené deformací kapaliny a stěn potrubí a také akustickým efektem podobným úderu kladiva do ocelové trubky. Při slabých hydraulických rázech se zvuk objevuje ve formě „kovových“ cvakání, ale i při takových zdánlivě nevýznamných rázech se může tlak v potrubí poměrně výrazně zvýšit.

Fáze vodního rázu lze ilustrovat na následujícím příkladu ( Obr. 1): na konec bytového potrubí napojeného na domovní stoupačku si nechte nainstalovat jednopákovou baterii nebo směšovač (právě tyto směšovače umožňují poměrně rychle odstavit průtok).

Obr. 1. Etapy vodního kladiva

Když je kohoutek vypnutý, probíhají následující procesy:

Když je kohout otevřený, kapalina se pohybuje potrubím bytu rychlostí " ν " Současně je tlak ve stoupačce a bytovém potrubí stejný ( p).
Při zavření kohoutu a náhlém zpomalení proudění se kinetická energie proudění přemění na práci deformace stěn potrubí a kapaliny. Stěny potrubí se napínají a kapalina se stlačuje, což vede ke zvýšení tlaku o Δp(rázový tlak). Zóna, ve které se tlak zvýšil, se u rázové vlny nazývá kompresní zóna a její krajní úsek se nazývá čelo rázové vlny. Čelo rázové vlny se šíří směrem ke stoupačce rychlostí „c“. Zde bych chtěl poznamenat, že předpoklad nestlačitelnosti vody, převzatý v hydraulických výpočtech, v tomto případě neplatí, protože skutečná voda je stlačitelná kapalina s objemovým kompresním poměrem 4,9x10 -10 1/Pa. To znamená, že při tlaku 20 400 barů (2040 MPa) se objem vody zmenší na polovinu.
Když čelo rázové vlny dosáhne stoupačky, veškerá kapalina v bytovém potrubí se stlačí a stěny bytového potrubí se napnou.
Objem kapaliny v domovním systému je mnohem větší než v bytové elektroinstalaci, proto, když čelo rázové vlny dosáhne stoupačky, přebytečný tlak kapaliny je většinou vyrovnán v důsledku rozšíření průřezu a začlenění z celkového objemu kapaliny v domovním systému. Tlak v bytovém potrubí se začíná vyrovnávat s tlakem ve stoupačce. Zároveň však bytové potrubí díky pružnosti materiálu stěny obnoví svůj původní průřez, stlačí kapalinu a vytlačí ji do stoupačky. Zóna odstraňování deformace ze stěn potrubí se rozšiřuje směrem ke kohoutku rychlostí " S».
V okamžiku, kdy je tlak v bytovém potrubí roven počátečnímu tlaku, stejně jako rychlost kapaliny, dojde k obrácení směru proudění („nulový bod“).
Nyní kapalina v potrubí rychlostí " ν „Má tendenci se „odtrhnout“ od kohoutku. Objeví se „zóna redukce rázové vlny“. V této zóně je rychlost proudění nulová a tlak kapaliny je nižší než počáteční, což vede ke stlačení stěn potrubí (zmenšení průměru). Přední část vakuové zóny se pohybuje směrem ke stoupačce rychlostí " S" Při značném počátečním průtoku může vakuum v potrubí vést ke snížení tlaku pod atmosférický tlak a také k narušení kontinuity toku (kavitace). V tomto případě se v potrubí poblíž kohoutku objeví kavitační bublina, jejíž zhroucení vede k tomu, že tlak kapaliny v zóně odražené rázové vlny je větší než stejný indikátor v přímé rázové vlně.
Při dosažení čela stlačení rázové vlny stoupačky je rychlost proudění v bytovém potrubí nulová a tlak kapaliny je nižší než počáteční a nižší než tlak ve stoupačce. Stěny potrubí jsou stlačeny.
Rozdíl tlaků mezi kapalinou ve stoupačce a bytovým potrubím způsobí zatékání kapaliny do bytového potrubí a vyrovnává tlaky na původní hodnotu. V tomto ohledu také stěny potrubí začínají získávat svůj původní tvar. Tak vzniká odražená rázová vlna a cykly se znovu opakují až do úplného zániku. V tomto případě doba, během níž probíhají všechny fáze a cykly vodního rázu, zpravidla nepřekročí 0,001–0,06 s. Počet cyklů se může lišit a závisí na vlastnostech systému.

Na rýže. 2 Fáze vodního rázu jsou znázorněny graficky.

Rýže. 2. Grafy změn tlaku při vodním rázu.

Plán na rýže. 2a ukazuje vývoj hydraulického rázu, když tlak kapaliny ve výtlačné zóně rázové vlny neklesne pod atmosférický tlak (čára 0).

Plán na rýže. 2b zobrazuje rázovou vlnu, jejíž vakuová zóna je pod atmosférickým tlakem, ale není narušena hydraulická kontinuita média. V tomto případě je tlak kapaliny ve vakuové zóně nižší než atmosférický tlak, ale kavitační efekt není pozorován.

Plán na Obr.2c představuje případ, kdy je narušena hydraulická kontinuita proudění, to znamená, že vzniká kavitační zóna, jejíž následné zhroucení vede ke zvýšení tlaku v odražené rázové vlně.

Druhy hydraulických rázů a základní konstrukční ustanovení

V závislosti na rychlosti, s jakou se uzavírací ventil na potrubí zavírá, může být vodní ráz „přímý“ nebo nepřímý. „Přímý“ je náraz, při kterém je tok zablokován v čase kratším, než je doba nárazu, to znamená, že je splněna podmínka:

T3 ≤ 2 l/s,

Kde T 3– čas uzavření uzavíracího orgánu, s; L– délka potrubí od uzavíracího zařízení k místu, kde je udržován konstantní tlak (v bytě - ke stoupačce), m; S– rychlost rázové vlny, m/s.

Jinak se vodní ráz nazývá nepřímý. Při nepřímém dopadu je tlakový ráz mnohem menší, protože část energie proudění je tlumena částečným únikem přes uzavírací prvek.

V závislosti na stupni ucpání průtoku může být vodní ráz úplný nebo neúplný. Úplný úder je takový, při kterém uzavírací orgán zcela zablokuje průtok. Pokud se tak nestane, to znamená, že část toku nadále protéká uzavíracím ventilem, pak bude vodní ráz neúplný. V tomto případě bude vypočítaná rychlost pro určení velikosti hydraulického rázu rozdílem průtoků před a po zablokování. Velikost nárůstu tlaku při přímém plném hydraulickém rázu lze určit vzorcem N.E. Zhukovsky (v západní technické literatuře je vzorec připisován Alievovi a Michaudovi):

Δp = ρ ν c, Pa,

Kde ρ – hustota dopravované kapaliny, kg/m3; ν – rychlost přepravované kapaliny před okamžikem prudkého brzdění, m/s; S– rychlost šíření rázové vlny, m/s.

Rychlost šíření rázové vlny c je zase určena vzorcem:

Kde c 0- rychlost šíření zvuku v kapalině (pro vodu – 1425 m/s, pro ostatní kapaliny lze brát dle stůl 1); D– průměr potrubí, m; δ – tloušťka stěny trubky, m; E– objemový modul pružnosti kapaliny (lze brát podle stůl 2), Pa; Stravování– modul pružnosti materiálu stěny trubky, Pa (lze brát podle stůl 3).

Tabulka 1. Charakteristika kapaliny

Tabulka 2. Charakteristiky materiálů stěn potrubí

Pokud vezmeme v úvahu, že rychlost vody v bytových systémech by neměla překročit 3 m/s (bod 7.6. SNiP 2.04.01), pak pro potrubí z různých materiálů je možné vypočítat velikost nárůstu tlaku s možným přímé plné vodní kladivo. Tato souhrnná data pro některá potrubí jsou uvedena v stůl 3.

Tabulka 3. Nárůst tlaku při vodním rázu při rychlosti proudění 3 m/s

Materiál a rozměry potrubí	Rychlost rázové vlny, m/s	Δр, bar
Kovový polymer






Polyethylen







Polypropylen



















Ocel (normální trubky VGP)

U nepřímého vodního rázu se nárůst tlaku vypočítá podle vzorce:

V stůl 4 Je uvedena průměrná doba odezvy hlavních bytových zařízení. Pro každý typ této armatury se vypočítá délka potrubí, za kterou přestává být vodní ráz přímý.

Tabulka 4. Délka přímého dopadového úseku pro vodní uzavírací ventily

Možné následky vodního rázu

V obytných sítích nemá výskyt vodního rázu samozřejmě tak rozsáhlé destruktivní následky jako na hlavním potrubí velkého průměru. I zde však mohou způsobit mnoho potíží a ztrát, pokud nepočítáte s možností jejich výskytu.

Pravidelně se opakující hydraulické rázy v obytném potrubí mohou způsobit následující problémy:

– snížení životnosti potrubí. Standardní životnost vnitřního potrubí je dána souborem charakteristik (teplota, tlak, čas), ve kterých je potrubí provozováno. I takové krátkodobé, ale často opakované střídavé tlakové rázy a poklesy, ke kterým dochází při hydraulickém rázu, výrazně zkreslují obraz o provozních podmínkách potrubí a zkracují dobu jeho bezporuchového provozu. To platí ve větší míře pro polymerní a vícevrstvá potrubí;

– vytlačení těsnění a těsnění v armaturách a potrubních spojkách. K tomu jsou náchylné prvky jako pístové redukční ventily, kulové ventily, ventily a směšovače s pryžovými ucpávkovými kroužky, těsnicí kroužky lisovacích a lisovacích spojek, jakož i polotěsné kroužky („Američanky“). U bytových vodoměrů může vymáčknutí těsnicího kroužku mezi měřicí komorou a počítacím mechanismem vést k vniknutí vody do počítacího mechanismu (obr. 3);

Rýže. 3. Voda vniklá do počítacího mechanismu vodoměru v důsledku vymáčknutí těsnění

– i jediné vodní kladivo může zcela vyřadit z provozu ovládací a měřicí přístroje instalované v bytě. Například ohnutí jehly tlakoměru v důsledku interakce s omezovacím kolíkem je jasným znakem vodního rázu, ke kterému došlo (obr. 4);

Rýže. 4. Typické poškození tlakoměru v důsledku hydraulického rázu

– každé vodní rázy v domovním potrubí z polymerních materiálů, vyrobené s lisovacími, lisovacími nebo posuvnými spojkami, nevyhnutelně vede k mikroskopickému „vyklouznutí“ spojky z potrubí. Nakonec může nastat okamžik, kdy se další vodní ráz stane kritickým – trubka zcela „vyleze“ z konektoru (obr. 5);

Rýže. 5. Selhání lisovaného spoje MPT v důsledku vodního rázu

– kavitační jevy, které mohou doprovázet vodní ráz, jsou často příčinou vzniku dutin v šoupátku a tělese ventilu. Kolaps vakuových bublin během kavitace jednoduše „vyhryzává“ kusy kovu z povrchu, na kterém se tvoří. V důsledku toho cívka přestává plnit svou funkci, to znamená, že je porušena těsnost uzavíracího orgánu. A tělo takového kování velmi rychle selže (obr. 6);

Rýže. 6. Kavitační destrukce vnitřního povrchu výboje před elektromagnetickým ventilem

– zvláštním nebezpečím pro domovní potrubí z vícevrstvých trubek je zóna výronu rázové vlny při hydraulickém rázu. Pokud je lepicí vrstva nekvalitní nebo jsou tam neslepená místa, podtlak vzniklý v trubce odtrhne vnitřní vrstvu trubky a způsobí její „zhroucení“ (obr. 7, 8).

Rýže. 7. Vícevrstvá polypropylenová trubka poškozená vodním rázem

Rýže. 8. „Zhroucená“ kov-polymerová trubka

Při částečném zborcení bude trubka nadále plnit svou funkci, ale s mnohem větším hydraulickým odporem. Může však dojít i k úplnému kolapsu – v tomto případě dojde k zablokování potrubí vlastní vnitřní vrstvou. Bohužel GOST 53630-2009 „Vícevrstvé tlakové potrubí“ nevyžaduje testování vzorků potrubí při vnitřním tlaku pod atmosférickým tlakem. Řada výrobců, kteří si jsou tohoto problému vědomi, však zahrnula do technických specifikací povinnou klauzuli o kontrole potrubí ve vakuu. Zejména každá role vícevrstvých trubek VALTEC je připojena k vývěvě, která zvyšuje absolutní tlak v trubce na 0,2 atm (–0,8 baru). Poté se pomocí kompresoru protlačí trubkou kulička z pěnového polystyrenu o průměru o něco menším, než je konstrukční vnitřní průměr trubky. Role, kterými míč nemohl projít, jsou nemilosrdně odmítnuty a zničeny;

– další nebezpečí spočívá v přítomnosti vnitřního horkovodního potrubí v důsledku vodního rázu. Jak známo, bod varu vody je úzce závislý na tlaku ( stůl 5).

Tabulka 5. Závislost teploty varu vody na tlaku

Pokud například do potrubí bytu vstoupí horká voda o teplotě 70 ° C a v zóně řídnutí vodního kladiva tlak klesne na absolutní hodnotu 0,3 atm, pak se v této zóně voda změní na páru. Vzhledem k tomu, že objem páry je za normálních podmínek téměř 1200krát větší než objem stejné masy vody, lze očekávat, že tento jev může vést k ještě většímu nárůstu tlaku v kompresní zóně rázové vlny.

Způsoby ochrany proti vodnímu rázu v bytových systémech

Nejúčinnějším a nejspolehlivějším způsobem ochrany proti vodnímu rázu je prodloužení doby, po kterou uzavírací ventil uzavře průtok. Tato metoda se používá na hlavních potrubích. Plynulé zavírání ventilu nezpůsobuje žádné destruktivní poruchy proudění a eliminuje potřebu instalace objemných a drahých tlumicích zařízení. V bytových systémech není tato metoda vždy přijatelná, protože „jednoramenné“ pákové směšovače, solenoidové ventily pro domácí spotřebiče a další armatury schopné v krátké době uzavřít průtok se pevně usadily v našem každodenním životě. V tomto ohledu musí být bytové inženýrské systémy již ve fázi projektu navrženy s ohledem na riziko vodních rázů. Konstruktivní opatření, jako je použití elastických vložek, expanzních smyček a expandérů, se příliš nepoužívají. Nejoblíbenější jsou v současnosti armatury speciálně určené pro tento účel - pneumatické (pístové, obr. 9a, a membránové, obr. 9b) nebo pružinové (obr. 9c) tlumiče vodních rázů.

Rýže. 9. Typy tlumičů vodních rázů

U pneumatických tlumičů je kinetická energie proudění kapaliny zhášena energií stlačení vzduchu, jehož tlak se adiabaticky mění s indexem K = 1,4. Objem vzduchové komory pneumatické klapky se určí z výrazu:

kde P 0 je počáteční tlak ve vzduchové komoře, P K je konečný (konečný) tlak ve vzduchové komoře. Ve výše uvedeném vzorci je levá strana vyjádřením kinetické energie proudění tekutiny a pravá strana energie stlačování vzduchu.

Parametry pružiny pro kompenzátory pružin lze zjistit z výrazu:

kde D pr je střední průměr pružiny, I je počet závitů pružiny, G je smykový modul, F k je konečná síla působící na pružinu, F 0 je počáteční síla působící na pružinu.

Mezi projektanty a instalatéry existuje názor, že zpětné ventily a redukční ventily mají také schopnost absorbovat vodní ráz.

Zpětné ventily, které skutečně odříznou část potrubí v okamžiku náhlého zablokování toku, zkracují odhadovanou délku potrubí a mění přímý úder na nepřímý úder s menší energií. Po prudkém uzavření pod vlivem kompresního stupně rázové vlny se však samotný ventil změní na příčinu vodního rázu v potrubí umístěném před ním. Během fáze vakua se ventil opět otevře a v závislosti na poměru délek potrubí před a za ventilem může nastat okamžik, kdy se rázové vlny obou sekcí sečtou a zvýší tlakový ráz. Pístové reduktory nemohou kvůli své velké setrvačnosti sloužit jako hydraulické tlumiče - díky práci třecích sil v těsnění pístu prostě nestihnou zareagovat na okamžitou změnu tlaku. Navíc takové převodovky samy o sobě potřebují ochranu před vodním rázem, který způsobuje vymáčknutí těsnících kroužků ze sedel pístů.

Membránové tlakové reduktory mají schopnost částečně absorbovat energii vodního rázu, ale jsou určeny pro zcela jiné silové účinky, takže práce na tlumení častých vodních rázů je rychle vyřadí z provozu. Navíc prudké vypnutí převodovky při rázové vlně vede, jako v případě zpětného ventilu, k výskytu rázové vlny v oblasti před převodovkou, která není chráněna membránou.

Mimo jiné bytové vodní rázové klapky, kromě plnění svého hlavního úkolu, plní několik dalších funkcí, které jsou důležité pro bezpečný provoz bytových potrubí. Tyto funkce budou diskutovány na příkladu membránového hydraulického tlumiče VALTEC VT.CAR19 (obr. 10).

Tlumič vodního rázu VT.CAR19

Rýže. 10. Tlumič vodního rázu VALTEC VT.CAR19

Bytový tlumič vodních rázů VALTEC VT.CAR19 se konstrukčně skládá (obr. 11) z kulového těla z nerezové oceli AISI 304L ( 1 ), s rolovanou EPDM membránou ( 2 ). Díky malým konvexitám na povrchu membrány je zajištěno její volné spojení s tělem a maximální kontaktní plocha membrány s dopravovaným médiem. Vzduchová komora klapky je na továrním tlaku 3,5 bar, což poskytuje ochranu pro domovní potrubí, jejichž tlak nepřesahuje 3 bary. Klapka může chránit i potrubí s pracovním tlakem do 10 barů, ale v tomto případě je nutné použít čerpadlo připojené k vsuvce ( 3 ) zvyšte tlak ve vzduchové komoře na 10,5 bar. V případech, kdy je provozní tlak v bytové síti pod 3 bary, se doporučuje přes vsuvku ( 3 ) vypusťte část vzduchu z komory na hodnotu Prab + 0,5 bar.

Obr. 11 Provedení tlumiče VALTEC VT.CAR19

Technické vlastnosti a celkové rozměry klapky jsou uvedeny v stůl 6.

Tabulka 6. Technické vlastnosti VALTEC VT.CAR19

Charakteristický název		Význam
Pracovní objem
Tovární hodnota předběžného tlaku ve vzduchové komoře
Maximální tlak při vodním rázu

Maximální provozní tlak v chráněném domovním potrubí
Rozsah teplot pracovního prostředí

Rozměry (viz náčrt):
H – výška
O – průměr
G – připojovací závit
Materiál:
	Nerezová ocel AISI 304L
Membrána

Klapka je schopna chránit potrubí před vodním rázem, při kterém se tlak zvyšuje až na 20 barů, proto je nutné před instalací klapky zkontrolovat velikost vodního rázu, který může nastat v konkrétním bytovém potrubí. Výpočet možného tlaku během vodního rázu P gu lze vypočítat pomocí vzorce:

, bar

Poměr Ewater/Eat pro potrubí z různých materiálů se bere podle stůl 2.

Klapka VT.CAR19, která spolehlivě chrání bytové potrubí před vodními rázy, je díky svým konstrukčním vlastnostem schopna absorbovat přebytečnou vodu vznikající při ohřevu přiváděné studené vody během přestávky v používání vody. Pokud byla například do bytu vybaveného na vstupu redukčním nebo zpětným ventilem přiváděna voda o teplotě +5°C a přes noc se ohřála na 25°C (obvyklá teplota vzduchu v koupelně), pak tlak v přerušené části potrubí se zvýší o:

ΔP = β t At/p v = 0,00015 · (25 – 5) / 4,9 · 10 –9 = 61,2 bar.

V uvedeném vzorci β t je koeficient tepelné roztažnosti vody, a β v je součinitel objemové komprese vody (převrácená hodnota modulu pružnosti). Vzorec nezohledňuje tepelnou roztažnost materiálu samotného potrubí, ale praxe ukazuje, že každý stupeň zvýšení teploty vody v potrubí zvyšuje tlak z 2 na 2,5 baru.

Zde je nutná druhá funkce membránového tlumiče vodních rázů. Tím, že absorbuje část vody z topného potrubí, zbaví ho nadměrného zatížení a pomůže vyhnout se nouzové situaci. V stůl 7 Jsou uvedeny maximální délky potrubí chráněných klapkou VT.CAR19 před tepelnou roztažností kapaliny.

Tabulka 7. Mezní délka potrubí chráněná před tepelnou roztažností (při ΔТ = 20°C)

Pokud jde o domovní rozvody teplé vody, i zde plní klapka VT.CAR19 důležitý úkol zabránit varu vody v zóně výboje rázové vlny. Absorbováním energie hydraulického rázu tlumič toto nebezpečí eliminuje.

Největší účinnosti tlumiče vodních rázů je dosaženo při jeho instalaci přímo před chráněné armatury. V tomto případě je zcela vyloučena možnost vzniku vodního rázu (obr. 12).

Rýže. 12. Instalace klapek přímo před chráněná zařízení

V bytových systémech, kde potrubí nemají významnou délku, je povoleno instalovat jednu klapku na skupinu zařízení. V tomto případě je třeba zkontrolovat, zda celková délka potrubních úseků chráněných jednou klapkou nepřesahuje hodnoty uvedené v stůl 8.

Tabulka 8. Délka úseků potrubí chráněných jednou klapkou

Pokud jsou překročeny hodnoty uvedené v tabulce, je nutné nainstalovat ne jednu, ale několik klapek. V případě, že vypočtený tlak při vodním rázu překročí maximální přípustný tlak pro danou klapku (20 bar pro VT.CAR19), je třeba zvolit jiný typ zařízení s vyšší pevnostní charakteristikou.

V souladu s článkem 7.1.4. SP 30.13330.2012 „Vnitřní vodovody a kanalizace budov“, jehož ustanovení nabyla účinnosti dnem 1. ledna 2013, musí provedení vodovodních a uzavíracích armatur zajistit plynulé otevírání a zavírání průtoku vody. Tento požadavek však pravděpodobně nebude splněn, protože obchod nabízí obyvatelům obrovský sortiment armatur a zařízení, u kterých je plynulá regulace nemožná. S ohledem na to přední projekční a stavební organizace u nás již ve svých projektech zajišťují instalaci bytových tlumičů vodních rázů. Například DSK-1 ve městě Moskva restrukturalizuje výrobu za účelem implementace vstupních jednotek pro zásobování vodou v domácnostech podle schématu znázorněného na obr. 13.

Rýže. 13. Bytová jednotka přívodu vody DSK-1