Инженер по водоотведению и водоснабжению

Причины возникновения гидроудара

Физическая природа этого явления кроется в полной утрате или существенным снижением пропускной способности водопроводов, вследствие которой и повышается давление жидкости в системе.

В домах, где были неграмотно спроектированы и обустроены инженерные коммуникации, нередко можно услышать в трубопроводе характерное постукивание и щелчки.

Они являются внешним проявлением гидроудара и возникают, когда в замкнутой системе внезапно прекратилась циркуляция жидкости, а затем также внезапно возобновилось ее движение.

В роли естественных препятствий трубопровода часто выступают воздушные пробки, переходники с большего диаметра на меньший, либо установленная запорная арматура

Если на пути движущегося с определенной скоростью потока воды возникает препятствие, его скорость перемещения замедляется, а объем продолжает увеличиваться. Не находя выхода, он формирует обратную волну, которая, сталкиваясь с основной водной массой, повышает давление в системе. Иногда оно может достигать порога в 20 Атм.

Ввиду герметичности магистрали скопившемуся объему деваться некуда, но мощная энергия все равно стремится найти выход во внешнюю среду. Возникающая в результате такого столкновения сила удара и создает опасность разрыва трубы, которая не обладает достаточным запасом прочности.

По этой причине для обустройства системы необходимо использовать адаптированные под водные сети бесшовные водо-газопроводные трубы, соответствующие ГОСТу 3262-75, либо напорные металлопластиковые аналоги, произведенные согласно ГОСТу 18599.

От перманентного воздействия водной энергии и сам трубопровод, и жесткие элементы системы постепенно или быстро станут разрушаться

Основными факторами, провоцирующими возникновение гидроудара в трубах, являются:

  • перебои в работе или выход из строя циркуляционного насоса;
  • присутствие воздуха в замкнутом контуре системы;
  • перебои с подачей электроэнергии;
  • при внезапном перекрытии запорной арматуры.

Кратковременное повышение давления в замкнутом контуре вследствие нагнетания жидкости свыше положенной нормы может возникнуть, если при включении насоса крыльчатка начинает свое движение с больших оборотов.

В последнее время при обустройстве автономной системы отопления вместо старых вентилей и задвижек все чаще применяют шаровые краны, устройство которых не предусматривает плавный ход.

Их способность оказывать быстродействующий эффект имеет обратную сторону, являясь одной из самых распространенных причин гидроудара.

Если при запуске системы из нее не выпустили воздух, в момент открытия шарового крана возникает столкновение воздуха с практически несжимаемой жидкостью

В плане безопасности винтовые краны являются более предпочтительными, поскольку за счет поэтапного раскручивания буксы обеспечивают плавное открывание/перекрывание запорной арматуры.

Аналогичная ситуация возникает и когда перед запуском системы из контура не выпущен воздух. В момент открытия крана вода сталкивается с воздушной пробкой, которая в условиях замкнутой системы выступает своего рода пневматическим амортизатором.

Способы комплексной модернизации системы

Комплексная модернизация системы предполагает установку оборудования, направленного на нейтрализацию воздействия избыточного давления.

Способ #1. Применение компенсаторов и амортизаторов

Гасители и гидроаккумуляторы одновременно выполняют три функции: собирают жидкость, устраняя при этом ее лишний объем из системы, а также способствуют предотвращению нежелательного явления.

Компенсирующее устройство, роль которого выполняет гидроаккумулятор, устанавливают по направлению движения воды на тех промежутках отопительного контура, где велика вероятность колебания давления в системе.

Гидроаккумулятор или гаситель представляет собой стальную колбу объемом до 30 литров, включающую две разделенные резиновой или каучуковой мембраной секции.

При возникновении в системе избыточного давления водяной столб первой секции начинает давить на разделительную мембрану, за счет чего она изгибается в направлении воздушной камеры

При повышении давления гидравлические удары «скидываются» в резервуар. За счет изгибания резиновой мембраны в сторону воздушной камеры в момент поднятия водяного столба и достигается эффект искусственного увеличения объема контура.

В качестве амортизирующих устройств используют трубы, выполненные из термостойкого армированного каучука или эластичного пластика.

Эластичный материал амортизирующих приспособлений самопроизвольно гасит энергию гидравлического удара в точке, где давление достигло критического значения

Для достижения желаемого эффекта достаточно использовать изделие длиной в 20-30 см. Если же трубопровод имеет большую протяженность, участок амортизатора увеличивают еще на 10 см.

Способ #2. Установка защитного клапана диафрагменного типа

Защитный клапан диафрагменного типа размещают на отводе трубопровода рядом с насосом с тем, чтобы выпускать заданное количество воды при избытке давления.

Защитный клапан, оснащенный жестким уплотнителем, который выполняет функцию быстрого сброса давления, является надежным предохранителем автономной системы

В зависимости от производителя и типа модели защитный клапан приводится в движение посредством электрической команды контроллера, либо же с помощью пилотного устройства быстрого действия.

Устройство срабатывает, когда давление превышает безопасный уровень, защищая насосную станцию при внезапной остановке оборудования. В момент опасного всплеска давления он полностью открывается, а при падении его до нормального уровня – регулятор медленно закрывается.

Способ #3. Оснащение терморегулирующего клапана шунтом

Шунт представляет собой узкую трубку с просветом в 0,2-0,4 мм, которую устанавливают по направлению циркуляции теплоносителя. Основная задача элемента – при появлении перегрузок постепенно понижать давление.

Рекомендуем: Применение сильфонных компенсаторов в тепловых сетях, теплоснабжении

Узкую трубку, диапазон сечения которой не превышает 0,2-0,4 мм, размещают со стороны, откуда жидкость попадает в термостат

Метод шунтирования применяют при обустройстве автономных систем, трубопровод которых выполнен только из новых труб. Это обусловлено тем, что наличие ржавчины и осадка в старых трубах способно свести эффективность шунтирования на «нет». По этой причине при использовании шунта на входе в отопительный контур рекомендуется устанавливать эффективные водяные фильтры.

Способ #4. Использование термостата с суперзащитой

Это своего рода предохранитель, который отслеживает давление в системе и не позволяет ей работать после того, как показатель достигнет критической отметки. Устройство оснащено пружинным механизмом, размещенным между термоголовкой и клапаном. Пружинный механизм срабатывает при избыточном давлении, не позволяя клапану полностью закрыться.

Такие термостаты устанавливают строго по обозначенному на корпусе направлению.

Советы по монтажным работам

Монтажные работы при использовании полимерных труб можно выполнить самостоятельно. Они легко укладываются и нарезаются на строительной площадке. При необходимости материал изгибается.

После нарезки полимера нужно обработать образующиеся торцевые поверхности ножом. Небольшие сколы и другие дефекты не позволят выполнить монтаж стык в стык, что снизит степень герметизации трубопровода.

Если проводится сварка изделий небольшого диаметра, сразу проверяется их проходимость. Из-за неправильного выбора насадки или температуры может расплавиться внутреннее пространство.

Полимерные трубы за последнее десятилетие стали популярным строительным материалом. Они подходят для создания систем холодного и горячего водоснабжения. При этом цена на полимер намного ниже, если сравнивать с чугунными и стальными аналогами. К тому же, монтаж трубопровода можно провести самостоятельно.

Смотрите в видео, какая труба лучше ППР, полиэтилен или металлопластик.

Правила монтажа и регулировки

Если присутствуют навыки работы с трубами, то установкой РДВ можно заняться самостоятельно. Новичкам экспериментировать не стоит, лучше для ответственно работы пригласить сантехника.

Монтаж производится в следующем порядке:

  1. Приобретаем пару изделий – для холодной и горячей воды, лучше мембранного типа. Также готовим инструменты и расходный материал для герметизации – фум-ленту или паклю, смазку. Потребуются ключи и инструмент для нарезки резьбы.
  2. Отключаем воду в стояках, заранее оповестив соседей.
  3. Устанавливаем на трубу входной вентиль после счетчика перед запорным краном. Используем резьбовой способ.
  4. Сначала фиксируем фильтр грубой очистки, затем редуктор.
  5. Герметизируем места соединения.
  6. При необходимости устанавливаем манометр. Располагаем его так, чтобы циферблат был хорошо виден.
  7. Подключаем регулятор к шаровому крану, герметизируем.

После установки подключаем воду, отворачиваем шаровые краны и тестируем оборудование.

Один из вариантов монтажа регулятора давления в квартирную систему водоснабжения. Расположение РДВ между шаровым краном и счетчиком считается технически обоснованным и наиболее удачным

Последовательность установки регулятора в доме такая же, как при квартирном монтаже.

Большая часть регуляторов давления производится и продается с заводскими настойками. Нормой давления считается значение 3 бара. Если требуется уменьшить или увеличить заданные параметры, регулировку можно произвести самостоятельно.

Редукторы давления имеют разную конструкцию, поэтому регулировка производится тоже по-разному, согласно инструкции. Но обычно требуется какой-то один простой инструмент – или отвертка, или ключ

Пример регулировки своими руками. Первоначально на редукторе с манометром установлено давление 6 бар, необходимо изменить на 3 бара.

В результате давление на входе и выходе должно стать разным. На входе, как и первоначально – 4,5 бара, на выходе после регулировки – 3 бара.

Этот способ простой, выполняется прямо на месте. Снимать устройство с трубы не обязательно. Регулировка на столе производится, когда вместо старого устройства устанавливается новое или когда редуктор монтируется впервые.

Устройство без манометра обслуживать сложнее, так как невозможно контролировать показатели. Обычно подкручивают наугад, ориентируясь по результату. Но мы все же рекомендуем воспользоваться временно манометром, вставив его вместо заглушки.

Очистные сооружения ЛИДЕР

Самотечная схема отвода очищенных сточных вод в придорожную канаву

Простейшая схема очистки воды, без применения дополнительного оборудования и энергозатрат. Условия для применения данной схемы установки септика «ЛИДЕР»:

  • выход из дома канализационной магистрали на глубине от отметки земли не ниже 300 мм;
  • нахождение в непосредственной близи от септика рабочего придорожного кювета или канавы (с уклоном для естественного отвода воды).

При наличии санузлов в цокольном этаже, для сохранения самотечной схемы наружной канализации, применяются установки принудительного канализования Grundfos (Грундфос) — Sololift (Сололифт), SFA (Сани-насос).

Самотечная схема отвода очищенных сточных вод в поглощающий (дренажный) колодец

Применяется в случае отсутствия придорожного кювета или канавы, и принципиальной невозможности или не желания открытого сброса очищенных сточных вод.

Обычно используется в природоохранных зонах или при проживании рядом с «вредными» соседями.

Условие применения данной схемы монтажа очистных сооружений — наличие в почвенном разрезе поглощающего слоя (не водоносного песка).

Насосная схема отвода очищенных сточных вод

Применяется при невозможности самотечного водоотведения (придорожная канава либо слишком мелкая, либо расположена от септика далеко), на выходе стока из конструкции очистного сооружения добавляется дополнительный отсек, в который помещается дренажный насос для принудительного выброса очищенного стока.

Применяется при отсутствии возможности самотечного попадания стока в септик из дома (глубина вывода канализационной трубы ниже 500 мм).

Рекомендации по монтажу:

  • Подводящий трубопровод стоков лучше всего собрать из полимерных труб диаметром 100 мм и проложить с уклоном 20 мм на каждый метр. В схеме очистки сточных вод при устройстве поворота на подводящей системе труб необходимо предусмотреть колодец (диаметром от 315 мм с лотком для присоединения труб).
  • Компрессор нужно размещать в отапливаемом подсобном помещении здания, в котором производится монтаж системы канализации; компрессору необходимо подключение к электросети.
  • Во избежание образования конденсата, воздуховод, который ведет от компрессора к очистной установке, нужно разместить в одной траншее с подводящим трубопроводом. При этом сделать уклон в направлении септика.
  • Устройство септика нужно расположить под землей, предварительно сделав для него основание из уплотненного песка или ПГС (песчано-гравийной смеси).
  • Отводящий трубопровод также должен быть проложен под уклоном (не менее 5 мм на один метр).
  • Очистное сооружение нужно заполнить водой до уровня водосливов.

Настоящее время

В настоящее время — руководитель контрольной комиссии, член совета Союза проектировщиков «Проектирование инженерных систем зданий и сооружений».

Знаю профессию изнутри

Я знаю профессию и со стороны проектирования, и со стороны эксплуатации, и со стороны экспертизы. Поработал по всем этим направлениям. Плюс опыт судебного эксперта в данной области. В своём загородном доме все системы водопровода и канализации монтировал сам, так что я и руками вполне умею работать.

Курсы и тренинги полагаю пустой тратой времени, обычно все эти коучеры разбираются в профессии гораздо хуже меня, но периодически получать у них бумажку о «повышении квалификации» требует закон, без этой бумажки нельзя легально работать.

Подмосковное производство бетонных септиков Лад Монолит.

Работа экспертом не требует вложений, кроме опыта, мозгов и ноутбука в качестве рабочего инструмента. Но невозможно устанавливать какие-то расценки, всегда всё индивидуально.

Трёхкамерный септик из жб колец.

Клиенты находят меня сами

Наберите в любом поисковике два слова «Ратников канализация» — и увидите, что в сети меня тоже много. Люди читают и обращаются. Более того, даже SEO-оптимизаторы уже используют мое имя для продвижения всевозможных сайтов, связанных с автономной канализацией. Иными словами, опыт и репутация уже работают на меня лучше любой рекламы.

В качестве проектировщика я работал с юрлицами. Это практически любые объекты, требующие наличия очистных сооружений. По автономным системам заказчики в основном физлица (владельцы загородных домов).

Вот книги и статьи, которые я написал:

Сезонность и конкуренты

Строительные работы носят сезонный характер, поэтому летом работы обычно больше, но и зимой на отсутствие работы я не жалуюсь, всегда есть, чем заняться.

https://youtube.com/watch?v=videoseries

Свои услуги я практически никак не продвигаю, работы в моей нише всегда больше, чем я в состоянии взять

Вода для автономного водоснабжения

Прежде всего стоит разобраться, какая вода годится для устройства автономного водоснабжения.

Если представить все просто и доступно, то выделяют три вида подземных вод.

  • Верховодка. То, что успело просочиться в почву, но еще не стало стабильным водоносным слоем. Наиболее слабая по качеству вода. Узнать ее просто — уровень верховодки сильно колеблется в зависимости от сезона. Для питьевого водоснабжения непригодна.
  • Грунтовые воды. Более стабильные водоносные слои. Глубина залегания от нескольких метров от поверхности до нескольких десятков. Именно их в основном и используют для устройства автономного водоснабжения.
  • Артезианская вода. Самые глубокие и древние водоносы. Глубина залегания может превышать сотню метров. Вода чаще всего пригодна для питьевых целей, но может быть излишне жесткой, насыщенной различными минералами.

Воде, добытой из автономного источника, необходимо пройти цикл комплексных исследований в СЭС или другой аккредитованной на проведение анализа воды организации.

По результатам произведенных анализов делают выводы о возможности ее применения в качестве питьевой или технической.

Схема, имитирующая гидрогеологический разрез без соблюдения масштаба, демонстрирует принцип залегания и распространения подземных вод

Организация, проводившая анализ воды, может порекомендовать оптимальную схему очистки, если технический вариант сможет после фильтрации приобрести питьевую категорию.

Как избежать проблемы?

Уменьшить интенсивность и нейтрализовать влияние избыточного давления поможет грамотная защита системы водоснабжающих трубопроводов.

Защитные механизмы для автономных систем против гидроудара в большинстве случаев направлены на сглаживание силы потока водяной массы

Для профилактики создания избыточного давления разового и перманентного характера как на отдельном участке контура, так и всей системе в целом, применяют ряд основных мер.

Вариант #1. Плавное перекрытие системы

Это одно из основных требований при запуске и отключении систем трубопроводов, которое четко прописано в нормативных документах.

Дело в том, что энергия гидравлического удара в связи с упругостью стенок трубы действует единовременно не всей своей силой. За счет компенсации упругих деформаций она разделена на несколько временных интервалов.

А потому при одинаковой суммарной силе удара мощность воздействия на определенный момент будет существенно понижаться.

Посредством плавного включения можно продлить во времени процесс нарастания давления, сведя к минимуму существенные повреждения системы.

При выборе запорной арматуры предпочтение стоит отдавать изделиям, которые имеют относительно большой промежуток перекрытия воды

Краны, конструкция которых предусматривает большой промежуток до момента перекрытия воды, устанавливают еще на этапе монтажа оборудования.

Вариант #2. Применение автоматических устройств

Автоматика должна быть настроена на плавную коррекцию статического давления в системе. Достичь желаемого эффекта помогает установка насосов с автоматическим изменением числа оборотов либо же агрегатов с электронным управлением, которые оснащены встроенными частотными преобразователями.

Задействование автоматических систем позволит контролировать поток жидкости, а также считывать показания ее давления в трубопроводе

Насосы, оснащенные автоматической регулировкой оборотов электродвигателя, способны плавно увеличивать/понижать давление в системе. При этом программное обеспечение одновременно выполняет две задачи: отслеживает изменение давления в водопроводе и автоматически регулирует напор.

Галерея изображений
Фото из
Системы автоматического управления насосным оборудованием в автономных водопроводных сетях работают только в тандеме с гидроаккумуляторами

Включенный в схему гидробак с эластичной мембраной внутри позволяет создать запас воды и сформировать компенсирующую воздушную камеру, которая сгладит последствия превышения давления

В системах закрытого отопления предотвратить гидроудар позволяет мембранный бак — экспанзомат. Он красного цвета, конструктивно схож с гидробаком, но выполняет исключительно работу по компенсации давления при расширении теплоносителя

Если в систему водоснабжения включают дополнительные насосные станции, предназначенные для перекачки воды из накопителя к потребителю, обязанности по сокращению действия гидроударов частично возложены на них

Гидроаккумулятор против гидроударов

Действие мембранного бака

Мембранный бак для закрытого отопления

Дополнительная насосная станция

Вычисления сечения по СНИП 2.04.01-85

Прежде всего, необходимо понимать, что расчет диаметра водопропускной трубы является сложным инженерным процессом. Для этого потребуются специальные знания. Но, выполняя бытовую постройку водопропускной магистрали, часто гидравлический расчет по сечению проводят самостоятельно.

Данный вид конструкторского вычисления скорости потока для водопропускной конструкции можно провести двумя способами. Первый – табличные данные. Но, обращаясь к таблицам необходимо знать не только точное количество кранов, но и емкостей для набора воды (ванны, раковины) и прочего.

Только при наличии этих сведений о водопропускной системе, можно воспользоваться таблицами, которые предоставляет СНИП 2.04.01-85. По ним и определяют объем воды по обхвату трубы. Вот одна из таких таблиц:

Внешний объем трубного сортамента (мм) Примерное количество воды, которое получают в литрах за минуту Примерное количество воды, исчисляемое в м3 за час
20 15 0,9
25 30 1,8
32 50 3
40 80 4,8
50 120 7,2
63 190 11,4

Однозначно, эти данные по объему, показывающие потребление, интересны, как информация, но специалисту по трубопроводу понадобятся определение совершенно других данных – это объем (в мм) и внутреннее давление в магистрали. В таблице это можно найти не всегда. И более точно узнать эти сведениям помогают формулы.

Уже понятно, что размеры сечения системы влияют на гидравлический расчет потребления. Для домашних расчетов применяется формула расхода воды, которая помогает получить результат, имея данные давления и диаметра трубного изделия. Вот эта формула:

Формула для вычисления по давлению и диаметру трубы: q = π×d²/4 ×V

Если сеть водоснабжения питается от водонапорной башни, без дополнительного влияния нагнетающего насоса, то скорость передвижения потока составляет приблизительно 0,7 – 1,9 м/с. Если подключают любое нагнетающее устройство, то в паспорте к нему имеется информация о коэффициенте создаваемого напора и скорости перемещения потока воды.

Данная формула не единственная. Есть еще и многие другие. Их без труда можно найти в сети интернета.

В дополнение к представленной формуле нужно заметить, что огромное значение на функциональность системы оказывают внутренние стенки трубных изделий. Так, например, пластиковые изделия отличаются гладкой поверхностью, нежели аналоги из стали.

По этим причинам, коэффициент сопротивления у пластика существенно меньше. Плюс ко всему, эти материалы не подвергаются влиянию коррозийных образований, что также оказывает положительное действие на пропускные возможности сети водоснабжения.

Определение потери напора

Расчет прохода воды производят не только по диаметру трубы, он вычисляется по падению давления. Вычислить потери можно посредством специальных формул. Какие формулы использовать, каждый будет решать самостоятельно. Чтобы рассчитать нужные величины, можно использовать различные варианты. Единственного универсального решения этого вопроса нет.

Но прежде всего, необходимо помнить, что внутренний просвет прохода пластиковой и металлопластиковой конструкции не поменяется через двадцать лет службы. А внутренний просвет прохода металлической конструкции со временем станет меньше.

А это повлечет за собою потери некоторых параметров. Соответственно, скорость воды в трубе в таких конструкциях является разной, ведь по диаметру новая и старая сеть в некоторых ситуациях будут заметно отличаться. Так же будет отличаться и величина сопротивления в магистрали.

Так же перед тем, как рассчитать необходимые параметры прохода жидкости, нужно принять к сведению, что потери скорости потока водопровода связанны с количеством поворотов, фитингов, переходов объема, с наличием запорной арматуры и силой трения. Причем, все это при вычисления скорости потока должны проводиться  после тщательной подготовки и измерений.

Расчет расхода воды простыми методами провести нелегко. Но, при малейших затруднениях всегда можно обратиться за помощью к специалистам или воспользоваться онлайн калькулятором. Тогда можно рассчитывать на то, что проложенная сеть водопровода или отопления будет работать с максимальной эффективностью.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Коммуникации
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector