Vodni udar v sistemu oskrbe z vodo in ogrevanja: vzroki + preventivni ukrepi

Ena od glavnih težav pri upravljanju avtonomnih ogrevalnih sistemov in sistemov za oskrbo z vodo je nihanje tlaka. Vodni udar v sistemu za oskrbo z vodo in vodnem ogrevanju, ki nastane zaradi tega nenadnega nihanja, lahko povzroči resne poškodbe. Treba ga je preprečiti, se strinjate?

Povedali vam bomo, kako preprečiti pojav in nevtralizirati njegove negativne posledice ter zagotoviti nemoteno delovanje tokokrogov. Pri nas boste izvedeli, katere metode se uporabljajo za izključitev vodnega udara v sistemih, ki prenašajo vodo do vodovodnih pip in ogrevalnih naprav.

V članku, ki je predstavljen v pregled, je podrobno obravnavana narava vodnega udara. Našteti so preventivni ukrepi, ki izključujejo nastanek nevarne situacije. Za boljšo predstavitev zahtevne teme so priložene sheme, fotografije in videoposnetki.

Kaj je vodni udar?

Vodni udar je kratkotrajen, a znaten skok tlaka v sistemu, napolnjenem s tekočino. Ta pojav nastane v trenutku, ko se tok tekočine sreča z oviro na svoji poti. Med značilne primere nastanka takšnih ovir spadajo nenadno zapiranje zaporne armature, nenadna zaustavitev črpalke, zračni mehurček itd.

Ko naleti na oviro, vodni tok po vztrajnosti nadaljuje s hitrostjo, s katero se je premikal pred pojavom ovire. Prve plasti, ki so v stiku z oviro, se z enako hitrostjo zgostijo zaradi dotoka naslednjih plasti.

Zaradi nenehnega dotoka novih plasti toka tlak hitro narašča, tekočina pa “išče” način, da sprosti svoj del, da bi ga razbremenila.

Podobna situacija skoraj vedno nastane pri prekinitvi toka s krogličnim ventilom ali z zapornim ventilom. Na prvi pogled se pojav zdi neškodljiv. Zato mu mnogi lastniki ne posvečajo posebne pozornosti.

Toda v resnici se ob odkritju predpogojev za nastajajočo napako cevi in armature splača čim prej odpraviti. Zaradi vodnega udara v ogrevalnem sistemu namreč nastanejo razpoke in poškodbe opreme.

Tej resni težavi lahko predhodijo poki in trki ter tuji zvoki v ceveh za dovod vode, ki jih spremlja značilno 'renčanje'.

Pokanje se pojavlja predvsem na mestih, kjer so cevi večjega premera povezane s priključki manjšega preseka. Voda, ki teče vzdolž notranjih sten, naleti na sicer nepopolno, vendar vseeno oviro.

Redno pojavljanje hidravličnega udara negativno vpliva na delovanje sistema in bistveno skrajša njegovo življenjsko dobo.

Ob nastanku izrednih situacij zaradi učinka vodnega udara lahko trpijo:

• oprema (krši se tesnost cevovodov in uničijo se ogrevalne naprave);
• premoženje (voda, ki izteka iz poškodovanega omrežja, bo zalila stanovanje in povzročila škodo na pohištvu);
• gospodinjstvo (če je prišlo do okvare v sistemu za oskrbo s toploto, obstaja nevarnost resnih termičnih opeklin).

Po statističnih podatkih 'levji delež' okvar cevovoda, ki znaša približno 60 %, nastane zaradi vodnega udara. Negativne posledice takega učinka so pogosteje opazne pri obrabljenih ceveh, prekritih s korozijo.

Posledice rednih hidrodinamičnih udarov so lahko nepredvidljive, najpogostejša med njimi pa je preboj.

Največ težav povzroča dolgim cevovodom, na primer pri vgradnji talnega gretja, po katerih krogih kroži tekočina, segreta na določeno temperaturo.

Stopnja poškodbe je v veliki meri odvisna od mesta nastanka ovire: če je na začetku dolgega cevovoda, bo povišani tlak zanemarljiv, če pa na koncu – precej višji.

Najpogosteje se učinek pokaže, kadar so bile pri polaganju ogrevalnega sistema uporabljene cevi različnih premerov. Če »cevi različnih kalibrov« s pomočjo adapterjev niso usklajene s skupnim »imenovalcem«, je dvig tlaka v ogrevalnem sistemu neizogiben. V tej situaciji se za zaščito sistema krog opremi s posebnim ventilom – termostatom.

Vzroki za nastanek vodnega udara

Fizična narava tega pojava je v popolni izgubi ali bistvenem zmanjšanju prepustnosti vodovodov, zaradi česar se tlak tekočine v sistemu poveča.

V hišah, kjer so bile inženirske komunikacije neustrezno načrtovane in urejene, je pogosto slišati značilno trkanje in pokanje v cevovodu.

So zunanji pojav vodnega udara in nastanejo, ko se v zaprtem sistemu nenadoma ustavi kroženje tekočine, nato pa se njeno gibanje prav tako nenadoma nadaljuje.

V vlogi naravnih ovir cevovoda pogosto nastopajo zračni mehurčki, adapterji z večjega premera na manjšega ali nameščena zaporna armatura.

Če na poti vodnega toka, ki se giblje z določeno hitrostjo, nastane ovira, se njegova hitrost zmanjša, prostornina pa še naprej narašča. Ker ne najde izhoda, tvori povratni val, ki ob trku z glavno vodno maso poveča tlak v sistemu. Včasih lahko doseže prag 20 atm.

Zaradi tesnosti vodovoda nabrana prostornina nima kam iti, a mogočna energija vseeno stremi k iskanju izhoda v zunanje okolje. Sila udarca, ki nastane kot posledica takega trka, ustvarja nevarnost razpoka cevi, ki nima zadostne varnostne rezerve.

Zato je za ureditev sistema treba uporabiti brezšivne vodovodne in plinovodne cevi, prilagojene vodnim omrežjem, ki ustrezajo GOST 3262-75, ali tlačne kovinsko-plastične analoge, izdelane v skladu z GOST 18599.

Od trajnega vpliva vodne energije bodo tako cevovod kot trdi elementi sistema postopoma ali hitro propadali.

Glavni dejavniki, ki izzovejo nastanek vodnega udara v ceveh, so:

• izpadi pri delovanju ali okvara obtočne črpalke;
• prisotnost zraka v zaprtem krogu sistema;
• prekinitve pri napajanju z električno energijo;
• ob nenadnem zaprtju zapornih ventilov.

Kratkotrajno povišanje tlaka v zaprtem krogu zaradi črpanja tekočine nad predpisano normo lahko nastane, če se pri zagonu črpalke rotor začne premikati z visokimi obrati.

V zadnjem času se pri urejanju avtonomnega ogrevalnega sistema namesto starih ventilov in zapiral vse pogosteje uporabljajo krogelne pipe, katerih zasnova ne predvideva gladkega gibanja.

Njihova zmožnost hitrega delovanja ima tudi negativno plat, saj je eden najpogostejših vzrokov za vodni udar.

Če ob zagonu sistema iz njega ne izpustimo zraka, ob odprtju krogelne pipe pride do trka zraka s skoraj nestisljivo tekočino.

Z vidika varnosti so vijačne pipe bolj zaželene, saj z zaporednim odvijanjem tulca omogočajo gladko odpiranje/zapiranje zaporne armature.

Podobna situacija nastane tudi, če pred zagonom sistema iz kroga ni izpuščen zrak. V trenutku odprtja pipe voda trči ob zračni čep, ki v zaprtem sistemu deluje kot nekakšen pnevmatski amortizer.

Kako se izogniti težavi?

Zmanjšanje intenzivnosti in nevtralizacija vpliva prekomernega tlaka bosta pomagala s pravilno zaščito sistema vodovodnih cevovodov.

Zaščitni mehanizmi za avtonomne sisteme proti vodnemu udaru so v večini primerov usmerjeni v blaženje sile toka vodne mase.

Za preprečevanje nastanka prekomernega tlaka, tako enkratnega kot stalnega, na posameznem delu kroga kot tudi v celotnem sistemu, se uporablja vrsta osnovnih ukrepov.

Možnost #1. Počasno zapiranje sistema

To je ena glavnih zahtev pri zagonu in zaustavitvi cevovodnih sistemov, kar je jasno zapisano v regulativnih dokumentih.

Stvar je v tem, da energija hidravličnega udara zaradi elastičnosti sten cevi ne deluje naenkrat s svojo polno močjo. Zaradi kompenzacije elastičnih deformacij je razdeljena na več časovnih intervalov.

Zato bo ob enaki skupni sili udara moč vpliva v določenem trenutku bistveno zmanjšana. Z gladkim vklopom lahko podaljšamo proces naraščanja tlaka v času in zmanjšamo znatne poškodbe sistema na minimum.

Pri izbiri zaporne armature je treba dati prednost izdelkom, ki imajo relativno velik interval zapiranja vode.

Ventili, katerih konstrukcija predvideva velik presledek do trenutka zaprtja vode, se namestijo že med montažo opreme.

Možnost #2. Uporaba avtomatskih naprav

Avtomatika mora biti nastavljena za gladko korekcijo statičnega tlaka v sistemu. Želeni učinek se doseže z namestitvijo črpalk z avtomatskim spreminjanjem števila vrtljajev ali pa enot z elektronskim upravljanjem, ki so opremljene z vgrajenimi frekvenčnimi pretvorniki.

Uporaba avtomatskih sistemov bo omogočala nadzor pretoka tekočine ter odčitavanje vrednosti njenega tlaka v cevovodu.

Črpalke, opremljene z avtomatsko regulacijo vrtljajev elektromotorja, so sposobne gladko povečevati/zniževati tlak v sistemu. Pri tem programska oprema hkrati opravlja dve nalogi: spremlja spremembo tlaka v vodovodu in avtomatsko uravnava tlak.

Metode celovite posodobitve sistema

Celovita posodobitev sistema vključuje namestitev opreme, namenjene nevtralizaciji vpliva prekomernega tlaka.

Metoda #1. Uporaba kompenzatorjev in dušilcev

Dušilci in hidroakumulatorji hkrati opravljajo tri funkcije: zbirajo tekočino, pri čemer odstranjujejo njen odvečni volumen iz sistema, ter prispevajo k preprečevanju neželenega pojava.

Kompenzacijsko napravo, katere vlogo opravlja hidroakumulator, namestijo v smeri gibanja vode na tistih odsekih ogrevalnega kroga, kjer je velika verjetnost nihanja tlaka v sistemu.

Hidroakumulator ali dušilec predstavlja jekleno bučko prostornine do 30 litrov, ki vključuje dve sekciji, ločeni z gumijasto ali kavčukovo membrano.

Ko v sistemu nastane previsok tlak, začne vodni stolpec prvega oddelka pritiskati na ločilno membrano, zaradi česar se ta upogne proti zračni komori.

Ob povečanju tlaka se hidravlični udari »odvržejo« v rezervoar. Zaradi upogibanja gumijaste membrane proti zračni komori ob dvigu vodnega stolpca se doseže učinek umetnega povečanja prostornine tokokroga.

Kot blažilne naprave se uporabljajo cevi iz toplotno odporne armirane gume ali elastične plastike.

Elastični material blažilnih naprav samodejno duši energijo hidravličnega udara na mestu, kjer je tlak dosegel kritično vrednost.

Za dosego želenega učinka zadostuje uporaba izdelka dolžine 20–30 cm. Če je cevovod daljši, se odsek blažilnika poveča še za 10 cm.

Metoda #2. Namestitev zaščitnega ventila membranskega tipa

Zaščitni ventil membranskega tipa se namesti na odcepu cevovoda ob črpalki, da ob presežku tlaka izpusti določeno količino vode.

Zaščitni ventil, opremljen s trdim tesnilom, ki opravlja funkcijo hitrega sproščanja tlaka, je zanesljiva varovalka avtonomnega sistema.

Odvisno od proizvajalca in tipa modela se zaščitni ventil aktivira z električnim ukazom krmilnika ali s pomočjo pilotske naprave za hitro delovanje.

Naprava se aktivira, ko tlak preseže varno raven, in ščiti črpalno postajo ob nenadni zaustavitvi opreme. V trenutku nevarnega skoka tlaka se popolnoma odpre, ko tlak pade na normalno raven, pa se regulator počasi zapre.

Metoda #3. Opremljanje termoregulacijskega ventila s shuntom

Šant je ozka cevka s svetlino 0,2–0,4 mm, ki se namesti v smeri kroženja hladilnega sredstva. Glavna naloga elementa je, da ob pojavu preobremenitev postopoma znižuje tlak.

Ozka cevka, katere presek ne presega 0,2–0,4 mm, se namesti na strani, od koder tekočina vstopa v termostat.

Metoda šuntiranja se uporablja pri urejanju avtonomnih sistemov, katerih cevovod je izdelan samo iz novih cevi. To je posledica dejstva, da lahko prisotnost rje in usedlin v starih ceveh učinkovitost šuntiranja zniža na nič. Zato je pri uporabi šanta na vhodu v ogrevalni krog priporočljivo namestiti učinkovite vodne filtre.

Metoda #4. Uporaba termostata s superzaščito

To je neke vrste varovalka, ki spremlja tlak v sistemu in sistemu ne dovoli delovati, potem ko vrednost doseže kritično mejo. Naprava je opremljena z vzmetnim mehanizmom, ki je nameščen med termoglavo in ventilom. Vzmetni mehanizem se sproži ob previsokem tlaku in prepreči, da bi se ventil popolnoma zaprl.

Takšne termostate nameščajo strogo v smeri, označeni na ohišju.

Izvajanje preventivnih del

Poleg strogega upoštevanja pravil delovanja cevovodov preprečiti nesrečo pomaga pravočasno izvajanje preventivnih ukrepov. Saj so vsi procesi v sistemu oskrbe z vodo ali ogrevalnem krogu medsebojno povezani. In vodni udar je le zadnja destruktivna 'kap', ki lahko privede do negativnih posledic v ozadju nezadovoljivega tehničnega stanja vodovoda.

Vibracije cevovoda in spremembe vrednosti tlaka prispevajo k nastajanju mikrorazpok v strukturi kovine. Sčasoma nastale napake se ob pojavu vodnega udara hipoma pokažejo na območjih povišane notranje napetosti: mehanskih spojih, krivinah in varilnih šivih.

Preventiva je v balansiranju ogrevalnega sistema, ki se izvede po končani montaži ali opravljenem popravilu ogrevanja v zasebni hiši.

Osnovni sklop del, ki se izvajajo pri preventivi:

• preverjanje delovanja varnostne skupine: varnostnega ventila, odzračevalnika in manometra;
• občasno preverjanje tlaka za membrano ekspanzijske posode, in ob odkritju nezadovoljivih rezultatov tudi njegova prilagoditev;
• testiranje sistema na prisotnost puščanj in preverjanje stopnje obrabljenosti cevi;
• spremljanje položaja ventilej zaporno-regulacijske armature na puščanje;
• redno preverjanje stanja filtrov, ki zadržujejo vodni kamen, pesek in delce rje, po potrebi – čiščenje in izpiranje elementov;

Preventiva, usmerjena v vzdrževanje dobrega stanja vodovodnega in ogrevalnega sistema, vključuje preproste vrste del. Vendar jih ni vredno prezreti. Saj lahko to privede do znatnih izdatkov denarja in časa za izvajanje celovitih popravil.

Našteti zaščitni ukrepi so najučinkovitejši, če jih uporabljate celostno. Toda zahvaljujoč celostnemu pristopu k reševanju težave boste lahko nevtralizirali negativne posledice in s tem podaljšali življenjsko dobo sistema.

Zaključki in koristen video na to temo

Video #1. Hidravlični udar, kako do njega pride:

Video #2. Test učinkovitosti uporabe dušilca:

Hidravlični udar v sistemu oskrbe z vodo je pogost pojav, ki lahko povzroči resno škodo. Vaša naloga pa je, da težavo odpravite čim prej. Saj bodo ob ponovitvi situacije elementi sistema kmalu odpovedali. In popravilo bo po tem veliko dražje.

Postavljajte vprašanja in pišite komentarje v spodnjem bloku. Veselimo se vaših zgodb o tem, kako ste zabeležili hidravlični udar v sistemu ali opazili njegove posledice. Zanima nas vaše mnenje o predstavljenih informacijah.