Vandhammer i vandforsynings- og varmesystemet: årsager + forebyggende foranstaltninger

En af de største problemer ved drift af autonome varme- og vandforsyningssystemer er trykvariationer. Vandhammer i vandforsynings- og varmesystemet, opstået på grund af denne pludselige ændring, kan forårsage alvorlige skader. Det skal forebygges, er du enig?

Vi fortæller, hvordan man forebygger fænomenet og neutraliserer dets negative konsekvenser, så kredsløbenes drift sikres uafbrudt. Hos os lærer du, hvilke metoder der bruges for at undgå vandhammer i systemer, der transporterer vand til vandhaner og varmeapparater.

I den præsenterede artikel er vandhammerens natur detaljeret gennemgået. Forebyggende foranstaltninger, der undgår en farlig situation, er listet. For en visuel forståelse af det vanskelige emne er der vedlagt diagrammer, fotos og videoer.

Hvad er vandhammer?

Vandhammer er et kortvarigt, men betydeligt trykspring i et væskefyldt system. Fænomenet opstår, når væskestrømmen støder på en forhindring på sin vej. Typiske eksempler på sådanne forhindringer er pludselig lukning af en ventil, pludselig stoppet pumpe, luftlomme osv.

Når den møder en forhindring, fortsætter vandstrømmen af inerti med samme hastighed som før forhindringen. De første lag i kontakt med forhindringen komprimeres med samme hastighed på grund af tilstrømning af efterfølgende lag.

På grund af konstant tilførsel af nye lag af strømmen stiger trykket hurtigt, og væsken “søger” en måde at slippe af med en del for at aflaste det.

En lignende situation opstår næsten altid ved strømafbrydelse med en kugleventil eller skydeventil. Ved første øjekast kan fænomenet virke harmløst. Derfor lægger mange husstande ikke særlig mærke til det.

Men i virkeligheden, når man opdager forudsætninger for en forestående defekt i rør og armatur, bør man afhjælpe det så hurtigt som muligt. For på grund af vandhammer i varmesystemet opstår der revner og sprækker samt beskadigelse af udstyr.

Denne alvorlige problem kan være forudgået af klik og bank samt fremmed støj i vandrørene, ledsaget af en karakteristisk 'brølen'.

Klikken opstår hovedsageligt, hvor større rør er forbundet med mindre rør. Vandet, der strømmer langs deres indvendige vægge, støder på en hindring, om end ufuldstændig.

Regelmæssig forekomst af vandhammer påvirker systemets drift negativt og forkorter dets levetid betydeligt.

Ved nødsituationer som følge af vandhammer kan følgende blive påvirket:

• udstyr (rørenes tæthed forringes, og varmeapparater ødelægges);
• ejendom (vand, der lækker fra det beskadigede netværk, oversvømmer boligen og beskadiger møbler);
• husstandsmedlemmer (hvis fejlen sker i varmesystemet, er der risiko for alvorlige forbrændinger).

Ifølge statistiske data opstår 'løvens andel' af rørledningsuheld, omkring 60%, som følge af vandhammer. De negative konsekvenser af denne effekt ses oftest på slidte, korroderede rør.

Konsekvenserne af regelmæssige hydrodynamiske stød kan være uforudsigelige, og den mest almindelige er et gennembrud.

Han forårsager flest problemer for lange rørledninger, for eksempel ved installation af «gulvvarme», i hvis kredsløb en væske opvarmet til en bestemt temperatur cirkulerer.

Skadeomfanget afhænger i høj grad af, hvor forhindringen opstår: hvis den er i begyndelsen af en lang rørledning, vil den forhøjede trykmængde være ubetydelig, men hvis den er i slutningen – betydeligt højere.

Effekten viser sig oftest, når der ved installation af varmesystemet er brugt rør med forskellige diametre. Hvis «forskellige» rør ikke er bragt til en fælles «nævner» ved hjælp af adaptere, er trykstigning i varmesystemet uundgåelig. I denne situation udstyres kredsløbet med en speciel ventil – en termostat for at beskytte systemet.

Årsager til vandhammer

Den fysiske natur af dette fænomen ligger i en fuldstændig eller væsentlig reduktion af vandrørenes kapacitet, hvilket fører til en stigning i væsketrykket i systemet.

I huse, hvor tekniske installationer er uforsvarligt designet og indrettet, kan man ofte høre karakteristisk banken og klik i rørledningen.

De er en ydre manifestation af vandslag og opstår, når cirkulationen af væske i et lukket system pludselig stopper og derefter lige så pludselig genoptages.

Naturlige forhindringer i rørledningen er ofte luftlommer, overgange fra større til mindre diameter eller installerede afspærringsventiler

Hvis en forhindring opstår i vejen for en vandstrøm, der bevæger sig med en bestemt hastighed, aftager dens hastighed, mens volumen fortsætter med at stige. Uden udløb danner den en modgående bølge, som når den støder sammen med den primære vandmasse, øger trykket i systemet. Nogle gange kan det nå en tærskel på 20 atm.

På grund af rørledningens tæthed har det ophobede volumen intet sted at gå hen, men den kraftige energi stræber stadig efter at finde vej til det ydre miljø. Den stødkraft, der opstår som følge af denne kollision, skaber risikoen for, at røret sprænger, hvis det ikke har tilstrækkelig styrke.

Af denne grund skal man til systemets installation bruge sømløse vand- og gasrør tilpasset vandnet, som opfylder GOST 3262-75, eller trykmetalplastikalternativer fremstillet i henhold til GOST 18599.

På grund af den permanente påvirkning af vandenergi vil både rørledningen selv og de faste elementer i systemet gradvist eller hurtigt blive ødelagt.

De vigtigste faktorer, der udløser vandslag i rør, er:

• afbrydelser i driften eller svigt af cirkulationspumpen;
• tilstedeværelse af luft i systemets lukkede kredsløb;
• afbrydelser i strømforsyningen;
• ved pludselig lukning af en afspærringsventil.

Et kortvarigt trykstigning i det lukkede kredsløb på grund af pumpning af væske ud over den normale mængde kan opstå, hvis pumpehjulet starter med høje omdrejninger, når pumpen tændes.

I den seneste tid bruges der i stigende grad kuglehaner i stedet for gamle ventiler og spjæld ved installation af autonome varmesystemer, da deres konstruktion ikke giver mulighed for jævn betjening.

Deres evne til at give en hurtig effekt har en bagside, da det er en af de mest almindelige årsager til vandhammer.

Hvis systemet ikke er blevet luftet, før det startes, opstår der kollision mellem luft og den næsten ukompressible væske, når kuglehanen åbnes.

Sikkerhedsmæssigt er skrueventiler at foretrække, da de sikrer en jævn åbning/lukning af afspærringsventilen ved gradvis afvikling af spindlen.

En lignende situation opstår, når luften ikke er blevet fjernet fra kredsløbet, før systemet startes. Når hanen åbnes, støder vandet på en luftlomme, som i et lukket system fungerer som en slags pneumatisk støddæmper.

Hvordan undgår man problemet?

En korrekt beskyttelse af vandforsyningsrørene kan reducere intensiteten og neutralisere virkningen af overtryk.

Beskyttelsesmekanismer for autonome systemer mod vandhammer er i de fleste tilfælde rettet mod at udjævne vandmængdens strømningskraft.

For at forebygge dannelse af overtryk, både midlertidigt og permanent, i en enkelt del af kredsløbet eller i hele systemet, anvendes en række grundlæggende foranstaltninger.

Mulighed #1. Gradvis lukning af systemet

Dette er et af de grundlæggende krav ved start og stop af rørsystemer, som er tydeligt angivet i regulativerne.

Sagen er, at energien fra en vandhammer på grund af rørvæggenes elasticitet ikke virker med fuld styrke på én gang. På grund af kompensation for elastiske deformationer opdeles den i flere tidsintervaller.

Derfor vil slagkraftens påvirkning på et givet tidspunkt blive væsentligt reduceret ved samme samlede slagkraft. Ved jævn indkobling kan man forlænge trykstigningsprocessen i tid og minimere væsentlige skader på systemet.

Når man vælger afspærringsventiler, bør man foretrække produkter, der har et relativt stort lukkeinterval for vand.

Haner, hvis konstruktion giver et stort mellemrum før vandet lukkes, installeres allerede under udstyrsmonteringen.

Mulighed #2. Brug af automatiske enheder

Automatikken skal indstilles til jævn korrektion af det statiske tryk i systemet. Den ønskede effekt opnås ved installation af pumper med automatisk hastighedsregulering eller enheder med elektronisk styring, der er udstyret med indbyggede frekvensomformere.

Brug af automatiske systemer gør det muligt at kontrollere væskestrømmen og aflæse trykmålinger i rørledningen

Pumper med automatisk hastighedsregulering af elmotoren kan gradvist øge/sænke trykket i systemet. Softwaren udfører samtidig to opgaver: overvåger trykændringer i vandledningen og regulerer automatisk trykket.

Metoder til omfattende systemmodernisering

Omfattende modernisering af systemet involverer installation af udstyr, der neutraliserer virkningen af overtryk.

Metode #1. Brug af kompensatorer og støddæmpere

Dæmpere og trykbeholdere udfører samtidig tre funktioner: opsamler væske, eliminerer overskydende volumen fra systemet, og bidrager til at forhindre uønskede fænomener.

Kompenseringsenheden, som trykbeholderen fungerer som, installeres i vandets strømningsretning på de steder i varmekredsen, hvor der er stor sandsynlighed for trykudsving i systemet.

En trykbeholder eller dæmper er en stålkolbe med et volumen på op til 30 liter, der indeholder to sektioner adskilt af en gummi- eller kautsjukmembran.

Når der opstår overtryk i systemet, begynder vandsøjlen i den første sektion at trykke på separationsmembranen, hvorved den bøjer i retning af luftkammeret.

Når trykket stiger, 'kastes' hydrauliske stød ind i reservoiret. Ved at bøje gummimembranen mod luftkammeret i det øjeblik vandsøjlen stiger, opnås effekten af kunstigt at øge kredsløbets volumen.

Som dæmpningsanordninger anvendes rør fremstillet af varmebestandigt forstærket gummi eller elastisk plast.

Det elastiske materiale i dæmpningsanordningerne afleder spontant energien fra det hydrauliske stød på det punkt, hvor trykket har nået en kritisk værdi.

For at opnå den ønskede effekt er det nok at bruge et produkt med en længde på 20-30 cm. Hvis rørledningen er lang, forlænges dæmpersektionen med yderligere 10 cm.

Metode #2. Installation af en membranbeskyttelsesventil

En membran-type sikkerhedsventil placeres på rørledningens afgrening tæt på pumpen for at udlede en bestemt mængde vand ved overtryk.

En sikkerhedsventil udstyret med en stiv tætning, der udfører en hurtig trykaflastningsfunktion, er en pålidelig beskytter af et autonomt system.

Afhængigt af producent og modeltype aktiveres sikkerhedsventilen via en elektrisk kommando fra controlleren, eller via en pilot-hurtigvirkende enhed.

Enheden aktiveres, når trykket overstiger et sikkert niveau, og beskytter pumpestationen ved pludseligt stop af udstyr. I øjeblikket med et farligt trykstød åbner den helt, og når den falder til normalt niveau, lukker regulatoren langsomt.

Metode #3. Udstyring af termoreguleringsventilen med en shunt

En shunt er et smalt rør med en åbning på 0,2-0,4 mm, som installeres i retning af kølevæskecirkulation. Elementets hovedopgave er gradvist at sænke trykket, når der opstår overbelastninger.

Et smalt rør, hvis tværsnitsområde ikke overstiger 0,2-0,4 mm, placeres på den side, hvor væsken kommer ind i termostaten.

Bypass-metoden anvendes ved etablering af autonome systemer, hvis rørledning kun er udført med nye rør. Dette skyldes, at tilstedeværelsen af rust og aflejringer i gamle rør kan gøre bypass-effekten til nul. Af denne grund anbefales det at installere effektive vandfiltre, når der anvendes en bypass ved indgangen til varmekredsen.

Metode #4. Brug af termostat med superbeskyttelse

Dette er en slags sikkerhedsanordning, der overvåger trykket i systemet og forhindrer det i at fungere, efter at værdien har nået et kritisk niveau. Enheden er udstyret med en fjeder mekanisme placeret mellem termostathovedet og ventilen. Fjeder mekanismen aktiveres ved overtryk og forhindrer ventilen i at lukke helt.

Sådanne termostater installeres strengt i den retning, der er angivet på huset.

Udførelse af forebyggende vedligeholdelse

Ud over streng overholdelse af reglerne for drift af rørledninger hjælper rettidige forebyggende foranstaltninger med at forhindre ulykker. Alle processer i vandforsyningssystemet eller varmekredsen er nemlig indbyrdes forbundne. Og vandslag er kun den sidste destruktive 'dråbe', der kan føre til negative konsekvenser på baggrund af utilfredsstillende teknisk tilstand af vandforsyningen.

Rørledningens vibrationer og ændringer i trykket bidrager til dannelse af mikrorevner i metalstrukturen. Defekter, der opstår over tid, viser sig øjeblikkeligt under vandslag i områder med høj indre spænding: mekaniske samlinger, bøjninger og svejsninger.

Forebyggelse består i at balancere varmesystemet, hvilket udføres efter installation eller reparation af varme i et privat hus.

Hovedarbejdsomfanget, der udføres ved forebyggelse:

• kontrol af sikkerhedsgruppens funktion: sikkerhedsventil, luftudløser og manometer;
• periodisk kontrol af trykket bag membranen i ekspansionsbeholderen, og ved utilfredsstillende resultater justering heraf;
• test af systemet for utætheder og kontrol af rørenes slidgrad;
• overvågning af ventilernes position på spærre- og reguleringsarmatur for utæthed;
• regelmæssig kontrol af filternes tilstand, der holder kalk, sand og rustpartikler tilbage, om nødvendigt – rengøring og skylning af elementerne;

Forebyggelse rettet mod at opretholde en god tilstand af vandforsyningen og varmesystemet omfatter enkle typer arbejde. Men de bør ikke ignoreres. Dette kan nemlig føre til betydelige udgifter til penge og tid for at udføre fuldgyldige reparationsarbejder.

De nævnte beskyttelsesforanstaltninger er mest effektive, hvis de anvendes samlet. Men takket være en helhedsorienteret tilgang til problemløsning kan du neutralisere de negative konsekvenser og dermed forlænge systemets levetid.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Video #1. Vandhammer, sådan sker det:

Video #2. Test af effektiviteten ved brug af en dæmper:

Vandhammer i vandforsyningssystemet er et almindeligt fænomen, der kan forårsage alvorlig skade. Og din opgave er at eliminere problemet så hurtigt som muligt. For hvis situationen gentager sig, vil systemets elementer hurtigt gå i stykker. Og reparationen bagefter vil være meget dyrere.

Stil spørgsmål og skriv gerne kommentarer i boksen nedenfor. Vi venter på dine historier om, hvordan du registrerede en vandhammer i systemet eller bemærkede dens konsekvenser. Vi er interesserede i din mening om de præsenterede oplysninger.