Vattenslag i vatten- och värmesystem: orsaker + förebyggande åtgärder

En av de största problemen vid drift av autonoma värmesystem och vattenförsörjning är tryckfall. Vattenslag i vattenförsörjnings- och vattenvärmesystem, som uppstår på grund av detta plötsliga tryckfall, kan orsaka allvarliga skador. Det måste förebyggas, håller du med?

Vi berättar hur du förebygger fenomenet och neutraliserar dess negativa effekter, och säkerställer att kretsarna fungerar oavbrutet. Här får du veta vilka metoder som används för att eliminera vattenslag i system som transporterar vatten till tappkranar och värmeapparater.

I denna artikel förklaras vattenslagets natur i detalj. Förebyggande åtgärder som förhindrar att en farlig situation uppstår listas. För en tydlig förståelse av det komplexa ämnet bifogas scheman, fotoillustrationer och video.

Vad är vattenslag?

Vattenslag är en kortvarig men betydande tryckökning i ett vätskefyllt system. Fenomenet uppstår när ett vätskeflöde kolliderar med ett hinder på sin väg. Typiska exempel på sådana hinder är plötslig stängning av avstängningsventiler, plötsligt pumpstopp, luftfickor etc.

När vattenflödet möter ett hinder fortsätter det av tröghet att strömma med samma hastighet som före hindret. De första lagren som kommer i kontakt med hindret komprimeras i samma takt när efterföljande lager tillkommer.

På grund av kontinuerlig tillförsel av nya flödeslager ökar trycket snabbt, och vätskan “söker” ett sätt att släppa ut en del för att avlasta trycket.

En liknande situation uppstår nästan alltid när flödet bryts med en kulventil eller spjällventil. Vid första anblicken kan fenomenet verka ofarligt. Därför ägnar många husägare inte särskild uppmärksamhet åt det.

Men i själva verket, när man upptäcker förutsättningar för en annalkande defekt i rör och armaturer, bör man så snabbt som möjligt åtgärda den. På grund av vattentrycksslag i värmesystemet uppstår sprickor och skador på utrustningen.

Detta allvarliga problem kan föregås av klickande och dunsar, samt främmande ljud i vattenledningarna som åtföljs av ett karakteristiskt 'morrande'.

Klickandet uppstår främst på ställen där rör av större storlek är anslutna till rörstosar med mindre tvärsnitt. Vatten som rinner längs deras innerväggar stöter på ett hinder, om än ofullständigt, men ändå ett hinder.

Regelbunden förekomst av hydrauliskt slag påverkar systemets funktion negativt och minskar avsevärt dess livslängd.

Vid nödsituationer till följd av vattentrycksslagseffekten kan drabbas:

• utrustning (tätheten i rörledningar bryts och värmeelement förstörs);
• egendom (vatten som läcker från det skadade nätet kommer att översvämma bostaden och skada möbler);
• hushållsmedlemmar (om störningen inträffade i värmesystemet finns risk för allvarliga termiska brännskador).

Enligt statistik uppstår 'lejonparten' av rörledningsolyckor, cirka 60 %, på grund av vattentrycksslag. Oftare kan negativa konsekvenser av en sådan effekt observeras på utslitna rör som täckts av korrosion.

Konsekvenserna av regelbundna hydrodynamiska slag kan vara oförutsägbara, och den vanligaste bland dem är ett genombrott.

Mest besvär orsakar det för långa rörledningar, till exempel vid installation av golvvärme, i vars kretsar en vätska uppvärmd till en viss temperatur cirkulerar.

Skadans omfattning beror till stor del på var hindret uppstår: om det är i början av en lång rörledning blir tryckökningen liten, men om det är i slutet blir den betydligt högre.

Oftast uppträder effekten när rör med olika diametrar har använts vid installation av värmesystemet. Om de olikstora rören inte har förenats med en gemensam nämnare med hjälp av övergångsstycken, är en tryckökning i värmesystemet oundviklig. I denna situation förses kretsen med en speciell ventil – en termostat – för att skydda systemet.

Orsaker till vattenslag

Den fysikaliska naturen hos detta fenomen ligger i en fullständig förlust eller avsevärd minskning av vattenledningarnas kapacitet, vilket leder till en tryckökning av vätskan i systemet.

I hus där ingenjörskommunikationerna har konstruerats och utformats okunnigt, kan man ofta höra karakteristiska knackningar och klickningar i rörledningen.

De är en yttre manifestation av vattenhammare och uppstår när cirkulationen av vätska plötsligt avbryts i ett slutet system och sedan lika plötsligt återupptas.

Som naturliga hinder i rörledningen fungerar ofta luftfickor, övergångsstycken från större till mindre diameter, eller installerade avstängningsventiler

Om det uppstår ett hinder i vägen för en vattenström som rör sig med en viss hastighet, saktar dess rörelsehastighet ner, medan volymen fortsätter att öka. Utan att finna en utväg bildar den en bakåtväg, som när den kolliderar med den huvudsakliga vattenmassan ökar trycket i systemet. Ibland kan det nå en tröskel på 20 atm.

På grund av ledningens täthet har den ackumulerade volymen ingenstans att ta vägen, men den kraftiga energin strävar ändå efter att finna en väg ut till den yttre miljön. Den slagkraft som uppstår till följd av en sådan kollision skapar risken för att röret, som inte har tillräcklig hållfasthetsmarginal, brister.

Av denna anledning måste man för systemets installation använda sömlösa vatten- och gasledningsrör anpassade för vattennätverk, som uppfyller GOST 3262-75, eller tryckbeständiga metall-plaströr tillverkade enligt GOST 18599.

Av den permanenta påverkan från vattenenergin kommer såväl rörledningen som systemets styva element att gradvis eller snabbt börja brytas ner.

De viktigaste faktorerna som utlöser vattenhammare i rör är:

• störningar i drift eller fel på cirkulationspumpen;
• luft i systemets slutna krets;
• störningar i elförsörjningen;
• vid plötslig avstängning av avstängningsventiler.

En kortvarig tryckökning i den slutna kretsen på grund av att vätska pumpas in över den normala nivån kan uppstå om pumphjulet börjar rotera med höga varv när pumpen startas.

På senare tid, vid installation av ett autonomt värmesystem, används allt oftare kulventiler istället för gamla ventiler och spjäll, eftersom deras konstruktion inte medger ett mjukt flöde.

Deras förmåga att ge en snabb effekt har en baksida, eftersom det är en av de vanligaste orsakerna till vattenslag.

Om luften inte har släppts ut ur systemet vid start, uppstår en kollision mellan luft och den nästan inkompressibla vätskan i det ögonblick kulventilen öppnas.

Ur säkerhetssynpunkt är skruvventiler mer att föredra, eftersom de genom successiv uppvridning av bussningen ger ett mjukt öppnande/stängning av avstängningsventilerna.

En liknande situation uppstår när luften inte har släppts ut ur kretsen före systemstart. När ventilen öppnas kolliderar vattnet med en luftficka, som i en sluten krets fungerar som en slags pneumatisk stötdämpare.

Hur undviker man problemet?

En väl utformad skydd för vattenförsörjningsledningarna kan minska intensiteten och neutralisera effekten av övertryck.

Skyddsmekanismer för autonoma system mot vattenslag är i de flesta fall inriktade på att jämna ut kraften i vattenmassans flöde.

För att förebygga övertryck av engångs- eller permanent karaktär, både i en enskild del av kretsen och i hela systemet, vidtas en rad grundläggande åtgärder.

Alternativ #1. Gradvis avstängning av systemet

Detta är ett av de grundläggande kraven vid start och stopp av rörsystem, vilket tydligt anges i normativa dokument.

Saken är att energin från vattenslaget, på grund av rörväggarnas elasticitet, inte verkar med hela sin kraft på en gång. Genom kompensation av elastiska deformationer delas den upp över flera tidsintervall.

Därför, vid samma totala slagkraft, kommer påverkan vid en given tidpunkt att vara betydligt lägre. Genom mjuk start kan man förlänga tryckuppbyggnadsprocessen över tiden och minimera betydande skador på systemet.

Vid val av avstängningsventiler bör man föredra produkter som har en relativt lång stängningstid för vatten.

Kranar vars konstruktion medger ett långt intervall innan vattnet stängs av installeras redan vid monteringssteget.

Alternativ #2. Användning av automatiska enheter

Automatiken ska vara inställd på mjuk korrigering av det statiska trycket i systemet. Den önskade effekten uppnås genom att installera pumpar med automatisk varvtalsreglering eller aggregat med elektronisk styrning som har inbyggda frekvensomriktare.

Användning av automatiska system gör det möjligt att övervaka vätskeflödet samt avläsa tryckvärden i rörledningen

Pumpar utrustade med automatisk varvtalsreglering av elmotorn kan mjukt öka/minska trycket i systemet. Samtidigt utför programvaran två uppgifter: den övervakar tryckförändringar i vattenledningen och justerar automatiskt trycket.

Metoder för omfattande systemmodernisering

En omfattande systemuppgradering innebär installation av utrustning som syftar till att neutralisera effekterna av övertryck.

Metod #1. Användning av kompensatorer och dämpare

Dämpare och hydroackumulatorer utför samtidigt tre funktioner: de samlar upp vätska och eliminerar därmed dess överskottsvolym från systemet, samt bidrar till att förhindra oönskade fenomen.

Den kompenserande enheten, vars roll spelas av hydroackumulatorn, installeras i vattenflödesriktningen på de avsnitt av värmekretsen där sannolikheten för tryckvariationer är hög.

En hydroackumulator eller dämpare är en stålflaska med en volym på upp till 30 liter, bestående av två sektioner åtskilda av en gummi- eller kautschukmembran.

När ett övertryck uppstår i systemet börjar vattenpelaren i den första sektionen trycka på separationsmembranet, varvid det böjs mot luftkammaren

När trycket ökar släpps hydrauliska stötar ut i tanken. Genom att gummimembranet böjs mot luftkammaren när vattenpelaren stiger uppnås effekten av en artificiell ökning av kretsens volym.

Som dämpande anordningar används rör av värmebeständigt armerat gummi eller elastisk plast.

Det elastiska materialet i dämpningsanordningarna dämpar spontant energin från en hydraulisk stöt vid den punkt där trycket har nått ett kritiskt värde

För att uppnå önskad effekt räcker det med en anordning som är 20–30 cm lång. Om rörledningen är mycket lång förlängs dämparens sektion med ytterligare 10 cm.

Metod #2. Installation av skyddsventil av membran typ

En membranavlastningsventil placeras på en grenledning nära pumpen för att släppa ut en given mängd vatten vid övertryck.

En avlastningsventil med en hård tätning som fungerar som snabb tryckavlastning är en pålitlig säkerhetsanordning i ett autonomt system

Beroende på tillverkare och modell aktiveras avlastningsventilen via en elektrisk signal från en styrenhet eller med en snabb manöverdon.

Enheten aktiveras när trycket överstiger en säker nivå och skyddar pumpstationen vid plötsligt stopp av utrustning. Vid en farlig tryckstöt öppnas den helt, och när trycket faller till normal nivå stängs regulatorn långsamt.

Metod #3. Utrustning av termostatventil med shunt

En shunt består av ett smalt rör med en diameter på 0,2–0,4 mm som installeras i riktning mot kylvätskans cirkulation. Huvuduppgiften är att gradvis sänka trycket vid överbelastning.

Det smala röret, med en diameter på högst 0,2–0,4 mm, placeras på den sida där vätskan kommer in i termostaten.

Shuntningsmetoden används vid anläggning av autonoma system, vars rörledning endast består av nya rör. Detta beror på att förekomst av rost och avlagringar i gamla rör kan göra shuntningens effektivitet helt verkningslös. Av denna anledning rekommenderas att installera effektiva vattenfilter när shunt används vid ingången till värmekretsen.

Metod #4. Användning av termostat med superskydd

Detta är en typ av säkerhetsanordning som övervakar trycket i systemet och förhindrar att det fungerar efter att värdet nått en kritisk nivå. Enheten är utrustad med en fjäder mekanism placerad mellan termohuvudet och ventilen. Fjäder mekanismen aktiveras vid övertryck och hindrar ventilen från att stängas helt.

Sådana termostater installeras strikt i den riktning som anges på höljet.

Förebyggande underhållsarbete

Förutom strikt efterlevnad av reglerna för drift av rörledningar hjälper snabb genomförande av förebyggande åtgärder att förhindra olyckor. Alla processer i vattenförsörjningssystemet eller värmekretsen är ju sammanlänkade. Och vattenhammaren är bara den sista destruktiva 'droppen' som kan leda till negativa konsekvenser mot bakgrund av otillfredsställande tekniskt tillstånd hos vattensystemet.

Vibrationer i rörledningen och tryckförändringar bidrar till bildning av mikrosprickor i metallens struktur. Defekter som bildats över tid uppträder omedelbart vid en vattenhammare på områden med hög inre spänning: mekaniska förbindelser, böjar och svetsfogar.

Förebyggande underhåll består av balansering av värmesystemet, som utförs efter installation eller reparation av värmen i ett privat hus.

Huvuduppsättning av arbeten som utförs vid förebyggande underhåll:

• kontroll av säkerhetsgruppens funktion: säkerhetsventil, luftavledare och manometer;
• periodisk kontroll av trycket bakom expansionskärlets membran, samt vid upptäckt av otillfredsställande resultat, justering av det;
• testning av systemet för läckor och kontroll av rörens slitagegrad;
• övervakning av ventilläge för avstängnings- och regleringsventiler för läckage;
• regelbunden kontroll av filterstatus, som fångar upp kalk, sand och rostpartiklar, vid behov rengöring och spolning av elementen;

Förebyggande underhåll som syftar till att hålla vattenförsörjnings- och värmesystemet i gott skick omfattar enkla arbetsuppgifter. Men man bör inte ignorera dem. Det kan ju leda till betydande utgifter för pengar och tid för att genomföra fullständiga reparationer.

De nämnda skyddsåtgärderna är mest effektiva om de används tillsammans. Men tack vare ett helhetsgrepp på problemet kan du neutralisera de negativa effekterna och därmed förlänga systemets livslängd.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Video #1. Vattenhammare – så här går det till:

Video #2. Test av dämparens effektivitet:

Vattenhammare i vattenförsörjningssystemet är inte ovanligt och kan orsaka allvarliga skador. Din uppgift är att åtgärda problemet så snabbt som möjligt. För om situationen upprepas kommer systemets komponenter snart att gå sönder. Reparationen efteråt blir mycket dyrare.

Ställ frågor och skriv gärna kommentarer i avsnittet nedan. Vi väntar på dina berättelser om hur du upptäckte en vattenhammare i systemet eller märkte dess konsekvenser. Vi är nyfikna på din åsikt om den information som presenteras.