給水・暖房システムのウォーターハンマー：原因+予防策

ウォーターハンマーとはどういう意味ですか？

ウォーターハンマー（ウォーターハンマー）は、流量の大幅な変化によって引き起こされる、流体システムの別のセクションでの油圧の急激な上昇を特徴とする物理現象です。

暖房システムでは、主な種類の冷却剤は水です。液体の大部分がそうであるように、水は定義上非圧縮性です。流れが移動すると、その経路に障害物が形成される可能性があります。また、ウォーターハンマーの発生には、予期せぬ障害が発生する必要があります。バリアが発生すると、流体は速度を失い、その勾配はゼロになる傾向があります。

液体の量が止まると、水を循環させる装置の力が液体に作用し続けます。射出力の影響で、その領域で液体の水圧が上昇します。パイプラインや船舶の壁に圧力がかかります。

動きに対する障壁を急激に取り除くことで、流体は抵抗と圧力が最も低いゾーンに突入します。同時に、高圧点とフリーゾーンでの圧力差により、驚異的な速度を獲得します。液体は高速で移動し、非圧縮性のため、加熱システムの要素や構造に損傷を与える可能性があります。ストライキの力は、多くの場合、バックハンドハンマーストライクの力よりもはるかに大きくなります。したがって、強力なウォーターハンマーは金属製品やデバイスを破壊する可能性があります。この場合、通信は減圧され、お湯で火傷する危険があります。

ウォーターハンマー理論

この現象の発生は、圧力降下の補償がないためにのみ可能です。 1つの場所でジャンプすると、力がパイプラインの全長に沿って広がります。システムに弱点がある場合、材料が完全に変形または破壊される可能性があり、システムに穴が形成されます。

この効果は、19世紀の終わりにロシアの科学者N.E.によって最初に発見されました。ジュコフスキー。彼はまた、不快な結果を避けるために、蛇口を閉じるのに必要な時間を計算する式を導き出しました。式は次のようになります。Dp=p（u0-u1）、ここで：

• DpはN/m2単位の圧力上昇です。
• pはkg/m3単位の液体密度です。
• u0、u1は、バルブが閉じられる前後のパイプライン内の水の速度の平均指標です。

給水システムでウォーターハンマーを証明する方法を知るには、パイプの直径と材質、および水の圧縮率を知る必要があります。すべての計算は、水密度パラメータを確立した後に実行されます。溶ける塩の量が異なります。水圧衝撃の伝播速度の決定は、式c = 2L / Tに従って実行されます。ここで、

• cは衝撃波速度の指定です。
• Lはパイプラインの長さです。
• Tは時間です。

式が単純なため、衝撃の伝播速度をすばやく特定できます。これは、実際には、特定の周波数で振動する波です。そして今、単位時間あたりの変動を見つける方法について。

このためには、式M = 2L / aが役立ちます。ここで、

• Mは振動サイクルの持続時間です。
• Lはパイプラインの長さです。
• aはm/s単位の波の速度です。

すべての計算を単純化するために、最も一般的な材料からのパイプの衝撃時の衝撃波速度インジケーターの知識により、次のことが可能になります。

• 鋼=900-1300m / s;
• 鋳鉄=1000-1200m / s;
• プラスチック=300-500m/s。

次に、式の値を代入して、指定された長さの水道管のセクションでのウォーターハンマーの振動の頻度を計算する必要があります。ウォーターハンマーの理論は、現象の発生を迅速に証明し、家の建設を計画したり、配管や暖房システムを交換したりするときに起こりうるリスクを防ぐのに役立ちます。

給水における水撃の脅威

すでにわかっているように、水の動きの方法で作成された障壁は、理論的な観点から、制限的な重要な指標を持たない圧力を形成します。簡単に言えば、数十の大気をより有効数字に変換することができます。システムの剛性要素、スレッド、およびパイプライン自体は、水の慣性の永続的な影響により、最終的に（ゆっくりまたは迅速に）崩壊します。

ノート！他の何よりも、水撃に苦しむのは長い回路です。たとえば、加熱された液体が循環するパイプを通る水の「暖かい床」です。また、システムを衝撃から保護するために、床の敷物の下の回路には特別なサーモスタットバルブが装備されています。言うまでもなく、このデバイスは適切にインストールされている場合にのみシステムを保存できます。それ以外の場合は、追加の脅威を作成することさえできます。

言うまでもなく、このデバイスは適切にインストールされている場合にのみシステムを保存できます。それ以外の場合は、追加の脅威を作成することさえできます。

回路への液体供給にあるサーモスタットバルブが閉じられるとすぐに、水は慣性の作用の下でしばらくの間移動します。その結果、この領域に真空が形成されますが、性能の差は非常に小さく、1気圧以下です。そして、回路は4つの雰囲気すべてについて計算されているという事実を考慮すると、問題はないはずです。出口のバルブも流体の動きをブロックします。しかし、そのような障壁に直面すると、液体は次の部分によってバックアップされ、10気圧以上の圧力で伸び始め、パイプラインの壁を破壊します。しかし、少し逸脱します。給水に戻りましょう。

自分の手で給湯する方法

家の中での自己設置と給湯器の設置に関するガイドを読むことをお勧めします。ここですべての詳細を参照してください

システム内の一定のウォーターハンマーの結果は、最も予測不可能な場合があります。これらの中で最も一般的なのは画期的なことです。そして、そのような突破口が高速道路のアクセス可能なセクション、つまり、その除去に問題がない場所で形成されたとしても、それでも何もありません。しかし、壁にパイプが敷設されることもあり、これはもちろん頭痛の種になります。

とはいえ、ウォーターハンマーによる給水システムの損傷が軽微であっても、そのような不快な事故の原因を突き止める必要があります。結局のところ、遅かれ早かれそれはより深刻な結果につながるでしょう。

基本的な予防策

定められたすべての運用ルールを厳守するとともに、タイムリーかつ定期的に多くの予防措置を講じることで、事故の発生を未然に防ぐことができます。全体的な理由は、メインの暖房または給水システムでは、絶対にすべてのプロセスが密接に相互接続されているためです。ユーザーが予期しないウォーターハンマーは、最終的な破壊段階にすぎず、さまざまな悪影響をもたらす可能性があります。これはすべて、長年使用されているパイプの技術的状態が比較的悪いことを背景に起こっています。

圧力降下とその結果生じる振動は、金属の厚さにさまざまな亀裂を形成する原因となるだけです。時間の経過とともに、より深刻な欠陥が発生します。これは、ウォーターハンマーの開始後、内部応力が高すぎる領域に即座に現れます。これらは、曲げ、機械的接続、さらには溶接のさまざまな場所である可能性があります。

予防的操作には、次の手順が含まれます。

1. 作動中の膨張容器の弾性膜の後ろの圧力をタイムリーにチェックします。この手順の間にウィザードが不十分な結果を見つけた場合、定性的な調整なしでシステムを操作することは禁じられています。
2. 関係するセキュリティグループの状態をチェックします。これは、エアベント、安全弁、および従来の圧力計に適用されます。
3. バルブの位置の制御には、シャットオフと制御金具が含まれていました。
4. すべてのフィルターのステータスを定期的に確認してください。これらの要素は、細かい砂、古典的なスケール、錆の破片の保持に関与しています。必要に応じて、マスターはフィルターを洗浄してからすすぐ必要があります。
5. 使用中のシステムのリークをテストします。また、すべての要素の摩耗の程度を確認する必要があります。

多くの専門家は、従来の剛性パイプをプラスチック製品に置き換えることを推奨しています。それは適用においてより柔軟であり、圧力の下で急速に拡張することができます。ただし、関節の減圧は排除されないため、注意が必要です。

暖房および給湯システムの最適な状態の一般的な維持を目的とした予防への専門的なアプローチには、必然的に基本的なタイプの作業が含まれます。この手順を無視することはお勧めしません。これは、民家の暖房の修理には多額の費用と自由時間が必要であるという事実によるものです。包括的に作業に取り組む場合、説明されているすべての保護対策が効果的です。そのような状況でのみ、さまざまな望ましくない結果を中和し、システムの協調動作の期間を延長することが可能です。

高品質の逆洗フィルターの取り付け

保護方法「再構築」

サーモスタットバルブ

ウォーターハンマーを回避するために、システムの再構築に関する特定の規則を順守する必要があります。

サーモスタットの前にある剛性のあるパイプを、柔軟なプラスチックまたは強化された耐熱ゴムで作られたパイプと交換します。

これらの材料は伸びる傾向があるため、高圧が発生した場合にウォーターハンマーのエネルギーを独立して低減します。

ショックアブソーバーには約20〜30cmの長さの弾性パイプが必要です。パイプラインが非常に長い場合は、ショックアブソーバーパイプをさらに10cm長くする必要があります。

サーモスタットバルブで最大0.4mmのクリアランスでシャントします。

サーモスタットには、液体の動きの側から断面が0.2mmから0.4mmの細いチューブが挿入されています。自分で特定の直径の穴を開けることができます。システムが正常に動作している場合、シャントはその機能にまったく影響を与えません。

圧力が上昇した場合、臨界速度を超えてスムーズに体積を減らすことができます。もちろん、この方法は、サーモスタットの設計に精通している場合にのみアクティブにできます。それ以外の場合は、このケースを取ることはお勧めしません。

これらのデバイスには、バルブとサーマルヘッドの間に配置された特別なスプリングがあります。圧力が上昇すると、スプリングが解放されます。したがって、バルブを完全に閉じることはできません。

ウォーターハンマーの力が弱まると、バルブは自然にスムーズに閉じます。

安全装置を備えたサーモスタットを正しく取り付けるには、体の矢印が指している場所に注意を払う必要があります。矢印の方向に厳密に従って取り付ける必要があります。

サーモスタットバルブの接続図

サーモスタットのすべてのモデルがウォーターハンマー保護を備えているわけではないという事実に注意を払う価値があります。製品に付属の技術文書を読むことで、デバイスにこの機能が装備されているかどうかを確認できます。

保護方法「渦巻ポンプ」

遠心力ポンプ

エンジニアリングシステムをスムーズに起動および停止するには、自動調整機能付きの遠心ポンプを使用する必要があります。

自動化の助けを借りて、ポンプ装置の電気モーターの速度がスムーズに増加します。また、起動後の配管内の圧力も系統的に上昇します。同じ作用機序が逆の順序で一般的です。

ポンプは、エンジニアリングネットワークで発生する圧力変化を独立して観察できるようにプログラムされています。圧力パラメータは自動的に調整されます。

ウォーターハンマーの発生の性質を理解するのはそれほど難しいことではありません。アクションは次の2つの場合に発生します。

• 通信を使用するための規則に従わない場合。
• ネットワークが非文字通りに設計されている場合。

カチッという音や不快な音に注意を払わないと、非常に不快な結果が家庭に待ち受けます。

強力な圧力に耐えられなかったパイプラインシステムを後で修理するよりも、ノイズの影響の原因に対処してそれらを排除する方がはるかに合理的です。

ウォーターハンマーの回避-基本的なルール

ウォーターハンマーに直面し、その有害な影響について直接知っている人々は興味を持っています：これをすべて回避することは可能ですか？一度にいくつかのオプションがあります、それらのそれぞれに精通しましょう。

• まず、慎重かつ穏やかに行動します。ボールバルブを急に閉じないでください。急に閉じると、打撃が発生します。外観を避けるために、急いでいない間、フィッティングをスムーズに閉じてください。時間をかけてさらに数秒を費やしてください。これは、今後の配管修理と比べるとそれほど多くはありません。
• この影響を減らすために、システムを少し改善することができます。すでに述べたように、このために、回路内の圧力が上昇した場合に水を蓄積する油圧アキュムレータ（ダンパーとも呼ばれます）が設置されています。

ポンプの停止によりショックが発生した場合は、保護用の専用バルブを設置することができます。このような装置は、衝撃時にのみ作動し、ライン内の増加する圧力を低減します。このバルブは非常に信頼性があります。ポンプの隣に設置されています。
自動化は、この問題に対するもう1つの可能な解決策です。特別なコントロールユニットのおかげで、システムのアクティブ化とシャットダウンは非常にスムーズになります。ポンプは必要に応じて圧力を増減します。これにより、ウォーターハンマーのリスクがほぼゼロになります。
最後に、システム全体の計画が不適切なためにウォーターハンマーが発生した場合、唯一の解決策はそれを完全にやり直すことです。

ノート！影響が現れた直後に問題が解消されない場合は、いずれにせよ、遅かれ早かれシステムをやり直す必要があります。結局のところ、状況が常に繰り返されると、パイプを含むすべての要素がすぐに失敗します。

その後、修理にはさらに多くの費用がかかります。

ウォーターハンマーに対する保護が強化されたパイプ

重要な点：上記のウォーターハンマーの保護と防止の多くの方法の中で、弾性係数や壁の厚さなど、パイプラインシステム自体の技術的特性もかなり重要です。

aquatherm GmbHパイプの低い弾性係数、および（金属パイプと比較して）増加した壁の厚さにより、重大なウォーターハンマーの状況で発生するインパルス圧力に対するより高い抵抗が保証されます。

アクアサームグリーンパイプ

ドイツ製ポリプロピレンパイプ、幅広い用途。

このシステムは、民間および産業規模の両方で、温水および冷水の供給および暖房システムに最適です。また、化学媒体の輸送にも使用されます。

アクアサームブルーパイプ

ドイツ製ポリプロピレンパイプ、幅広い用途。

革新的なfusiolen材料で作られた配管システムは、冷蔵、表面加熱、積極的な媒体、圧縮空気輸送、および地熱エネルギーシステム用に特別に設計されています。

減圧弁、安全弁、油圧ショックアブソーバー-何をどこに置くか？

1.減圧弁必ず取り付けてください。ただし、その性能と損傷については、パイプ内を流れるものにもっと注意する必要があります（ウォーターハンマーアブソーバーについては以下を参照してください）。ギアボックスの場合、作業環境（パイプ内の水）の純度がより重要です。ギアボックスを長期間使用したい場合は、100ミクロンメッシュ（たとえば、。）の機械式クリーニングフィルターを目の前に置くことをお勧めします。同じセルフクリーニングフィルターをTiemmeに取り付けます。自宅の圧力計。

2.ウォーターハンマーダンパー

気にしないでください。

あなたのアパートに、少なくともどこかに柔軟な配管がある場合、これらのホースはウォーターハンマーダンパーとして機能します。たとえば、キッチンに片手で蛇口があり、レバーを鋭くジャーク/ブローして水を閉じると、ウォーターハンマーが発生します。次に、水圧の急激な上昇により、ミキサー（編組ゴムホース）への柔軟な接続がひきつります。その他のフィッティングについては、特別な問題はありません。最初はウォーターハンマーがアイライナー/ホースを受け取り、その中のすべてが消えるので。結局のところ、パイプに取り付けられているレデューサーやその他のフィッティングよりもホースが破損する可能性が高くなります。この問題は基本的な方法で処理されます。愛好家への厳格な提案により、ミキサーを突然閉じます。一般的に、蛇口をスムーズに閉じる必要があることを家族に説明してください。そうすれば、ウォーターハンマーはありません。提案がうまくいかない場合は、ミキサー（銅管または波形のステンレス鋼パイプ）へのハード接続の取り付けについて混乱する必要があります。私は銅管が好きです（より良く、より信頼できるように見えます）。

一般的に、油圧式ショックアブソーバーを取り付ける場合は、取り付けてください。しかし、わざわざ調整しないでください。工場を出る-3.5バール。レデューサーを3.5バールに調整するだけです。アパート内配線の場合、3.5バールの圧力で十分です。

3.安全弁。これはまさにあなたがあなたのアパートで必要としないものです。それらの特性と目的（バルブなど）を参照してください）：「ボイラー、給湯器、圧力容器、パイプラインに設置するために設計されています…」

バルブはアパート用ではありません。 （家の場合-はい、ただしアパートの場合はそうではありません）バルブがトリガーされると、緊急の水の排出が発生します（システム内の圧力が上昇した場合）。したがって、下水道への接続が必要であり、当然、ジェットが途切れます。特別なサイフォンを介して（またはバケツを置く必要があります）。この場合、2つの点を考慮に入れる必要があります。1）システム内の圧力が一定に上昇すると、バルブが体系的に作動します。つまり、水は常にバルブから排出されます。そして、水の流れが途切れることなく注がれるので、バケツはもはや節約されません。だから水に飛び散る。 2）レデューサーを設置すると、レデューサー後のマンション内の圧力が安定します。その場合、安全弁は冗長になります。また、システムで発生する可能性があるのはウォーターハンマーだけですが、これは別の問題であり、別の解決策です（上記を参照してください。項目2）

設置図水道メーターの後に、セルフクリーニングフィルターを設置し、次にギアボックスを設置します。その後にコレクターがあり、コレクターの終わりには油圧式ショックアブソーバーがあります。

ドロップとその原因

圧力サージは、システムが正しく機能していないことを示しています。 圧力損失の計算 暖房システムでは、サイクル全体を構成する個々の間隔での損失の合計によって決定されます。原因をタイムリーに特定して排除することで、費用のかかる修理につながるより深刻な問題を防ぐことができます。

暖房システムの圧力が低下した場合、これは次のような理由による可能性があります。

• リークの出現;
• 膨張タンク設定の失敗;
• ポンプの故障;
• ボイラー熱交換器のマイクロクラックの出現;
• 停電。

暖房システムの圧力を上げる方法は？

膨張タンクが圧力降下を調整します

リークが発生した場合は、すべての接続を確認してください。原因が視覚的に特定されていない場合は、各領域を個別に調べる必要があります。これを行うには、クレーンのバルブが交互に重なります。圧力計は、1つまたは別のセクションを切断した後の圧力の変化を示します。問題のある接続を見つけたら、それを締め、事前にさらに圧縮する必要があります。必要に応じて、アセンブリまたはパイプの一部を交換します。

膨張タンクは、液体の加熱と冷却による差を調整します。タンクの誤動作または容量不足の兆候は、圧力の上昇とさらなる低下です。

得られた結果に、1.25％のギャップを追加する必要があります。加熱された液体は膨張し、空気を強制的にタンクから排出し、空気コンパートメントのバルブを通過させます。水が冷えると、水量が減少し、システム内の圧力が必要以上に低くなります。膨張タンクが必要以上に小さい場合は、交換する必要があります。

圧力の上昇は、膜の損傷または加熱システムの圧力調整器の不適切な設定によって引き起こされる可能性があります。ダイヤフラムが損傷している場合は、ニップルを交換する必要があります。速くて簡単です。タンクをセットアップするには、システムから切断する必要があります。次に、必要な量の雰囲気をポンプで空気室に送り込み、元に戻します。

ポンプの故障は、ポンプをオフにすることで判断できます。シャットダウン後に何も起こらない場合は、ポンプが機能していません。その理由は、そのメカニズムの誤動作または電力不足である可能性があります。ネットワークに接続されていることを確認する必要があります。

熱交換器に問題がある場合は、交換する必要があります。動作中、金属構造にマイクロクラックが発生する場合があります。修正することはできず、交換するだけです。

なぜ暖房システムの圧力が上がるのですか？

この現象の理由は、流体の不適切な循環または次の理由による完全な停止である可能性があります。

• エアロックの形成;
• パイプラインまたはフィルターの詰まり。
• 加熱圧力調整器の操作;
• 絶え間ない給餌;
• ブロッキングバルブ。

ギャップをなくす方法は？

システムのエアロックは、液体の通過を許可しません。空気を抜くことができるだけです。これを行うには、設置時に、暖房システム用の圧力調整器（スプリングエアベント）を設置する必要があります。自動モードで動作します。新しいサンプルのラジエーターには、同様の要素が装備されています。それらはバッテリーの上部にあり、手動モードで動作します。

フィルターやパイプ壁に汚れやスケールがたまると、なぜ暖房システムの圧力が上がるのですか？流体の流れが妨げられているためです。水フィルターは、フィルターエレメントを取り外すことで清掃できます。スケールやパイプの詰まりを取り除くことはより困難です。場合によっては、特別な手段で洗うことが役立つことがあります。問題を解決する唯一の方法は、パイプセクションを交換することである場合があります。

加熱圧力レギュレーターは、温度が上昇した場合に、液体がシステムに入るバルブを閉じます。これが技術的な観点から不合理である場合は、調整することで問題を修正できます。この手順が不可能な場合は、アセンブリを交換してください。メイクアップの電子制御システムに障害が発生した場合は、調整または交換する必要があります。

悪名高いヒューマンファクターはまだキャンセルされていません。したがって、実際には、遮断弁が重なり、暖房システムの圧力が上昇します。このインジケーターを正規化するには、バルブを開く必要があります。

包括的なシステムアップグレードの方法

システムの包括的な近代化には、過圧の影響を中和することを目的とした機器の設置が含まれます。

方法＃1。補償器とショックアブソーバーの使用

消火器と油圧アキュムレータは同時に3つの機能を実行します。システムから余分な量を排除しながら液体を収集し、望ましくない現象を防ぐのにも役立ちます。

油圧アキュムレータがその役割を果たす補償装置は、システム内の圧力変動の可能性が高い加熱回路の間隔で水の移動方向に設置されます。

油圧アキュムレータまたはダンパーは、最大30リットルの容量の鋼製フラスコであり、ゴムまたはゴム膜で分離された2つのセクションが含まれています。

システムに過圧が発生すると、最初のセクションの水柱が遮断ダイアフラムを押し始め、それによって空気室の方向に曲がります

圧力が上昇すると、油圧ショックがタンクに「投げ出され」ます。水柱を上げる瞬間にゴム膜が空気室に向かって曲がることにより、回路の容積を人為的に増加させる効果が得られます。

衝撃吸収装置として、耐熱強化ゴムや弾力性のあるプラスチック製のパイプを使用しています。

衝撃吸収装置の弾性材料は、圧力が臨界値に達した時点でウォーターハンマーのエネルギーを自発的に減衰させます

目的の効果を得るには、20〜30cmの長さの製品を使用するだけで十分です。パイプラインが長い場合は、ショックアブソーバーセクションがさらに10cm増加します。

方法＃2。ダイヤフラム式安全弁の取り付け

パイプラインの出口には、ポンプの近くにダイヤフラム式の安全弁を配置し、一定量の水を過剰な圧力で放出します。

圧力をすばやく解放する機能を実行する剛性シールを備えた安全弁は、自律システムの信頼性の高いヒューズです

メーカーとモデルタイプに応じて、安全弁はコントローラーからの電気コマンドまたはクイックアクションパイロットによって作動します。

圧力が安全レベルを超えると装置が作動し、装置が突然停止した場合にポンプ場を保護します。危険な圧力上昇の瞬間に完全に開き、通常のレベルに下がるとレギュレーターがゆっくりと閉じます。

方法＃3。サーモスタットバルブにシャントを装備

シャントは、クーラント循環方向に設置された、クリアランス0.2〜0.4mmの細いチューブです。エレメントの主なタスクは、過負荷が発生したときに圧力を徐々に下げることです。

液体がサーモスタットに入る側に、断面積が0.2〜0.4mmを超えない細い管を配置します。

シャント方式は、パイプラインが新しいパイプのみで構成されている自律システムの配置に使用されます。これは、古いパイプに錆や堆積物が存在すると、シャントの効果が「いいえ」に低下する可能性があるためです。このため、加熱回路の入口でシャントを使用する場合は、効率的な水フィルターを設置することをお勧めします。

方法＃4。スーパープロテクション付きサーモスタットの使用

これは、システム内の圧力を監視し、インジケーターが臨界レベルに達した後はシステムが機能しないようにする一種のヒューズです。この装置には、サーマルヘッドとバルブの間に配置されたスプリングメカニズムが装備されています。スプリング機構は過剰な圧力によってトリガーされ、バルブが完全に閉じるのを防ぎます。

このようなサーモスタットは、本体に示されている方向に厳密に取り付けられています。