Vinterisering 101: videnskaben om frosne rør

som professionel ingeniør undersøger jeg ofte bygningskomponenter somhar fejlet. Og jeg er altid ramt afdet faktum, at de fleste boliger beskadiget af frosne rør er nybyggeri. Dette har fået mig til at undre mig over, hvad de folk, der byggede disse huse, ikke overvejede somde konstruerede bygninger, der senere ville vise sig sårbare.

vi ved alle, at flere dage og nætter med usædvanligt koldt vejr ofteresultat i rør frysning og brud. De resulterende fejl oftefå vand til at strømme fra det ødelagte rør, indtil nogen bemærker det, finder denpassende lukkeventil og stopper strømmen. Den resulterende skade kanvære dyrt at reparere.

det enkleste svar på spørgsmålet om hvorfor dette sker er fordirøret blev for koldt. Men det forklarer ikke, hvordan rør kan være sårbare, eller hvad der får nogle rør til at fryse og bryde, mens andre ikke gør det. Min enkle forståelse er, at når vand i apipe fryser og udvides, skubber det udad på rørvæggene, indtil de strækker sig og brister.

men en undersøgelse fra University of Illinois i Urbana-Champaign indikerer, at mens dette kan ske, gør det sjældent. Det er mere almindeligt, at isen dannes inden i røret og forsøger at udvide sig langs rørets længde, ifølge undersøgelsen.

vand er ukomprimerbart, så hvor vand er begrænset mellemudvidende is og en lukket armatur, stiger trykket indtil piperuptures. Bruddet vil forekomme ved den svageste del af røret, der holderraffineret væske. Derfor bryder røret mest sandsynligt væk fra den faktiske fryseplads, og vandtryk i et begrænset volumen er akritisk vigtig del af den underliggende årsag.

nogle løsninger
når det er sagt, er den bedste måde at forhindre, at et rør fryser, at holde det varmt nok, så vandet indeni forbliver over frysepunktet.

den mest almindelige måde at opvarme et rør på er at lade det udsættes for varm indvendig luft, oftest ved at placere rør inden i indvendige vægge—hvor temperaturen på begge sider af væggen normalt er langt overfrysning. Alternativt, hvis et rør skalgå ind i en udvendig væg, kan en bygherre lokalisere røret, så det ligger mellemdet varme rum og vægisoleringen. I dette tilfælde, selvom røret vil være køligere end det tilstødende rum, så længe der er nokisolering på ydersiden af røret for at holde det varmt, fryser det sandsynligvis ikke.

Endelig må man under visse omstændigheder installere heat trace på et rørfor at opvarme det direkte. Heat trace er enmodstandsvarmebånd, der ombrydes rundt om røret og bruger elektricitet til at holdedet varmt—en slags elvarmer til røret. Desværre er det dyrt at installereog betjene, og bliver ineffektivt, hvis der er strømafbrydelse.

for rør, der ikke holdes aktivt varme, er det muligt atlav afkøling ved at isolere røret. Isolering hjælper med at forhindre frysning på to måder. For det første virker isoleringen ved at bremserate af ledende køling—det vil sige vand,der mister varme direkte til rørvæggene, og rørvæggene mister varme direkte til den omgivende luft. For det andet kan isolering også give beskyttelse mod konvektiv afkøling, det vil sige køling, der skyldes kold luft, der blæser på røret og bærervarme væk med en accelereret hastighed. Hvor et rør udsættes for en luftlækage, vil den kolde luft, der blæser mod røret, hurtigt øge kølehastigheden og efterfølgende øge rørets evne til at fryse, en slags vindkøling effekt.

en anden måde at forhindre sprængning på er at lette trykket på begge sider af en frysning. I mange tilfælde kan udendørs vandhaner overvintres ved at lukke en ventil inde i huset, et eller andet sted langs rørets længde og derefter åbne udendørstapen. Selvom hanen kun åbnes længe nok til delvist at dræne linjen, når den først er lukket, vil der resultere i et volumen luft mellem vandhanen og det vand, der forbliver irøret. I dette tilfælde vil den ekspanderende is have tendens til at komprimere luftvolumenet ogforhindre trykket i at overskride rørets styrke og detsforbindelser.