При какой температуре замерзает вода в водопроводе

Причины замерзания системы

При резком наступлении мороза, дополненного сильными ветрами, случаи замерзания автономных водопроводных систем с образованием внутри них ледовых пробок, встречаются нередко.

Замерзшая в результате неправильной укладки или эксплуатации трубопровода вода в лучшем случае лишит возможности использовать систему, а в худшем – вынудит устранять прорыв.

https://www.youtube.com/watch{q}v=yZOapF-iP0Y

Причин замерзания воды в водопроводе может несколько.

Самые основные среди них:

• экстремально низкие температуры на улице;
• прокладка труб на меньшую глубину, чем уровень промерзания почвы;
• недостаточное утепление трубопровода;
• малый или даже нулевой расход воды.

В ночные часы или на более продолжительный период, когда хозяева не пользуются водопроводом, вода в трубах остается неподвижной. При минусовых температурах она быстро замерзает.

Труба, находящаяся в промерзшем грунте, после пропускания теплых потоков начинает остывать, и уже через короткий промежуток приобретает низкую температуру. Небольшие порции воды по мере наступления начинают намерзать и кристаллизоваться, в какой-то момент забивая весь участок трубы полностью.

Вопрос вероятности промерзания трубопровода необходимо предусмотреть еще на этапе его прокладки. Согласно действующим нормам СНиПа трубы необходимо прокладывать ниже глубины промерзания.

Глубина промерзания грунтовых слоев определяется эмпирически в наиболее холодный период для региона, с учетом максимального показателя влажности грунта и при условии, что отсутствует снежный покров. Если нет возможности заложить трубы на достаточной глубине, стоит позаботиться о теплоизоляции конструкции.

В качестве теплоизолятора отлично подойдет:

• полоски пенопласта;
• минеральная вата;
• стекловата.

Не стоит в качестве обмотки даже для временного утепления использовать ветошь, опилки и бумагу. Эти материалы при изменении температуры легко впитывают из воздуха влагу, не давая возможности образовавшемуся конденсату испариться.

В продаже можно встретить также химические препараты, которые препятствуют замерзанию воды. Но их агрессивный состав делает их неприемлемым для водопроводной системы. Лучше уж для использовать концентрированный солевой раствор, который отлично разъедает лед. Его подают через шланг, диаметр которого чуть меньше, чем сечение трубопровода.

К тому же соленая вода при температуре ниже нуля не замерзает, так что образование пробки за раствора соли точно не предвидится.

Как вариант, вдоль трубопровода проложите греющий электрокабель. Он оснащен термодатчиками, которые при нагреве системы до определенной температуры отключают ее. Главным достоинством самонагревающихся кабелей является то, что они способны приспосабливаться к внешним условиям. И это никоим образом не отражается на работе других его частей.

Длина греющего кабеля может достигать 20 метров, благодаря чему с его помощью можно прогревать как отдельные участки трубопровода, так и всю систему, расположенную в зоне промерзания грунтов.

Учитывайте, что вода быстрее замерзает в трубопроводах, имеющих небольшой диаметр. Поэтому при обустройстве автономного водоснабжения предпочтительнее использовать трубы, диаметр которых составляет 50 мм и выше.

Поскольку бетон промерзает намного быстрее грунтов, в местах, где трубопровод проходит через цокольное или подвальное помещение, участки трубы желательно поместить в гильзы – трубы, имеющие чуть больший диаметр. Образовавшиеся пустоты можно задуть полиуретановой пеной.

В дальнейшем, при нерегулярном использовании инженерных сетей в период простоях в холодное время года, из труб необходимо полностью удалять воду и держать их в сухом состоянии.

Утеплять следует не только непосредственно трубопровод, но и сам источник воды, и прочие конструктивные элементы, проходящие вне дома и в неотапливаемых помещениях.

Несмотря на широкий выбор эффективного оборудования для удаления ледяных пробок из труб, лучше всего не доводить ситуацию до таких проблем. Ведь обогрев промерзших труб – довольно проблематичный процесс, который усугубляется сложностью выполнения работ на морозе.

Придерживаясь несложных в исполнении рекомендаций, вы сможете предупредить замерзание труб и остановку системы, продлив тем самым срок ее службы.

Стабильная работа трубопровода в доме – это результат тщательного ухода за трубами. Особенно это актуально в зимнее время. Когда наступают сильные холода, вода в трубах можно просто замёрзнуть. Если это произошло, применяйте только безопасные методы отогрева труб и тогда по вашим трубам вновь потечёт вода.

Каким способом запрещено отогревать технологические трубопроводы – опасные методы

Когда мы хотим отогреть трубу ото льда самостоятельно, то следует знать каким способом запрещено отогревать технологические трубопроводы. Запрещённый способ отогрева труб – это использовать открытый огонь. Для обогрева льда надо применять только горячую воду, пал или песок под высокой температурой. 

Запрещено отогревать замерзшие трубы горелками или ручными факелами, петардами

https://www.youtube.com/watch{q}v=e0B_aDRuWxU

Это может привести к пожару и возгоранию вашего дома. Не говоря уже про сами трубы. Учитывайте все меры безопасности при отогреве трубопровода и тогда вы сможете убрать лёд из труб без происшествий.

Стандартный способ прокладки магистральных коммуникаций – устройство подземной траншеи со специальным теплозащитным и предохраняющим от механических нагрузок коробом. При этом глубина залегания траншеи обязательно, вне зависимости от содержимого трубопроводов, располагается ниже глубины промерзания грунта.

Это связано с необходимостью предотвратить сезонные изменения плотности почвы, ее оседания и изменения свойств материалов труб под действием отрицательных температур. Для основной части территории страны глубина промерзания установлена длительными наблюдениями. Данные по средней глубине промерзания почв можно найти в специальных картах.

При этом следует понимать – помимо средних значений, есть и рекордные, в особо холодные зимы или для других типов грунтов (не суглинистых). Поэтому полученную с помощью изолиний карты значения следует увеличивать на 10…15%.

Вопрос о том, при какой температуре замерзает вода в трубах, связан как с глубиной залегания трубопровода, так и с наружными температурами. Важным фактором является также окружение участка с магистралью: в районах с интенсивным круглосуточным движением транспорта или несколькими трубопроводами, в том числе подающими горячую воду, температура почвы даже в промерзающем слое отличается в сторону повышения.

В среднем вода в трубопроводе замерзает, когда температура внешней части трубы опускается до -7 градусов Цельсия. При замерзании вода расширяется, за счет разной скорости движения на разных участках магистрали быстрее всего лед образуется в местах «застоя». Следствие замерзания – трещины, разрыв трубы, срыв резьбы в соединениях.

Вопрос о том, в каких трубах не замерзает вода, некорректен: все зависит от температуры окружающей среды. В полипропиленовых трубах жидкость замерзнет так же, как и в металлических, но для этого среда вокруг должна быть на 2…5 градусов (в зависимости от толщины стенок и скорости потока в трубе) холоднее.

Важно: чем тоньше стенка трубопровода, чем медленнее течет в нем вода – тем выше риск разрыва стенок. Дополнительно способствует промерзанию высокая влажность почв или других материалов, вплотную прилегающих к участку магистрали.

Правила устройства водопровода и канализации в частных и многоквартирных домах требуют прокладки труб ниже уровня промерзания, теплоизоляции всей магистрали и обязательно утепления участков, выходящих на поверхность земли. Оптимальным вариантом подключения магистрали к внутридомовым коммуникациям считается присоединение под землей, в пределах обогреваемой самим зданием зоны.

Как найти проблемный участок{q}

Самый сложный момент в этом деле – определить место промерзания на открытом участке системы водоснабжения. Опытные мастера советуют при осмотре и прощупывании доступной части трассы ориентироваться на температурные ощущения.

Водопровод обычно замерзает в тех участках, где трубы подходят близко к поверхности земли. Уязвимым к морозам местом являются также технические колодцы, неотапливаемые подвальные помещения.

Замечено, что бетон промерзает быстрее грунтовых пластов. Поэтому, если подвал был ненадежно утеплен или приоткрыт в период сильных морозов, вполне закономерно, что пролегающий в нем трубопровод замерз.

В случае если «вычислить» конкретный участок не удается, применяйте доступные способы сразу на нескольких наиболее вероятных местах промерзания.

Что делать, если замерзла вода в трубе дома

Вне зависимости от того, насколько правильно устроены коммуникации, случаются экстренные ситуации, при которых замерзает канализационная или водопроводная труба. Обычно это происходит при необычно сильных морозах или затоплении грунтов рядом с трубопроводом. Как поступить, если в трубах образовался лед{q}

1. Дождаться естественной разморозки под действием повысившейся внешней температуры.
2. Непрямым (опосредованным) прогревом повысить температуру трубных оболочек и тем самым добиться таяния воды. Для этого допустим нагрев с помощью компрессов с горячей водой непосредственно на трубу, строительным феном вокруг трубы.
3. Прямой нагрев. Для металлических труб применяют присоединение электродов с обоих концов замерзшего участка и включения тока. Под его действием труба и ее содержимое постепенно нагреваются. Для пластиковых коммуникаций используют остроумное приспособление, схема которого приведена ниже.В открытый конец трубы (замерзший кран) вставляют изогнутую трубку, через которую впрыскивают горячую воду. Постепенно под действием нагрева вода в трубе начинает таять и стекать в подставленную емкость. Постепенно продвигая трубку с помощью проволоки вглубь трубы, можно избавиться от ледяной пробки.

Чтобы «разморозить» колодец, в него помещают нагреватель любого типа и оставляют включенным в закрытом пространстве на некоторое время.

Важно: недопустимо применять для отогрева труб открытый огонь (горелка, факел, свеча). На время разморозки коммуникаций необходимо отключить воду (не сливать стоки для канализации).

Вне зависимости от того, как долго трубы находились в замерзшем состоянии и каким способом их отогревали, перед началом эксплуатации трубопровод необходимо проверить на целостность.

Действенные варианты решения проблемы

Водопровод можно разморозить посредством наружного теплового воздействия, либо методом разморозки изнутри. Каждый конкретный случай зависит от протяженности замерзшего участка и материала, из которого выполнены водопроводные трубы, а потому требует применения разных средств.

Несмотря на то, что лед при той же массе объемнее воды, в рамках своего агрегатного состояния, подчиняясь законам физики, прежде чем растаять, расширяется.

Перед началом работ в обязательном порядке необходимо открыть водопроводный кран или “сбросник” после вентиля на входе с тем, чтобы по вытекающей из него воде определять результативность выполняемых действий.

Если система замерзла на открытом участке при вводе в дом, либо же внутри неотапливаемого подвала, самый простой способ, как отогреть участок водопровода – обработать его снаружи кипятком. Горячая вода спасала водопроводы от замерзания во все времена.

Для этого трубу в несколько слоев обматывают ветошью и отрезами старых тряпок, которые хорошо впитывают влагу. Намоченная тряпка будет продлевать время контакта стенок трубы с водой.

При прогреве замерзшего участка трубопровода важно не повредить его. Области конструкции, которые не требуют прогрева, необходимо прикрыть теплоизолирующим материалом. Это позволит предупредить скапливания двигающихся по трубопроводу вместе с водой кусочков льда.

Применяют этот способ только в закрытых помещениях и при открытом способе прокладки трубопровода. И подходит эта технология только для стальных трубопроводов. Систему, находящуюся под землей придется отогревать кипятком не менее 12 часов.

Достичь желаемого эффекта можно и с помощью горячего воздуха, создаваемого мощным строительным феном. Способ применяют для обогрева замерзших участков трубопровода в тех местах, где добраться до них довольно легко, к примеру, когда система проложена внутри постройки.

Чтобы создать условия для продвижения скопления льда по трубе, нужно равномерно распределять поток горячего воздуха, не забыв при этом предварительно открыть все вентили.

Учитывайте, что строительный фен выдает температуру, диапазон которой может достигать от 100 до 650°С. Поэтому его нельзя применять для труб, выполненных из полимерных материалов.

Усилить эффект, сократив при этом тепловые потери, помогает сооружение вокруг обогреваемого участка импровизированного защитного кожуха. Он будет отражать тепло, равномерно распределяя его по всей поверхности изолированного участка.

Для этого временно сооружают небольшой павильончик, стенки которого выполняют из той же пленки или металлических щитов.

При прогревании трубопровода особое внимание стоит уделить входам в фитинги, поворотам и сужениям, поскольку внутри них могут застревать мельчайшие льдинки. Главное – оставить кран открытым.

При прогреве стальных труб некоторые умельцы применяют способы воздействия открытым огнем, используя для этого газовую горелку или паяльную лампу.

Но этот метод допустимо применять только при открытой видимости труб. Да и эффективность применения паяльной лампы не слишком высока, поскольку на прогрев даже короткого участка может уйти до нескольких часов.

Справиться с ледяными пробками можно и с помощью сварочного аппарата. Принцип работы устройства построен на том, что металл, из которого выполнена труба, является проводником.

Под действием создаваемого электрического поля электроны начинают двигаться в заданном направлении, сталкиваясь с ионами, они передают им свою энергию. Та, в свою очередь превращается в тепло, которое выделяется наружу.

Клеммы выключенного сварочного аппарат фиксируют к концам замороженного участка. Сначала регулятор мощности выставляют на самый минимум, а затем, постепенно повышая его, включают оборудование приблизительно на 30-40 секунд.

Сделав небольшую паузу, манипуляции повторяют. В зависимости от степени заморозки ток можно регулировать меньше/больше. По мере повышения мощности необходимо периодически проверять степень нагрева стенок.

Как только активизируется процесс таяния, сначала по одной капле, а затем тонкой струйкой из крана станет вытекать вода. Растапливать весь участок полностью нет необходимости. Вполне достаточно обеспечить непрерывающийся тонкий поток воды. А движущаяся вода уже и поможет растаять остаткам не размороженного льда.

Сварочный аппарат применяют только для разогрева нержавеющих, стальных, медных и других типов труб, выполненных из сплавов металла. Использование прибора на изделиях из полипропилена бессмысленно. Ведь пластмасса не является проводником. Единственное, что получите в итоге – испорченный трубопровод.

Пластиковый трубопровод проще всего отогреть, используя двухжильный медный провод сечением 2,5 мм. По принципу работы он схож с обычным кипятильником.

Вода, в составе которой присутствуют соли, представляет собой слабый электролит. А потому, чтобы нагреть, необходимо лишь погрузить в нее пару электродов, а затем подать на них напряжение.

Для этого жилы провода разъединяют:

1. Первую жилу сначала отгибают в сторону.
2. Вторую жилу оголяют и обкручивают вокруг трубы, формируя 5-6 витков.
3. Вновь берут первую жилу, оголяют и обкручивают вокруг трубы в виде витков.
4. К другому концу провода подсоединяют вилку.
5. Созданную заготовку проталкивают в трубопровод до тех пор, пока она не упрется в лед, и запитывают от электросети.

При формировании витков и расположении их на поверхности трубы важно следить, чтобы они не соприкасались, иначе в момент контакта возникнет короткое замыкание. В идеале расстояние между витками жил должно составлять не менее 2-3 мм.

Для выдувания талой воды дополнительно можно использовать компрессор.

Для обогрева протяженного трубопровода системы водоснабжения, имеющего несколько изгибов на своем пути, можно применить способ воздействия изнутри. Такой способ эффективен и при размораживании канализационных труб.

Для изготовления устройства потребуются:

• упругая проволока D2-4 мм;
• трубка гидроуровня;
• кружка Эсмарха;
• ведро;
• изолента.

Чтобы собрать конструкцию, конец проволоки присоединяют к трубке гидроуровня, фиксируя элементы изолентой. Для получения более жесткой конструкции конец проволоки загибают. Конец трубки должен быть на 3-5 сантиметров длиннее проволоки.

Один конец трубки с проволокой проталкивают в водопровод до упора, а второй свободный конец подключают к кружке Эсмарха. В случае если трубопровод соединен фитингами, их необходимо открутить с тем, чтобы оценить, насколько промерзла конструкция.

Кружку Эсмарха наполняют горячей водой и присоединяют к трубке. Вытекающая из резинового резервуара горячая вода будет поступать в трубопровод, прогревая находящуюся в нем заледеневшую воду.

В процессе прогревания трубопровода необходимо лишь с помощью проволоки проталкивать кусочки льда дальше. В результате тепловой обработки воды в приемном ведре должно быть чуть больше то объема, который залили для разморозки.

Будьте готовы к тому, что этот способ довольно трудоемкий. На то, чтобы прогреть один погонный метр трубы потребуется около 60 минут. Но зато затраты на реализацию такого способа минимальны.

Этот способ является упрощенным вариантом промывки труб горячей водой, температура которой достигает 150 °С. Такую процедуру выполняют специализированные организации. Они осуществляют профилактическую промывку труб, подавая горячую воду под высоким давлением в пределах 100Атм.

В зимний период, когда стоит острая необходимость насладиться удобствами водоснабжения, не затрачивая на ее реанимацию по несколько часов, придется применить профессиональное оборудование. Быстро устранить образовавшиеся ледяные пробки поможет применение специального оборудования – аппарата «Дракон».

Для этого к концам участка, подлежащего разогреву, подсоединяют клещи аппарата. Проверив давление жидкости в системе, включают аппарат на несколько минут. В зависимости от степени замерзания труб период беспрерывной работы прибора может составлять 20-40 минут.

Пассивные методы утепления водопроводной трубы

Принимать меры, чтобы в частном доме не замерзла вода в трубе под землей, необходимо на стадии строительства здания (прокладки коммуникаций). Для этого применяют пассивные, то есть без использования энергетических источников, способы защиты трубопровода. К ним относятся:

1. устройство траншеи для внешней магистрали ниже глубины промерзания на 15…20%;
2. отсыпка траншеи и засыпка трубы щебнем, керамзитом или другим материалом, обеспечивающими быстрый сток просочившейся с поверхности воды;
3. использование толстостенных трубопроводов большого диаметра, создание уклона в сторону колодца или скважины;
4. организация теплоизолирующего слоя вокруг трубопровода и мест его соединения с внутридомовыми коммуникациями;
5. стыковка магистрали с водопроводом и/или канализацией внутри дома легкосъемными элементами – это позволит быстро проверить трубопровод на наличие ледяных пробок и устранить их.

Важно: при создании индивидуальной ветки от магистрали или прокладки водопровода от скважины или колодца к дому стоит отдать предпочтение полипропиленовым, а не металлическим трубам. Это позволит снизить риск разрыва и понизить температуру замерзания жидкости.

Основные требования к теплоизолирующим материалам для пассивной защиты труб:

• минимальный коэффициент теплопередачи;
• максимальная сопротивляемость проникновению влаги в изолятор;
• устойчивость к действию окружающей среды, химической и физической (давление, удары);
• долговечность;
• для трубопроводов с горячей водой – способность работать при высоких температурах трубы без потери эксплуатационных свойств.

Таким требованиям отвечают изолирующие короба из пенопласта, вспененного полиуретана, базальтовой ваты с внешним защитным слоем или без. В качестве защитного (и дополнительного теплоизолирующего) слоя используются металлическую фольгу, полимерное покрытие. Применима также стекловата и минеральная вата, однако выпуск этих материалов в виде рулона или матов требует обязательного применения дополнительной обмотки снаружи из рубероида, полиэтилена, стеклоткани. Более детально сравнительные характеристики утепляющих материалов для наружных работ рассмотрены в тематической статье.

Инновацией на строительном рынке считается теплоизолирующая краска (покрытие). Ее наносят с помощью распылителя, толщина слоя регулируется условиями эксплуатации. Особенно удобен этот материал на труднодоступных участках и для восстановления поврежденных фрагментов теплоизоляции.

В случае, когда теплоизоляция выполняется после длительного периода эксплуатации (замерзли трубы на даче, их решено утеплить), применяется тот вариант материала, который допускают условия прокладки трубопровода. Так, для проложенных непосредственно в грунте труб необходимо заглубить и расширить траншею на участке так, чтобы можно было проложить слой утеплителя. Для входящих в дом фрагментов применяются прямые и изогнутые короба из изолирующих материалов.

При отсутствии угловых элементов или несоответствии их диаметра требуемому применяют метод секционной нарезки так, чтобы фрагменты плотно охватывали трубу на изгибе.

Активные способы защиты труб от промерзания

Если простое утепление и заглубление коммуникаций не обеспечивает беспроблемную эксплуатацию, приходится искать другие методы защиты.

1. Подогрев трубы кабелем. При этом создается равномерный нагрев трубы до температуры, препятствующей замерзанию жидкости в ней вне зависимости от температуры окружающей среды.
2. Повышение давления и/или температуры жидкости в трубе. Это позволяет даже при сильных морозах не опасаться возникновения ледяных пробок.
3. Создание вокруг трубы теплоизолирующего слоя с жесткой защитой от окружающей среды («труба в трубе»).

Теплоизоляция полезна при любом варианте обогрева трубы, наличие твердой оболочки (трубы большего диаметра) позволяет защитить участок от механических нагрузок и проседания грунта. Повысить давление или температуру в трубе можно не во всех типах водопровода. Поэтому оптимальным считается вариант с кабельным обогревом магистрали при наличии теплоизолирующего слоя. Принцип устройства такого обогрева показан на схеме.

Важно: для равномерного нагрева греющий кабель в трубу укладывается не прямолинейно, как обычно показывается на иллюстрациях, а по спирали.

Чтобы таким образом утеплить трубу на зиму, необходимо:

• рассчитать шаг спирали обмотки (обычно 10…15 см);
• с этим шагом намотать по трубе спираль из фольгированного скотча;
• по скотчу без натяга намотать кабель, сверху фиксируя фольгированным скотчем (также по спирали);
• устроить теплоизоляцию поверх трубы с кабелем;
• зафиксировать теплоизоляционный материал обмоткой сантехническим скотчем или другим способом, уделяя особое внимание стыкам фрагментов изоляции.

В зависимости от того, в каких условиях выполняется монтаж нагревательного кабеля (до укладки трубы или после) применяется либо последовательная навивка с периодическим креплением, либо захлест накладных петель в разном направлении.

Если, по каким-то причинам, спиральная намотка невозможно или нежелательно, используют прямолинейную прокладку.

Места стыков между отдельными участками, места выхода трубы на поверхность утепляются отдельно и дополнительно, так, чтобы можно было при необходимости демонтировать изолирующий слой для ремонта или проверки трубопровода.

Для более эффективной работы нагревательной системы помимо кабеля энергоснабжения монтируются датчики температуры. Они располагаются равномерно по всей длине участка (обычно достаточно 3…5 штук) и либо с помощью системы контроля отправляют данные о критическом понижении температуры трубы на внешнее устройство, либо дают команду повысить ток в нагревательном кабеле.

Утеплить трубы в частном доме можно также с помощью саморегулирующего кабеля внутри трубы. Однако монтаж такого устройства требует хороших навыков и знаний, для непрофессионала представляет затруднения. Кроме того, устроить такой обогрев коммуникаций можно только при их первичной установке. Процесс установки рассмотрен в видеоролике.

https://www.youtube.com/watch{q}v=TZtqG7phv-o

Решая вопрос о том, как утеплить канализационную трубу, стоит отдать предпочтение внешней теплоизоляции и нагреву. Это связано с повышенной химической активностью бытовых стоков, быстро разрушающих даже стойкие к биологическим воздействиям оболочки нагревательных кабелей.

Как предотвратить замораживание системы{q}

Ну и на крайний случай, если на улице лютуют морозы, а вышеперечисленные методы нет возможности применить, то попробуйте вопреки правилам безопасности оставить кран на ночь приоткрытым.

Пусть и медленное, но все же движение воды будет препятствовать образованию ледяных пробок. А по пришествию теплого сезона все же рекомендуем заняться проблемным участком и утеплить трубопровод основательно.

Заключение

Правильно рассчитанная и выполненная защита труб водопровода и канализации от промерзания позволяет сохранить работоспособность коммуникаций при сильных морозах. Соблюдая общие правила монтажных и теплоизоляционных работ, даже неопытный в строительстве человек способен самостоятельно произвести утепление всех труб в доме и вне его.

Конечно, в реальных условиях температуру воды 1 °С на выходе из трубопровода поддерживать нельзя. Желательно иметь запас подальше от точки кристаллизации с учетом возможных колебаний скорости и температуры, как воздуха, так и воды. Также необходимо учитывать наличие сужений и массивных теплоотводов-холодильников в виде опор трубопровода, корпусов и других деталей запорной арматуры.

Все четыре использованные в статье теплотехнические программы в Excel доступны на сайте для свободного скачивания.

https://www.youtube.com/watch{q}v=IFKxwSq7ctE

Прошу уважающих труд автора  скачивать файлы с программами расчетов после подписки на анонсы статей!