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OldBo
20.04.2019
Ein Wasserschlag (Wasserhammer - Druckstoß) in Wasserleitungen entsteht durch das plötzliche bzw. schlagartige Schließen eines Kugelhahns bzw. einer Auslaufarmatur (Einhebelarmatur oder Druckspüler). Aufgrund der Massenträgheit des strömenden Wassers in der Rohrleitung kommt es zu einer Druckerhöhung. Unter ungünstigen Verhältnissen können für eine 1/100 Sekunde Drücke von 70 bis 90 bar auftreten.
Wasserschlag in Wasserleitungen
Der Wasserschlag kann in allen Anlagen auftreten, in denen Flüssikeiten transportiert werden. Hier wird die Zeit der Änderung des Massenstroms bzw. der Strömungsgeschwindigkeit gegenüber einer Grenzwertzeit unterschritten. Es handelt sich hier um alle Anlagen, in denen flüssige Medien (Wasser, Wasser mit Frostschutzmittel, Wärmeträgeröl) durch Rohrleitungen, Armaturen, Behälter und Strömungsmaschinen fließen. Hierzu gehören Wasserversorgungs-, Heizungs-, Kühl- und Solarsysteme aber auch Pipelines. Es ist möglich, Rohrleitungen mit Wasserschlagsicherungen (Wasserschlagdämpfer) zu versehen bzw. durch Querschnittserweiterungen und Gaspolster so zu gestalten, daß der Druckstoß einen Grenzwert nicht überschreitet bzw. aufgefangen wird.

Druckstöße sind also normale Erscheinungen in Flüssigkeitssystemen, die erst wahrgenommen werden, wenn Montagefehler (z. B. falsche oder fehlende Rohrbefestigungen, lose Schrauben) vorliegen oder defekte bzw. nicht gewartete Bauteile (z. B. festsitzende Rückflussverhinderer, falsche Rückschlagklappen) in der Anlage vorhanden sind. Diese Geräuschquellen müssen beseitigt werden. Anschließend sollte die Höhe des Druckstoßes überprüft und evtl. Gegenmaßnahmen ergriffen werden.

1. Der Wasserschlag tritt in Systemen auf, die vollständig mit Flüssigkeit gefüllt sind. Er tritt meist in Rohrleitungssystemen, so z. B. Pipelines, Wasserinstallationen, auf und wird durch Öffnen und Schließen von Auslaufarmaturen (z.B. Hahn, Einhebelmischer, Druckspüler). Hier handelt sich um den Übergang einer stationären in eine instationäre Strömung.
Wasserschläge können auch über das Versorgungsnetz in die Hausinstallation kommen, was aber immer wieder von den Versorgern abgestritten wird.

2. Der Wasserschlag tritt in Systemen auf, in denen die Flüssigkeit vor der Problemstelle (Hahn) mit "hohem" Druck anliegt und nach der Problemstelle Gas mit "geringem" Druck vorliegt oder Vakuum vorhanden ist. Dieser Fall tritt z. B. bei der ersten Inbetriebnahme verfahrenstechnischer Anlagen auf. Hier spricht man vom "Priming"-Fall (Reaktionszeit), dabei ist im stationären Zustand der Phasenwechsel an der Problemstelle.

3. Druckstöße (Druckerhöhung, aber auch Druckabsenkung) treten besonders in Pumpenanlagen mit (sehr) langen Rohrleitungen auf. Bei schnellen Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit, z. B. durch einen plötzlichen Pumpenausfall, einer Drehzahländerungen von Pumpen oder ein schlagartiges Schließen eines Schiebers geht die Bewegungsenergie der Flüssigkeit in Verformungsarbeit über. In Kleinanlagen (Heizung, Trinkwasser) sind diese Art von Druckstößen eher selten.

Schäden durch Wasserschläge und Druckstöße
Drucksteigerungen
•  Schäden an Rohrbefestigung
•  Rohrbrüche aufgrund von zu hohen Drücken oder durch "Kaltbrüche"
•  Schäden an  Rohrarmaturen und Messgeräten
•  Schäden an Pumpen und deren Fundamente

Druckabsenkungen

•  Verformen von Kunststoff- und dünnwandigen Stahlleitungen
•  Einsaugen von Luft an Flansch- und Muffenverbindungen, Stopfbuchsen oder Leckstellen
•  Einsaugen von Schmutzwasser an Flansch- und Muffenverbindungen, an Stopfbuchsen oder an Leckstellen
•  Abplatzen von Innenbeschichtungen (Zementmörtelauskleidung, Kunststoff) in Rohrleitungen
•  Abreißen der Wassersäule und Makrokavitation (nach hoher Drucksteigerung schlägt die Flüssigkeitssäule wieder zusammen)
Der Wasserschlag wird auch gezielt angewendet. So wird z. B. der Druckstoß in der Rohrleitung als Hydraulischer Widder angewandt,  um eine geringe Menge Wasser auf eine größere Höhe zu bringen, in dem eine größere Menge Wasser mit geringer Fallhöhe eingesetzt wird.
Wasserschlag in Dampfheizungen
Ein Wasserschlag in Dampfheizungen entsteht durch Wasserpfropfen, die mit der hohen Dampfgeschwindigkeit mitgerissen werden. Diese führen zu Schlägen in Anlagen, die zum Platzen von Armaturen, Abnutzung von Rohrleitungsbögen oder Ventilsitzen und zum Brechen von Rohrleitungen führen können.

Bei dem Einströmen des Dampfes in die Dampfleitung entsteht an den kühlen Rohrwandungen Kondensat. Dieses muss entfernt werden, damit es sich nicht ansammeln kann. Der schnellströmende Dampf bewegt die Wasseransammlung bis das Kondensat den Dampfstrom stark behindert und als Wasserpfropfen mitgerissen wird. Dieser Wasserpfropfen wird mit Dampfgeschwindigkeit durch die Leitung gedrückt. In Sattdampfleitungen kann eine Geschwindigkeit bis 25 m/s (90 km/h) - in Heißdampfleitungen bis 60 m/s (216 km/h) - vorkommen.

Wird dieser Wasserpfropfen durch ein Hindernis oder durch seine eigene Größe plötzlich abgebremst, entsteht ein Wasserschlag. Hierbei können Drücke von mehreren tausend bar auftreten. Armaturen, Rohrbogen und Rohrabzweigungen werden zerrissen. Durch diese Wasserschläge sind schon viele Unfälle mit tödlichen Verletzungen durch ausströmenden Dampf vorgekommen.

Deswegen ist es auch in Niederdruckdampfheizungen notwenig, dass die Dampfleitungen gut gedämmt und längere Leitungen (ab 2 m) immer mit Gefälle und sägeförmig zur nächsten Entwässerung verlegt werden. In Hochdruckdampfheizungen sind hohe sicherheitstechnische Anforderungen vorgegeben.
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Buddy5 schrieb: Euer Problem ist alt bekannt, kein einziger Techniker hat euch beschrieben wie es funktioniert. Das Stichwort "Betriebsbedingungen"...
feanorx schrieb: zu1. 17mm Querschnitt ist ok sofern die FBH Kreisanzahl passt zu2. Das sollte eigentlich so üblich sein aber es gibt auch...
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