Den fysiske definisjonen av trykk

I fysikken defineres trykk som kraft per arealenhet. Det vil si hvor stor kraft som virker på en bestemt flate. I et rørsystem betyr dette det presset vannet utøver mot innsiden av rør, ventiler, pakninger og koblinger. Når den samme kraften virker på et mindre areal, blir trykket høyere.

I et lukket røranlegg regnes vann i praksis som inkompressibelt, altså at det nesten ikke lar seg presse sammen. Derfor vil en trykkøkning i systemet, for eksempel fra en pumpe eller som følge av høydeforskjell fra et høydebasseng, forplante seg raskt gjennom vannet og virke i alle retninger.

Den matematiske formelen for trykk

Trykk beregnes med en enkel og grunnleggende formel:

$p = \frac{F}{A}$

Der:

• p = trykk, målt i pascal (Pa)

• F = kraft, målt i newton (N)

• A = areal, målt i kvadratmeter (m²)

I praksis bruker vi ofte bar i stedet for pascal:

1 bar = 100 000 Pa

Hvorfor er dette viktig for rørleggeren?

For en rørlegger er forståelsen av sammenhengen mellom kraft, areal og trykk helt grunnleggende. Den er viktig blant annet ved:

Dimensjonering av utstyr

Komponenter som sikkerhetsventiler, ekspansjonskar, armaturer og rørdeler er laget for å tåle bestemte belastninger. Blir trykket for høyt, øker kraften mot materialene, og i verste fall kan det føre til lekkasjer, deformasjon eller havari.

Trykkstøt og vannslag

Når vann i bevegelse blir stoppet brått, for eksempel når en ventil eller ettgrepskran stenges raskt, oppstår det en plutselig trykkøkning i røret. Dette kalles trykkstøt eller vannslag. Resultatet kan være smell i rørsystemet, vibrasjoner og i verste fall skade på rør, koblinger eller utstyr.

Hydraulisk virkning

Det samme prinsippet brukes i hydrauliske systemer. Når et trykk overføres gjennom en væske, kan en relativt liten kraft på et lite areal gi stor kraft på et større areal. Dette er grunnlaget for hydrauliske løftesystemer og viser hvor viktig trykkbegrepet er i tekniske anlegg.

Vanlige måleenheter for vanntrykk

Vanntrykk kan oppgis i flere enheter:

• bar

• pascal (Pa)

• meter vannsøyle (mVS)

• millimeter vannsøyle (mmVS)

• kp/cm²

Ved enkle omregninger bruker vi ofte:

1 bar = 100 000 Pa = 1 kp/cm² = 10 mVS = 10 000 mmVS

Mer nøyaktig er sammenhengen omtrent:

1 bar = 100 000 Pa = 1,02 kp/cm² = 10,2 mVS = 10 200 mmVS

I praktisk arbeid er de avrundede tallene ofte de mest nyttige, fordi de gjør det enklere å regne raskt og forstå trykkforholdene i anlegget.

Hva betyr meter vannsøyle?

Meter vannsøyle er en enkel måte å forklare vanntrykk på. Har vi en vannsøyle som er 10 meter høy, får vi omtrent 1 bar trykk nederst.

En nyttig huskeregel er derfor:

10 meter vannsøyle ≈ 1 bar

Det betyr også at:

• 1 meter høydeforskjell gir omtrent 0,1 bar

• 5 meter høydeforskjell gir omtrent 0,5 bar

• 20 meter høydeforskjell gir omtrent 2,0 bar

Dette er svært nyttig når vi vurderer vanntrykk i bygninger og ledningsanlegg.

Hvorfor gir høydeforskjell trykk?

Vann har tyngde. Jo høyere vannet står over et punkt, desto større trykk får vi i punktet under. Dersom et vannmagasin, basseng eller høydebasseng ligger høyere enn tappestedet, vil høydeforskjellen skape trykket i ledningen.

Det er altså høyden på vannspeilet over tappestedet som bestemmer det statiske trykket.

Dette forklarer også hvorfor vannforsyning fra høydebasseng fungerer godt. Når magasinet ligger høyt i terrenget, får man et naturlig trykk ned til husene som ligger lavere.

Statisk trykk og resttrykk

Når vannet står stille i røret og ingen tapper vann, har vi statisk trykk. Da bestemmes trykket av høydeforskjellen mellom vannspeilet og tappestedet.

Når vi åpner en kran og vannet begynner å strømme, blir trykket lavere. Trykket som da er igjen ved tappestedet, kalles resttrykk.

Forskjellen er viktig:

• Statisk trykk er trykket når vannet står stille

• Resttrykk er trykket vi har igjen når vannet tappes

I praksis vil resttrykket være lavere enn det statiske trykket fordi noe av energien går tapt i rørsystemet.

Hva er trykktap?

Trykktap er tap av trykk i ledninger og rørdeler når vannet er i bevegelse. Når kranen åpnes, strømmer vannet gjennom rørene, og det oppstår motstand. Denne motstanden gjør at trykket blir lavere framme ved tappestedet.

Vi kan derfor si at:

Trykktap er forskjellen mellom tilgjengelig trykk og trykket som er igjen etter at vannet har passert gjennom rørsystemet.

Dette er grunnen til at et anlegg kan ha fint trykk når alt står stille, men oppleves svakere når noen åpner en kran eller dusj.

Hvorfor oppstår trykktap i ledninger?

Trykktap oppstår fordi vannet møter motstand på veien. Denne motstanden kommer blant annet fra friksjon og endringer i strømningen.

Følgende forhold påvirker trykktapet:

1. Rørdimensjon
   Små rør gir større motstand enn store rør. Derfor får vi større trykktap i rør med liten diameter.

2. Rørlengde
   Jo lengre vannet må transporteres, desto større blir friksjonen og dermed trykktapet.

3. Bend og rørdeler
   Bend, ventiler, overganger, filter og andre komponenter lager ekstra motstand i anlegget.

4. Vannmengde og hastighet
   Når det tappes mye vann på kort tid, øker hastigheten i rørene. Høyere hastighet gir større trykktap.

Eksempel på vanntrykk og trykktap

Tenk deg en vannledning fra et basseng og fram til en kran. Når kranen er stengt, står vannet i røret like høyt som vannet i bassenget. Da har vi det statiske trykket.

Når kranen åpnes, begynner vannet å strømme. Da faller trykket gradvis langs ledningen fordi vannet møter motstand. Ved kranen står vi igjen med et lavere trykk enn vi hadde i utgangspunktet. Dette er resttrykket.

Forskjellen mellom statisk trykk og resttrykk viser oss hvor stort trykktapet er i anlegget.

Hva er trykkreduksjon?

Noen ganger er ikke problemet for lavt trykk, men for høyt vanntrykk. Høyt vanntrykk kan gi unødig slitasje på ledninger, armaturer og utstyr som vaskemaskiner, oppvaskmaskiner, blandebatterier og ventiler. I tillegg fører høyt trykk ofte til mer støy i vannledningene.

Når trykket er høyere enn det som er nødvendig, kan det være smart å redusere det. Da bruker vi en reduksjonsventil, også kalt trykkreduksjonsventil.

Når er trykkreduksjon nødvendig?

Dersom vanntrykket er for høyt, bør det monteres reduksjonsventil. En praktisk tommelfingerregel er at dersom trykket er mer enn 5 bar, bør trykket vurderes redusert.

Maksimalt tillatt trykk ved innvendig hovedkran oppgis ofte som:

60 mVS ≈ 6 bar

Det betyr at vi må ha kontroll på trykket inn i bygget, ikke bare av hensyn til komfort, men også for å beskytte rørsystemet og det tilkoblede utstyret.

Hvorfor er for høyt vanntrykk et problem?

For høyt vanntrykk kan føre til:

• økt slitasje på ledninger og armaturer

• større belastning på pakninger og ventilseter

• risiko for skader på vaskemaskin, oppvaskmaskin og annet utstyr

• kraftigere vannledningsstøy

• unødvendig hard belastning på hele tappevannsanlegget

Ved å redusere trykket der det er unødig høyt, kan vi både redusere støynivået og forlenge levetiden på komponentene i anlegget.

Hvordan fungerer en reduksjonsventil?

En reduksjonsventil er laget for å slippe inn vann med høyt trykk på innløpssiden og levere et lavere og mer kontrollert trykk på utløpssiden.

Prinsippet er at ventilen regulerer sekundærtrykket, altså trykket etter ventilen. Inne i ventilen finnes det bevegelige deler, fjær og ventilmekanisme som sammen holder utgående trykk på et ønsket nivå.

Forenklet kan vi si at:

• primærtrykk er trykket før ventilen

• sekundærtrykk er trykket etter ventilen

Ventilen er konstruert slik at endringer i primærtrykket i minst mulig grad skal påvirke innstilt sekundærtrykk. Derfor får vi et jevnere og mer kontrollert trykk videre inn i bygget.

Justering av reduksjonsventil

En reduksjonsventil har vanligvis en reguleringsskrue og en fjær som bestemmer hvilket utgående trykk vi ønsker.

• Strammer vi fjæra, må det til et høyere sekundærtrykk før ventilen stenger mer

• Slakker vi fjæra, åpner eller regulerer ventilen ved et lavere sekundærtrykk

Dette gjør at ventilen kan stilles inn til et passende trykknivå for anlegget.

Forskjellen på trykk, trykktap og trykkreduksjon

Disse tre begrepene henger sammen, men betyr ikke det samme.

Vanntrykk er selve trykket i vannsystemet.
Trykktap er trykket vi mister når vannet strømmer gjennom rør og komponenter.
Trykkreduksjon er en bevisst regulering av trykket for å beskytte anlegget og få et bedre driftsnivå.

Med andre ord: Trykktap er noe som oppstår i anlegget når vannet er i bevegelse, mens trykkreduksjon er noe vi gjør med vilje når trykket er for høyt.

Forskjellen på trykk og vannmengde

Mange blander trykk og vannmengde, men det er ikke det samme.

Trykk forteller hvor hardt vannet presser.
Vannmengde forteller hvor mye vann som faktisk kommer ut.

Et anlegg kan ha høyt statisk trykk, men likevel gi dårlig vannmengde dersom rørene er for små, ledningen er for lang eller trykktapet er for stort under tapping.

Dette er en vanlig årsak til at folk opplever dårlig trykk i praksis, selv om målt trykk egentlig kan være greit.

Hvorfor er dette viktig i rørleggerfaget?

God forståelse av vanntrykk og trykkforhold er viktig når vi skal:

• dimensjonere vannrør riktig

• vurdere trykk ved tappesteder

• planlegge røropplegg i bolig og bygg

• feilsøke dårlig vanntrykk

• finne årsaken til svak dusj eller lite vann i kran

• vurdere høydeforskjeller i anlegget

• avgjøre når trykket må reduseres med reduksjonsventil

Et godt rørsystem handler ikke bare om å ha høyt trykk inn til bygget. Det handler også om å begrense trykktapet og unngå unødvendig høyt trykk, slik at brukeren får godt og stabilt vanntrykk der vannet faktisk brukes.

Enkel huskeregel

En god regel å ta med seg er:

10 meter vannsøyle tilsvarer omtrent 1 bar

Det betyr igjen at:

1 meter høyde gir omtrent 0,1 bar

Dette gjelder først og fremst for det statiske trykket. Når vannet er i bevegelse, må vi i tillegg ta hensyn til trykktap i rørene. Og når trykket er for høyt, kan det være nødvendig med trykkreduksjon.

Oppsummering

Vanntrykk er et grunnleggende tema i rørleggerfaget. Trykket bestemmes i stor grad av høydeforskjellen mellom vannspeilet og tappestedet, og måles ofte i bar eller meter vannsøyle.

Det viktigste å huske er:

• trykk er kraft per flateenhet

• 10 meter vannsøyle er omtrent 1 bar

• høydeforskjellen gir det statiske trykket

• når vannet tappes, oppstår trykktap i ledningene

• resttrykket ved kranen blir derfor lavere enn det statiske trykket

• høyt vanntrykk kan gi slitasje, støy og belastning på utstyr

• reduksjonsventil brukes for å senke og stabilisere for høyt trykk

For å forstå hvordan et vannanlegg fungerer i praksis, må vi derfor kjenne både til vanntrykk, statisk trykk, resttrykk, trykktap og trykkreduksjon.