Zum Inhalt springen
Discebo.dk

§ 12

Einfrierzeit für ein wassergefülltes Rohr

Wie lange dauert es, bis das Wasser im Rohr bei Frostwetter gefriert?

Antwort: Berechne, wie lange stehendes Wasser in einem gedämmten Rohr bei Frostwetter hält: Abkühlzeit bis zum Gefrierpunkt und Gefrierzeit bis zu einem gewählten Eisanteil (Standard 25 %) nach EN ISO 12241. Zur Beurteilung des Frostrisikos bei Betriebsstillstand, Winterschließung und Ausfall von Heizkabeln.

Formel

R_l = ΔT / q

m′ = ρ_w · π · (d_i / 2)²

t₁ = m′ · c_w · R_l · ln( (θ_start − θ_a) / (0 − θ_a) )

t₂ = m′ · x · L_f · R_l / (0 − θ_a)

Symbole und Einheiten in der Formel
SymbolBedeutungEinheit
t₁Tid til vandet når 0 °Cs
t₂Tid til den valgte isandel er frossets
R_lRørets lineære varmemodstandK·m/W
m′Vandmasse pr. meter rørkg/m
d_iDer Innendurchmesser des Rohrsmm
ρ_wVands densitet (1000)kg/m³
c_wVands specifikke varmekapacitet (4186)J/(kg·K)
L_fLatent smeltevarme for is (334)kJ/kg
xAndel af vandet der må fryse%

Gültigkeit und Quelle

Quelle
EN ISO 12241
Verlässlichkeit der Zahlen
Mittel — basiert auf typischen Tabellenwerten und sollte bei der Anlage überprüft werden

Gilt nicht, wenn

  • Kræver frost udenfor. Er omgivelsestemperaturen 0 °C eller derover, når vandet aldrig frysepunktet, og der er ingen frysetid at beregne.
  • Vandet regnes som STILLESTÅENDE. Er der den mindste gennemstrømning, holder regnestykket ikke.
  • Rørvæggens og isoleringens egen varmekapacitet er ikke med, og R_l fastholdes fra starttemperaturen. Begge forenklinger gør den beregnede tid kortere end den virkelige — der er ingen sikkerhedsfaktor oveni.
  • Den indvendige diameter regnes som ydre Ø minus 2 × godstykkelse. Godset skal slås op i rørtabellen for netop din rørtype.

Rechenbeispiel

Die eigenen Standardwerte des Rechners sind eingesetzt. Die Zahlen sind mit genau der Formel berechnet, die das Werkzeug verwendet.

Sat ind

  • Wassertemperatur beim Start10 °C
  • Umgebungstemperatur-10 °C
  • Ydre diameter, bart rør33,7 mm
  • Wanddicke3,2 mm
  • Dämmstärke30 mm
  • Eisanteil, der gefrieren darf25 %

Geber

  • Afkøling til 0 °C2,3 timer
  • Frysning til den valgte isandel6,6 timer
  • Gesamtzeit9,0 timer
  • Wasser im Rohr0,59 kg/m

Nur für Mitglieder

Der Rechner selbst ist gesperrt

Lege einen kostenlosen Zugang an, um alle Artikel, Rechner, Vorlagen und das Sortiment freizuschalten — und Zugriff auf Quizze und Klassen zu erhalten. Es dauert unter einer Minute: Name, E-Mail und ein Passwort. Keine Zahlungskarte.

Kostenlosen Benutzer erstellen →Anmelden

Willst du zuerst etwas ausprobieren? Sieh, was du ohne Konto nutzen kannst — der Junior-Bereich, das Lexikon, die Videos und mehr.

Sådan bruger du den

Når et vandrør går gennem et uopvarmet rum eller udendørs, og vandet kan stå stille, fx i en weekend eller ved et strømsvigt. Beregneren regner, hvor lang tid der går, før vandet når 0 °C, og før en given andel er frosset. Du bruger den til at vurdere, om isoleringen alene er nok, eller om røret skal have varmekabel.

Schritt für Schritt

  1. Indtast vandets starttemperatur og den laveste udetemperatur.
  2. Vælg rørdimension og indtast godstykkelsen fra rørtabellen.
  3. Indtast isoleringstykkelsen og vælg luftbevægelse.
  4. Indtast hvor stor en andel af vandet, der må fryse, før røret er i fare.
  5. Læs tiden til 0 °C, tiden til frysning og den samlede tid.

Typische Fehler

  • At tro at isolering forhindrer frost. Den udskyder den kun; står vandet stille længe nok, fryser det.
  • At glemme vinden. Udendørs vind øger varmetabet og forkorter tiden.
  • At bruge den ydre diameter som vandets diameter. Godset skal trækkes fra, og det slås op i rørtabellen.

Beispiele aus dem Alltag

Vandrør på en udendørs rampe

Et DN 25 stålrør (godstykkelse 3,2 mm) med 30 mm isolering går over en udendørs rampe. Vandet er 10 °C, og der er -10 °C og vind. Hvor længe kan vandet stå stille?

Wassertemperatur beim Start
10
Umgebungstemperatur (Frost)
-10
Rohrdimension
33,7
Wanddicke (Mediumrohr)
3,2
Dämmstärke
30
Eisanteil, der gefrieren darf
25
  • Indvendig Ø = 33,7 − 2 · 3,2 = 27,3 mm → vand 0,59 kg/m
  • R_l = 4,893 K·m/W
  • t₁ = 0,59 · 4186 · 4,893 · ln((10 + 10) / 10) = 2,3 timer
  • t₂ = 0,59 · 0,25 · 334.000 · 4,893 / 10 = 6,6 timer
  • Samlet = 9,0 timer

Es bedeutet: Vandet når 0 °C efter 2,3 timer, og efter i alt 9,0 timer er en fjerdedel frosset. Det rækker ikke til en weekend uden tapning, så røret skal have varmekabel eller tømmes.

DN 50 i en uopvarmet garage

En DN 50 vandledning (gods 3,6 mm) med 50 mm isolering ligger i en garage, hvor der kan blive -5 °C. Luften står stille.

Wassertemperatur beim Start
8
Umgebungstemperatur (Frost)
-5
Rohrdimension
60,3
Wanddicke (Mediumrohr)
3,6
Dämmstärke
50
Eisanteil, der gefrieren darf
25
  • Vand 2,21 kg/m, R_l = 4,921 K·m/W
  • t₁ = 12,1 timer, t₂ = 50,5 timer
  • Samlet = 62,7 timer

Es bedeutet: Det store rør med mere isolering i stille luft holder 62,7 timer, før en fjerdedel er frosset. Det er 2,6 døgn, men stadig ingen garanti mod frost over en lang kuldeperiode.

Faustregel

Et lille rør fryser hurtigt: på DN 25 og mindre er der typisk kun timer, ikke døgn, selv med isolering.

So überprüfst du die Antwort

Beregneren regner uden rørets egen varmekapacitet, så den virkelige tid er lidt længere. Er resultatet flere uger, er temperaturerne sandsynligvis tastet forkert.