Lupanje u cijevima: što je hidraulički udar i kako ga zaustaviti

Zvuk je prepoznatljiv. Perilica rublja zatvori dovod, i kroz zid prođe udarac, kao da je netko jednom lupnuo čekićem po cijevi. Ponekad zvuči kao jedan tup udarac, ponekad kao niz sve tiših.

Ljudi to godinama trpe jer misle da je to normalno za stare instalacije. Nije normalno, ali jest često. I nije samo zvuk.

Što se zapravo dogodi

Voda u cijevi je u pokretu i ima masu. Kad se protok naglo zaustavi, ta masa se ne može zaustaviti bez posljedice, jednako kao što se ni vlak ne zaustavlja trenutno.

Kinetička energija vode koja je tekla pretvori se u tlak. Nastane tlačni val koji krene natrag kroz cijev od zatvorenog ventila prema izvoru, odbije se, vrati, i tako nekoliko puta dok se ne potroši na trenje o stijenke.

Zato se ponekad čuje jedan udarac, a ponekad serija. Serija je isti val koji putuje naprijed natrag.

Val ne putuje brzinom vode nego brzinom zvuka u tom sustavu, što kod metalnih cijevi ispunjenih vodom iznosi otprilike od devetsto do tisuću četiristo metara u sekundi. Kroz stan se dakle prođe i vrati u djeliću sekunde, i zato se čuje kao jedan tup udarac, a ne kao nešto što putuje.

Koliki je to tlak

Ovdje brojka objasni zašto se to ne bi trebalo trpjeti.

Porast tlaka pri naglom zatvaranju računa se po odnosu koji je poznat kao Joukowskyjeva jednadžba. Ovisi o gustoći vode, brzini vala i o tome za koliko se brzina vode promijenila.

Praktičan način da se to shvati: pri brzini vala od oko tisuću dvjesto metara u sekundi, svaki metar u sekundi zaustavljene brzine vode daje porast tlaka od otprilike dvanaest bara.

Voda u kućnoj instalaciji pri normalnoj potrošnji teče između jednog i dva i pol metra u sekundi. Kad elektromagnetski ventil perilice zatvori dovod u nekoliko stotinki, ta se brzina anulira gotovo trenutno.

Procjena po Joukowskyjevoj jednadžbi pri brzini vala oko 1200 m/s, uz radni tlak od 3 bara. Stvarni iznos ovisi o materijalu cijevi i o tome koliko naglo ventil zatvara.

Vrijednosti su procjena, a ne mjerenje na vašoj adresi. Ali red veličine je točan i objašnjava poantu. Instalacija koja radi na nekoliko bara na trenutak dobije višestruko više, i to se ponavlja svaki put kad perilica prijeđe u sljedeći ciklus.

Cijev to izdrži, jer materijali imaju rezervu. Ono što ne izdrži su spojevi, brtve i sve ono što je već bilo načeto.

Zašto se javi baš sad

Ovo je pitanje koje se postavi gotovo uvijek. Instalacija je petnaest godina bila tiha, ništa se nije mijenjalo, i odjednom lupa.

Odgovor je najčešće u zračnim komorama, a one su nevidljive.

Kod starijih instalacija se iznad priključaka ostavljao slijepi komad cijevi okrenut prema gore, zatvoren na vrhu. U njemu je ostajao zrak. Zrak je stlačiv, voda nije, pa je taj zračni jastuk primao udar umjesto cijevi.

Problem je što voda polako otapa zrak u sebi. Svaki put kad se instalacija napuni ili kad tlak naraste, dio zraka iz komore prijeđe u vodu i otiđe s njom. Godinama se komora puni vodom.

Kad se napuni do kraja, nema više ničega stlačivog i udar ide ravno u instalaciju. Zato se prijelaz čini nagao, iako je proces trajao godinama.

To je i razlog zašto se u mnogim stanovima lupanje pojavi nakon što je instalacija bila ispražnjena i ponovno napunjena, ali u suprotnom smjeru. Ispražnjena instalacija vrati zrak u komore i lupanje na neko vrijeme nestane.

Kako se zračna komora vrati u funkciju

Ako objekt ima zračne komore, postupak je jednostavan i besplatan. Vrijedi ga probati prije nego se bilo što kupuje.

Zatvori se glavni ventil. Otvore se slavine na najvišoj točki objekta, pa onda na najnižoj. Pusti se da se instalacija isprazni, a to traje od nekoliko minuta do pola sata ovisno o veličini.

Dok voda izlazi dolje, kroz otvorene gornje slavine ulazi zrak i puni prazan prostor, uključujući i komore.

Onda se zatvore donje slavine, otvori glavni ventil polako, i pusti da se instalacija napuni. Gornje slavine se zatvaraju zadnje, kad iz njih prestane izlaziti zrak i krene čista voda.

Otvaranje glavnog ventila polako nije formalnost. Naglo otvaranje na praznu instalaciju napravi upravo onaj udar koji se pokušava riješiti, samo jači.

Ako nakon ovoga lupanje nestane, imali ste komore i sad rade. Ako se vrati za nekoliko mjeseci, komore su prekratke ili pogrešno izvedene, i tada se ide na mehaničko rješenje.

Ako se ništa ne promijeni, objekt vjerojatno nema komore, što je slučaj kod većine instalacija izvedenih zadnjih dvadesetak godina.

Prigušivač udara

Mehanički prigušivač radi isto što i zračna komora, ali bez njezine mane.

Unutra je mali cilindar s klipom i oprugom, ili s membranom, i komorom plina koja je zatvorena i odvojena od vode. Plin se ne može otopiti u vodi jer je nikad ne dodiruje. Zato prigušivač ne gubi funkciju s vremenom kao što zračna komora gubi.

Montira se što bliže uzroku, dakle uz sam ventil koji naglo zatvara. Prigušivač montiran na drugom kraju stana radi mnogo slabije, jer val već prođe kroz cijeli razvod prije nego dođe do njega.

Praktično to znači jedan uz perilicu rublja, jedan uz perilicu posuđa, i po potrebi jedan uz vodokotlić ako je baš on izvor. Kod priključka perilice se to najlakše ugradi u sklopu istog zahvata, jer je ventil ionako dostupan.

Prigušivač nije vječan. Opruga i brtve se s vremenom istroše i tada ga treba zamijeniti, ali govorimo o godinama, ne o mjesecima.

Kad uzrok nije udar nego nešto drugo

Ne zvuče svi zvukovi iz zida isto i ne rješavaju se isto. Ovo je dio koji spašava od krivog zahvata.

Lupanje koje dolazi kad se slavina otvara, ne kad se zatvara

To nije hidraulički udar. Udar nastaje kod zaustavljanja protoka, ne kod pokretanja.

Zvuk pri otvaranju obično znači zrak zarobljen u instalaciji, koji se pri pokretanju vode gura kroz suženja. Ako je nedavno bilo radova na vodovodu ili se instalacija punila, riješi se samo kroz nekoliko dana normalne potrošnje.

Kontinuirano brujanje dok voda teče

Brujanje ili cviljenje koje traje cijelo vrijeme dok voda teče nije udar nego vibracija. Najčešći uzrok je ventil koji je napola zatvoren, ili istrošena brtva u slavini koja titra u mlazu.

Ako se javi samo na jednoj slavini, uzrok je u njoj i rješava se zamjenom kartuše ili brtve.

Tiho kuckanje nakon tuširanja

Kuckanje koje dolazi nekoliko minuta nakon što je tekla topla voda, pa polako prestane, je širenje i skupljanje cijevi. Cijev se od tople vode produži i pomakne u obujmici ili kroz prolaz u zidu, i to škripne.

Bezopasno je, ali se kod vidljivih cijevi riješi podmetanjem gume u obujmicu.

Lupanje u radijatorima

Grijanje ima svoje zvukove i oni se ne rješavaju prigušivačem. Ako lupka ili šumi u radijatorima, najčešće je riječ o zraku u sustavu i o tome piše u tekstu o odzračivanju radijatora.

Materijal cijevi mijenja koliko se čuje

Isti udar u dvije različite instalacije ne zvuči isto, i to zbunjuje kad se uspoređuju iskustva dvoje ljudi.

Bakar i pocinčani čelik prenose val gotovo bez gubitka. Cijev je kruta, zvuk putuje kroz metal i kroz zid, i u susjednoj prostoriji se čuje jednako glasno kao uz samu perilicu. Kod pocinčanih instalacija je dodatno gore jer su iznutra sužene naslagama, pa je brzina vode kroz to suženje veća nego što bi bila kroz čistu cijev istog nazivnog promjera.

Plastične cijevi, polipropilen i višeslojne, imaju nešto elastičnosti. Stijenka se pri prolasku vala neznatno rastegne i dio energije se potroši na to. Zvuk je zato tuplji i tiši.

Iz toga se izvlači pogrešan zaključak koji čujemo redovito: da plastika nema hidraulički udar. Ima ga, samo se slabije čuje. Tlačni val je i dalje tu i i dalje trese spojeve. Kod višeslojnih cijevi s aluminijskom jezgrom elastičnosti gotovo nema, pa su bliže bakru nego običnoj plastici.

Praktična posljedica je da tihi objekt nije nužno objekt bez problema. Ako se u instalaciji od plastike počnu otpuštati prešani spojevi bez očitog razloga, vrijedi provjeriti nastaje li udar, iako se ne čuje.

Duljina dionice i zašto je bitna

Jedan detalj koji se rijetko objašnjava jest zašto isti ventil u dva stana daje različit rezultat.

Val putuje od ventila do prve točke gdje se cijev otvara u nešto veće, obično do vertikale ili do glavnog razvoda, i odatle se odbija natrag. Vrijeme koje mu za to treba ovisi o duljini te dionice.

Ako se ventil zatvori brže nego što se val stigne vratiti, cijeli porast tlaka ostane u sustavu. To se zove potpuno zatvaranje i daje najgori mogući slučaj. Ako se ventil zatvara sporije od toga, dio vala se stigne vratiti i djelomično poništiti prije nego je zatvaranje gotovo.

Kod dugih dionica, primjerice perilice na kraju stana daleko od vertikale, valu treba više vremena i lakše se dogodi da zatvaranje bude potpuno. Zato ista perilica premještena bliže vertikali zna lupati slabije, što ljudima djeluje neobjašnjivo.

Brojke su male i teško ih je zamisliti. Kod dionice od petnaestak metara valu treba oko dvije stotinke sekunde za put i povratak. Elektromagnetski ventil zatvara u istom tom redu veličine, i zato je granica tanka.

Vodokotlić kao izvor koji se ne prepozna

Perilica dobije krivnju najčešće, ali nije uvijek ona.

Ulazni ventil vodokotlića zatvara kad plovak dođe do zadane razine. Kod starijih ventila s gumenom membranom to je postupno i tiho. Kod novijih, osobito onih s bočnim ulazom i plastičnim mehanizmom, zatvaranje zna biti naglo.

Prepozna se po tome što udar dolazi na kraju punjenja vodokotlića, dakle nekoliko sekundi nakon puštanja vode, a ne odmah.

Kod ugradbenih vodokotlića to je neugodnije jer je sve u zidu, pa zvuk ide kroz konstrukciju i čuje se u susjednim prostorijama. Ljudi tada traže kvar na mjestu gdje ga nema. O tome što se kod takvih sustava uopće može servisirati bez štemanja piše u tekstu o ugradbenom vodokotliću.

Rješenje je najčešće zamjena ulaznog ventila tipom koji zatvara postupnije, a ne prigušivač. To je jeftinije i rješava uzrok.

Objekt koji se koristi sezonski

Kod apartmana i kuća koje stoje prazne pola godine udar ima svoj obrazac.

Instalacija koja se preko zime ispraznila i na proljeće napuni ima zrak u sebi, i prvih tjedana je tiha čak i ako je prije bila bučna. Kako se zrak s potrošnjom istisne i otopi, lupanje se vrati.

To zavara. Vlasnik na početku sezone zaključi da problema nema, a gosti ga prijave u srpnju.

Drugi obrazac je obrnut. Instalacija koja se puni naglo, otvaranjem glavnog ventila do kraja na praznu cijev, dobije udar koji je jači od svega što će se tijekom sezone dogoditi. Kod objekata gdje se to radi svake godine, to je zapravo najveće mehaničko opterećenje koje ta instalacija vidi.

Zato se kod objekata koje pripremamo za sezonu punjenje radi polako i uz otvorene gornje slavine. Traje dvadesetak minuta duže i nikoga ne košta ništa. Isto vrijedi i za objekte u najmu gdje ključeve preuzima netko tko ne zna povijest instalacije.

Kad prigušivač ne pomogne

Vrijedi znati granice, jer se prigušivači ponekad ugrade i problem ostane.

Prvi slučaj je prigušivač montiran predaleko. Već je spomenuto, ali je to najčešća greška. Uz ventil znači u istoj prostoriji i na istoj dionici, ne u kupaonici kad je perilica u kuhinji.

Drugi slučaj je prigušivač premale zapremnine za količinu vode koja se zaustavlja. Kod običnog kućanskog priključka standardna veličina je dovoljna. Kod instalacije s velikim protokom, primjerice kod objekta s više kupaonica u paralelnom radu, jedan mali prigušivač na kraju razvoda ne primi dovoljno.

Treći slučaj je da udar zapravo nije glavni problem. Ako je tlak na adresi znatno iznad uobičajenog, prigušivač će utišati zvuk, ali brtve će i dalje raditi na tlaku za koji nisu predviđene. Tada reduktor rješava više.

Četvrti slučaj je instalacija koja se pomiče. Ako je cijev u zidu izgubila oslonac i pri svakom protoku se trzne, zvuk koji se čuje nije udar nego udaranje cijevi o konstrukciju. Prigušivač na to ne utječe. To se rješava fiksiranjem, a to znači otvaranje zida na tom mjestu.

Zato dijagnostika ide prije kupovine dijela. Prigušivač je jeftin, ali ugradnja na krivom mjestu nije besplatna, a problem ostaje.

Prevelik tlak kao pojačivač

Udar je gori tamo gdje je tlak ionako visok, i to je dio koji se često previdi.

Viši tlak znači veću brzinu vode kroz isti presjek. Veća brzina znači veći porast tlaka pri zaustavljanju, jer u jednadžbi ulazi upravo promjena brzine.

Kod objekata u nižim dijelovima Pule, gdje je visinska razlika prema vodospremi veća, tlak je osjetno viši nego na uzvisini. Tamo se lupanje javlja češće i jače, i tamo reduktor tlaka rješava dva problema odjednom.

Reduktor se ugrađuje odmah iza glavnog ventila, i postavlja se na razumnu vrijednost umjesto na ono što mreža daje. Uz manji udar dobije se i manja potrošnja, manje kapanje po slavinama i duži vijek brtvi.

Nije rješenje za svaki slučaj. Kod objekata koji ionako imaju slab tlak reduktor nema što reducirati i problem je drugdje.

Zgrada: kad susjed proizvodi vaš zvuk

U stanovima postoji varijanta koja izluđuje, jer se zvuk čuje kod vas, a nastaje drugdje.

Vertikala je zajednička svim stanovima jedan iznad drugog. Udar nastao u stanu na četvrtom katu putuje kroz tu vertikalu i kroz konstrukciju, i može se jednako dobro čuti u prizemlju kao i tamo gdje je nastao.

Prepozna se po tome što se zvuk javlja u trenucima kad vi ne koristite vodu. Ako lupne navečer dok nitko u stanu ništa ne pere, izvor je vani.

Najgori slučaj je perilica susjeda koja radi noću, jer se onda i najtiši udar čuje kroz miran stan. Ljudi to prijavljuju kao zvuk iz zida i traže kvar u vlastitoj kupaonici mjesecima.

Rješenje nije u vašem stanu. Prigušivač kod vas ne može prigušiti val koji nastaje na četvrtom katu, jer taj val ide prema vertikali, a ne prema vama. Ono što stvarno pomaže je prigušivač uz uređaj koji ga proizvodi, dakle kod susjeda, i to je razgovor a ne zahvat.

Ako se izvor ne može utvrditi ili se ne rješava, jedino što ostaje kod vas jest smanjiti prijenos zvuka kroz konstrukciju, a to znači otvaranje zida i podmetanje gume na mjestima gdje cijev dodiruje beton. To je zahvat koji se rijetko isplati samo zbog zvuka, i o njemu se odlučuje kad se ionako radi nešto drugo u kupaonici.

Kod zgrada gdje lupa više stanova istovremeno uzrok zna biti previsok tlak na cijeloj vertikali, i tada se rješava na razini zgrade, s upraviteljem, a ne po stanovima.

Što udar radi instalaciji

Ovo je odgovor na pitanje treba li to uopće rješavati ako je samo zvuk.

Prvo stradaju brtve. Brtva u slavini ili u ventilu radi na određenom rasponu tlaka, i ponovljeni udari je gnječe jače nego normalan rad. Slavina koja počne kapati u objektu s izraženim lupanjem nije slučajnost.

Drugo stradaju spojevi. Navojni spoj koji je godinama držao popusti kad ga se stotinama puta trgne. Kod prešanih spojeva se to vidi rjeđe, kod starih pocinčanih navoja češće.

Treće stradaju obujmice i prolazi kroz zid. Cijev koja se pri svakom udaru trzne izbija mort oko sebe, i nakon nekoliko godina ima slobodu gibanja koju nije trebala imati. To pojača zvuk i ubrzava sve ostalo.

Četvrto, i to se rijetko spominje, stradaju uređaji. Elektromagnetski ventil u perilici je i sam izložen valu koji je proizveo. Ventili tih uređaja su jeftin dio, ali kad popuste, puste vodu u stan dok nitko nije kod kuće.

Ništa od toga se ne dogodi odmah. Zato lupanje godinama izgleda bezopasno, i zato kvarovi koji iz njega slijede izgledaju kao da nemaju veze s njim.

Reduktor tlaka: na koliko se zapravo postavlja

Kad se ispostavi da je tlak previsok, sljedeće pitanje je uvijek isto: na koju vrijednost.

Za kućansku instalaciju razumno je između tri i četiri bara. Ispod tri bara tuš s kišnom glavom počne djelovati mlitavo, osobito na višim katovima. Iznad četiri i pol počinju problemi koje ovaj tekst opisuje, i brtve na starijim slavinama krenu popuštati redom.

Reduktor se ne postavlja na oko. Ima vijak za podešavanje i, kod boljih modela, manometar. Podešava se dok voda ne teče, jer u protoku manometar pokazuje pad koji nije stvarna postavka.

Česta greška je da se reduktor ugradi i nikad ne provjeri. Membrana unutra se s godinama umori, i uređaj koji je deset godina držao tri i pol bara zna tiho propustiti na šest. Vlasnik tada zaključi da vodovod diže tlak. Provjera je pet minuta s manometrom na priključku perilice.

Kod objekata gdje je reduktor stariji od petnaestak godina često je jeftinije zamijeniti ga nego tražiti ulošak. Rad je isti, razlika je u cijeni dijela.

Što radimo na izlasku

Dijagnostika je ovdje važnija od zamjene dijelova, jer se isti zvuk javlja iz više razloga.

Prvo se utvrdi kada točno zvuk nastaje. Traži se da se pusti perilica i da se sluša, pa da se ručno zatvori slavina naglo, pa polako. Ako naglo zatvaranje proizvede zvuk, a polagano ne, riječ je o udaru i to je dalje jasno.

Drugo se izmjeri tlak. Manometar na priključku perilice ili na ispusnoj slavini pokaže radni tlak, i ako je znatno iznad uobičajenog, reduktor ulazi u razgovor prije prigušivača.

Treće se pogleda ima li objekt zračne komore. Kod vidljivih instalacija se vide, kod ugrađenih se zaključuje po dobi objekta i po tome je li pražnjenje riješilo problem.

Tek onda se odlučuje. Kod dijela adresa rješenje je pražnjenje i punjenje, bez ijednog dijela. Kod dijela je prigušivač uz perilicu. Kod dijela je reduktor tlaka na ulazu. Kod starih instalacija gdje je već sve načeto, iskreno, rješenje je zamjena dionice, a prigušivač bi samo utišao simptom.

Cijena ovisi o tome koja je od tih varijanti u pitanju i vidi se u cjeniku, po komadu za ventile i prigušivače, odnosno po satu za dijagnostiku.

Što se može probati prije poziva

Dvije stvari imaju smisla i ne mogu ništa pokvariti.

Prva je pražnjenje i punjenje instalacije, opisano gore. Ako objekt ima komore, to je cijelo rješenje.

Druga je smanjiti naglost zatvaranja gdje se može. Kod slavina to znači zatvarati ih mirno, a ne trzajem, osobito kod jednoručnih miješalica koje se zatvore jednim pokretom. Kod perilice se to ne može mijenjati jer je ventil elektromagnetski, ali kod ručnog zatvaranja navika stvarno smanji broj udara.

Ono što nema smisla je pojačavati obujmice u nadi da će zvuk prestati. Čvršće držanje cijevi prenese udar u zid umjesto da ga priguši, i umjesto lupanja se dobije tuplji zvuk kroz cijelu konstrukciju.