更多建筑科学
作为一个建筑科学家，我从来不说:“我告诉过你。”但有时候很难。
大约20年前，我设计了一个定制住宅，旨在展示天然和无毒的建筑材料。这所房子的亮点之一是一间可以看到周围群山美景的浴室。它那喷水的大浴缸悬在一个敞开的门廊上。悬垂处用棉球绝缘，并用舌形松木板完成。
我警告房主，如果没有良好的空气屏障，室外的冷空气就会穿过镶板的接缝，穿过护墙板，冻结浴缸的管道。我的担忧被忽略了。毕竟，我只是一个当地的承包商，他们的大城市建筑师向他们保证，没有什么可担心的。你可以猜到这个故事的结局。
管道暴露在32华氏度以下的持续温度下会结冰。水变成冰时会膨胀;由此导致的管道破裂每年造成数亿美元的保险索赔。
我发现的关于管道冻结和破裂机制的最详细的研究之一是1996年的报告由杰弗里·戈登为减少财产损失保险协会准备的。戈登进行了实验研究，首先是在一个装有特殊仪器的商用冰箱里，然后是在一个模拟住宅阁楼的实地实验室里。戈登报告说，管道冻结分为四个不同阶段:
- 当管子里的水暴露在很冷的空气中时，就会迅速冷却。有趣的是，水可能会“过冷”或在32华氏度以下几度保持液态。这种过冷状态可以持续数小时。
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18岁的评论
乔恩,
关于戈登的关键发现，比尔·罗斯有一个很好的叙述，“液态水的增压，而不是冰在管道冻结部分的径向膨胀，导致了最爆裂。”
比尔和我们许多人一样，发现热水管道比冷水管道更容易结冰。我从和我一起工作过的各种水管工那里听到了关于这个问题的一系列理论，大多数都是从热水的密度小于冷水的事实开始的(这作为管道结冰的原因真的没有任何意义，因为无论从哪里开始，水温都需要降到冰点或以下)。比尔的假设得到了观察的支持，即厕所当然总是有冷水流动，可以充当减压阀，防止冷水管道破裂。
——保罗
谢谢你,保罗。这是一个有趣的假设，很有道理。我偶然发现的另一个想法是，冷管道中的水含有更高浓度的溶解氧和其他气体，这可以降低冰点。
我想知道，如果厕所的进水阀明确设计了一个可控压力水平的泄压功能，是否会有所帮助。
乔恩,
迷人的东西。在没有暖气的建筑中，避免管道结冰的传统做法通常是排空管道，但我注意到这并没有包括在您的补救措施清单中。这是因为你(从保罗的帖子比尔罗斯看来)认为，只要他们没有压力，这是不必要的吗?
马尔科姆，排空水管和"关闭主供水，同时打开水龙头减压"有什么区别这样不会把管道抽干吗，还是说抽干管道需要引入空气?
缅因州泰勒,
使用空气，或者有时所有的管道都是倾斜的，考虑到排水。关闭主供水会产生真空，即使水龙头开着，水也会留在邻近的管道中。
在Jon的文章之前，我一直认为当冰在圆周上扩张时，管道会在冻结的地方破裂。这意味着您需要耗尽系统的每个部分。但如果故障主要是由于压力增加，那么关闭供应并打开水龙头就足够了。
我真希望那篇文章上个月就发表了。我刚刚把我们社区大厅里所有的水线都从原来躺在码头地基下面的地方改到了有条件的空间里。一些可能没有必要的东西——尽管意外的冻结会让人很难知道什么时候清空线路(和关闭大厅)。
这个大厅是由伐木工在30年代末建造的，在它下面爬行时，一个有趣的发现是，跨度超过60英尺的中心梁是连续的。天知道他们是怎么从20公里外约旦河的磨坊运来的。
嗨，Malcolm，我写的主要是连续被占用的建筑，但是如果房子要空置一段时间，那么排水管肯定是有意义的，特别是如果系统的最低点有一个排水管。在我所在的地区，对于三季湖屋和森林营地的常见做法是在秋天排水，然后用RV防冻剂填充补给线和排水陷阱。在研究了这篇文章之后，我不确定抗冻液在供应线中是否真的有必要，尤其是在水龙头开着的情况下。
感谢乔恩。这真的不应该是一个问题，因为我们这里每年只有十几天的气温低于冰点，但出于某种原因，人们似乎总是把房子盖到他们气候限制的边缘，每年冬天，我们周围的房子、度假村和餐馆都因为管道冻结或破裂而被迫关闭。人类是一个奇怪的物种。
有一次，我离开了一个多星期，因为冬天很冷，我的供暖系统出了故障，那是在我对我在新罕布什尔州的房子进行许多信封升级之前。当我回到家的时候，房子里有28度的空调，几根管道(大部分是铜的)已经破裂了。甚至一些旧的陷阱也破裂了。神奇的是，在城市供水附近的一根管道破裂的地方，冰以某种方式阻止了供水，水的损害很小。
我怀疑我们非常幸运，这种情况非常罕见，但我很好奇是否还有其他人看到过这种情况。
“甚至一些旧的陷阱也破裂了”
是啊，那么说我们所需要的只是减压的说法到底有多准确呢?
maine_tyler,
我认为这可能是我的错误结论，而不是乔恩或保罗的，释放压力就足够了。回顾他们(和比尔·罗斯)的评论，他们似乎说，要么是冻结管道的膨胀，要么是冻结管道造成的压力，都会造成破裂。
爆炸的陷阱非常陈旧和腐蚀，即使没有冻结，也可能很快就会失效。我不认为我的经历能证明什么。
幸运的是，比尔·罗斯刚刚为他的(无价的)建筑科学思考建立了一个网站，这里有一篇关于冻结管道的及时文章:
https://watersmiths.com/2022/12/27/no-more-pipe-bursting-due-to-freezing/
谢谢你保罗,
一段视频显示:https://www.youtube.com/watch?v=AuPO5hKdo8A&t=99s
疯狂的想法，但如果水压是导致管道破裂的原因，那么压力罐是否可以帮助吸收部分压力，因为空气比水更容易压缩?
如果压力罐确实在冻结事件中提供了一些压力释放，那只会降低冻结和压力罐之间破裂的可能性?
我想我只是试图应用相同的原理来解释为什么当水在加压系统中加热时，热水器需要一个膨胀/压力罐来允许膨胀。也许我没有应用这个。
戈登研究了这个概念，建造了“空气室”，本质上是迷你压力罐，并将它们插入冻结区和夹具之间的管道中。他确实发现，在某些情况下，这有助于防止管道破裂。据我所知，这个想法从未进入主流建筑。
感谢乔恩。超级信息。
防水锤装置可以很容易地用于此目的，并且它们应该工作良好。当水结冰时，增加的体积实际上非常小，只是大于管道所能承受的灵活性。这就是塑料管在冻结时不会破裂的主要原因——不是因为它们更坚固(它们不是)，而是因为它们更灵活一点，所以它们可以膨胀一点而不会破裂。
使用任何一种膨胀装置的问题是，它必须位于第一个冻结固体的地方和现在关闭的管道的末端之间。如果我们知道哪里可能会结冰，我们通常可以把管道或冷空气泄漏隔离起来，在第一时间防止结冰。在停电的情况下，一个完整的膨胀罐不会让你在没有排水管的情况下离开，因为你仍然会有管道在运行过程中首先冻结的地方，导致管道的死端部分仍然会破裂。
我曾多次检查过在停电、无人居住或在寒冷天气没有加热时发生冻结事件的房屋。通常有很多地方的管道破裂，由于许多个别的“第一次冻结”地点。在大多数情况下，你甚至不知道破裂在哪里，直到你再次打开水，然后这是一个快速的打地鼠游戏。更糟糕的是，铜管有时会屈服于塑料，形成一个非常脆弱的“水泡”，但实际上并没有破裂。这些水泡会在最初的事件发生很久之后意外地破裂，通常没有明确的原因。
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