Погружения в холодной воде требуют особого внимания к снаряжению. Одна из наиболее неприятных проблем — образование льда внутри дыхательного регулятора. Это может привести к его отказу и, как следствие, испортить или даже сорвать погружение. Разберёмся, почему это происходит и как избежать обмерзания.

Как работает регулятор

Дайвер дышит воздухом из баллона, где он находится под давлением 200–300 бар. Регулятор понижает давление в два этапа:

1. Первая ступень понижает давление до установочного — примерно 9–12 бар.
2. Вторая ступень доводит его до давления окружающей среды (на глубине 30–40 м это около 4–5 бар).

Каждое расширение газа сопровождается его охлаждением — это проявление эффекта Джоуля–Томсона. При резком падении давления температура воздуха внутри регулятора может снизиться до −20 °C. Влага, содержащаяся в воздухе, конденсируется, замерзает и может помешать закрытию клапана.

Физика процесса

В основе лежит закон Бойля–Мариотта: при постоянной температуре давление газа обратно пропорционально его объёму. Когда газ расширяется, его температура падает — особенно если теплообмен с окружающей средой ограничен.

Для реальных, неидеальных газов охлаждение объясняется тем, что молекулы совершают внутреннюю работу, преодолевая силы взаимного притяжения. Энергия на это берётся из внутренней энергии газа, что и вызывает снижение температуры. Этот процесс и называется эффектом Джоуля–Томсона (или Джоуля–Кельвина).

На том же принципе работают холодильники, кондиционеры и установки для сжижения газа: при расширении газ охлаждается, а выделившееся тепло отводится наружу.

Влажность

Для образования льда необходима влага. Даже тщательно осушенный воздух, проходящий через компрессоры и фильтры, содержит небольшое количество водяного пара. Этого достаточно, чтобы при охлаждении до отрицательных температур в регуляторе начали образовываться кристаллы льда.Не будет влажности в воздухе — нечему будет конденсироваться и замерзать*

*Занудно-технически это не совсем так. Воздух (азот + кислород) тоже замерзает при температуре около -215°C, но в наших условиях это не очень достижимо.

А вот лед отлично замерзает всего то при 0°C

 

Поток

Чем интенсивнее дыхание, тем больше воздуха проходит через регулятор и тем сильнее он охлаждается. Особенно это заметно при использовании воздуха не только для дыхания, но и для поддува компенсатора плавучести или сухого костюма.

Поэтому рекомендуется:

• использовать отдельный баллон с регулятором для поддува сухого костюма (часто с аргоном — он хуже проводит тепло);
• дышать спокойно, без резких вдохов и не совмещать вдох с поддувом оборудования.

Температура окружающей среды

Регуляторы делают из металла и снабжают теплообменниками — это помогает отводить холод от внутренних частей. Но воздух практически не проводит тепло, поэтому использовать регулятор «на суше» при отрицательной температуре крайне нежелательно — риск обмерзания резко возрастает.

Если вода теплее 0°C, то её тепло частично компенсирует охлаждение воздуха при расширении. Наморозить лед в очень теплой воде — сложно, пнятненько?

 

А насколько сильно охлаждается регулятор?

Экспериментальные данные показывают: при глубине 60 м (давление около 7 бар), температуре воды 2 °C и давлении в баллоне 170 бар температура внутри первой ступени может падать до −23 °C.

Когда давление в баллоне снижается до 100 бар, степень расширения уменьшается, и температура падает лишь до −13 °C.

 

Где может намерзнуть лед?

— Металлический фильтр на входе в первую ступень. Если такое случилось — воздух никуда не пойдет вообще. Супер-плохая ситуация.

— Клапан первой ступени. Клапан не закрывается после вдоха, давление из баллона приходит в обе вторых ступени и открывает их в режим фри-флоу. Баллон (200 бар) опустошится приблизительно за две минуты.

— Внешнее обмерзание первой ступени регулятора и вентиля баллона. Обычно это уже следствие замерзания внутри, но тонкий момент тут в другом. Лед отличный теплоизолятор, внешнее тепло не придет так быстро как хочется. Вспоминаем эскимосов и иглУ.

— Вторая ступень, внутри. Скорее всего — лед намерзнет на коромысле и оно останется в открытом состоянии. Фри-флоу на одной второй ступени.

«Холодноводные» регуляторы

1. Они с нарисованной снежинкой (зачеркнуто) сертифицированы как минимум стандартом EN250.

Некоторое время назад было модно так маркировать холодноводные регуляторы, сейчас уже нет.

2. Теплообменник на первой и второй ступенях

2. Сухая камера — место, где внутри регулятора расширяется воздух должно быть изолировано от внешней воды.

Новые регуляторы почти все такие.

Что делать при обмерзании

Если регулятор всё же замерз:

1. Прекратите подачу воздуха. Закройте вентиль баллона, чтобы поток не продолжал наращивать лёд.
2. Перейдите на резервный источник — например, октопус партнёра.
3. Подождите, пока лёд растает. Даже холодная вода теплее замерзшего регулятора и со временем его прогреет.
4. После разморозки медленно откройте вентиль и аккуратно проверьте работу.

Правильную работу с регуляторами при погружении под лед вы сможете освоить на курсе «Ice Diver»

 

Бонусные факты

Двухметровый шланг для основного регулятора не только обеспечивает пафосом его носителя, но и содержит примерно столько воздуха, сколько необходимо для одного вдоха под давлением. Это даёт воздуху внутри шланга больше времени для прогрева до температуры окружающей среды во время пауз в дыхании, снижая риск обледенения второй ступени.