|
|---|
>32 jaar ingenieurservaring in industriële en huishoudelijke projecten.
Het beste is maar goed genoeg.
Expansievat
Waarom? In de cv-installatie zit water en tijdens het verwarmen van je huis wordt dit water door de cv-ketel opgewarmd waardoor het watervolume toeneemt. Omdat de meeste cv installaties gesloten installaties zijn, moet voor het uitzetten van het cv-water extra ruimte gecreëerd worden. De functie van het expansievat is het opvangen van het extra watervolume dat ontstaat als het water van de centrale verwarming opgewarmd wordt
Temperatuurverhogingen in installaties leiden tot een uitzetting van het watervolume, verlagingen zorgen voor een inkrimping. Die variaties leiden tot volumeverschillen in de installatie, die opgevangen moeten worden door het expansievat. Expansievaten vangen de verschillen op door een zeker expansievolume ter beschikking te stellen, automaten zullen de expansie verwerken door een compressor of een pomp in werking te stellen.
Een expansiesysteem heeft twee functies:
Expansie van het water tijdens opwarming opvangen, waarbij de installatiedruk beneden de insteldruk van het overdrukventiel moet blijven.
Bij contractie van het water tijdens afkoeling moet het expansievat zorgen voor drukbehoud. Er mag nergens onderdruk optreden. Dit vertaalt zich in de voorwaarde dat nooit alle water uit het expansievat mag verdwijnen, en dat er steeds voldoende massa drukgas in het vat aanwezig moet zijn.
3% uitzetting
Toename van het watervolume
|
Temperatuur in °C |
Volumetoename |
30 |
0.66 |
40 |
0.93 |
50 |
1.29 |
60 |
1.71 |
70 |
2.22 |
80 |
2.81 |
90 |
3.47 |
100 |
4.21 |
110 |
5.03 |
Hoe meer het cv-water verwarmd wordt, hoe meer het uitzet. In de tabel vind je de volumetoename van koud water, dat tot een bepaald temperatuur verwarmd wordt. Bijvoorbeeld zet water bij het verwarmen naar 70 °C, 2,22 % in volume uit. Voor een installatie met 200 l water betekent dit een extra watervolume van 4,44 liter.
Uit veiligheidsredenen moet de inhoud van het expansievat groot genoeg zijn om het extra watervolume bij een opwarming tot 110 °C op te kunnen opvangen, dat is dus 5 % van de waterinhoud van de installatie.
De vuistregel is 3%
Waterinhoud van de installatie?
De benodigde inhoud van het expansievat heeft te maken met de grootte van de cv-installatie en waar het expansievat geïnstalleerd is. Grofweg kan je zeggen dat in een doorsnee woning een expansievat met een inhoud van 18 liter voldoet en in een groter huis, zoals bijvoorbeeld een herenhuis, een expansievat met 25, 35, 50, 80 liter.
Hoogte van de CV installatie: de voordruk
De voordruk is nodig om de statische druk door de hoogte van de installatie te compenseren
Appartementsgebouw 25 verdiepingen = 25x 2,2 m = 55 mWK(meter waterkolom)
10 mWK = 1 bar
Dus de waterdruk in de installatie beneden heeft d’office 5,5 bar druk
De voordruk. Over het algemeen zijn er drie verschillende waardes voordruk die door de fabrikant geleverd worden: 0,5 bar, 1,0 bar en 1,5 bar.
Welke voordruk nodig is, is afhankelijk van hoeveel meters hoger dan het expansievat de hoogst geplaatste radiator zich bevindt. Als het vat boven in de installatie (dus bijvoorbeeld op zolder) geplaatst is, gebruik je een expansievat met de laagste voordrukwaarde van 0,5 bar. Ook als het expansievat onderin in de installatie zit en radiatoren moet verwarmen, die tot 5 m hoger gemonteerd zijn, is een voordruk van 0,5 bar voldoende. Als de radiatoren meer dan 5 m en minder dan 10 m hoger liggen is een voordruk van 1,0 bar nodig. Dus per 5 meter, die het warme water omhoog getransporteerd moet worden, is een additionele druk van 0,5 bar nodig.
Werking van een expansievat
Er was een tijd dat expansie verwerkt werd via grote, open vaten op de bovenverdieping. Bij uitzetting werd het vat opgevuld, bij inkrimping zorgde de druk van bovenaf ervoor dat het water weer naar de installatie vloeide. Deze werkwijze met open expansievaten was niet langer houdbaar. Het werken met dit type vaten zorgde namelijk voor veel zuurstof in het water, waardoor er te veel oxidatie en corrosie optrad.
Waterzijdig en gaszijdig gedeelte
De hedendaagse expansievaten werken via een membraan of balg. Bij industriële toepassingen is dit een hoogwaardig butyl. De vaten bestaan uit twee delen: een waterzijdig gedeelte waarin het water toekomt, en daarrond een gaszijdig gedeelte dat gevuld is met stikstof. Bij opwarming zal het water in het expansievat de druk in de stikstof doen toenemen, waardoor dit gedeelte samengeduwd wordt. Bij afkoeling zal het gaszijdige gedeelte weer uitzetten en het waterzijdige gedeelte weer doen krimpen en zo het water terug de installatie in sturen. Omdat de druk hierbij constant varieert, spreken we hier van een variabel druksysteem. Omdat de ruimte in het vat slechts deels voor het installatiewater gebruikt kan worden, is een expansievat karakteristiek altijd groter dan een expansieautomaat voor dezelfde capaciteit. Een ander nadeel is dat de voordruk na verloop van tijd vermindert, zij het door de natuurlijke permeabiliteit van de rubber van de balg. De voordruk is nodig om de statische druk door de hoogte van de installatie te compenseren. Bij onderdruk kunnen er problemen optreden zoals corrosie, lawaaihinder en pompslijtage. Daarom moet de voordruk van expansievaten ook regelmatig gecontroleerd worden.
Twee kwaliteiten membranen
Een ander nadeel van een expansievat is dat de voordruk na verloop van tijd vermindert, zij het door de natuurlijke permeabiliteit van de rubber van de balg. De voordruk is nodig om de statische druk door de hoogte van de installatie te compenseren. Bij onderdruk kunnen er problemen optreden zoals corrosie, lawaaihinder en pompslijtage.
Daarom moet de voordruk van expansievaten regelmatig gecontroleerd worden.
Voordrukverlies
Elk expansievat heeft last van voordrukverlies, omdat geen enkel membraan 100% hermetisch dicht is over diens ganse levensduur gezien. Het grootste drukverlies gebeurt via diffusie doorheen het rubbermembraan. Butylrubber is veel gasdichter dan natuurrubber, wat zich rechtstreeks vertaalt in de levensduur van het expansievat. Ook de dikte van het rubber speelt een belangrijke rol. Als de voordruk vermindert, is de functie van het expansievat ook meteen weg: geen of onvoldoende druk-behoud, dus bij afkoeling vaak inzuigen van lucht op de hoogste punten, en geen opname/teruggave van expansie meer, dus vaak bijvullen en dan opnieuw ontluchten. Een slecht werkend expansievat is de belangrijkste oorzaak van corrosie en van slijkproblemen.
Stikstof vs lucht bij autobanden
In lucht zit 78% stikstof. De molecule stikstof is groter. Dus minder diffusieverlies dan zuurstof.
Stikstofgas is een droog gas. Perslucht bestaat uit een mengsel van 78% stikstof, 21% zuurstof. Bij een bandenwissel wordt aangeboden de band op te pompen met stikstofgas in plaats van perslucht. Een constante bandenspanning gedurende een langere periode, dus langere standtijden van de banden, een vermindering van de slijtage van de banden en minder brandstofverbruik door correct blijvende bandenspanning.
Corrosie = zuurstof
Corrosie is een rechtstreeks gevolg van opgeloste zuurstof in het installatiewater. Wil men corrosie voorkomen, wat veel beter is dan de gevolgen te bestrijden, dan moet men de intrede van zuurstof elimineren. De norm EN13868 is daarin overduidelijk: vermijd de intrede van zuurstof, en er is geen corrosie.
Jaarlijks meten is zorgzaam
Vermits voordrukverlies zeer eenvoudig te meten is, en bovendien ook snel en goedkoop bijgesteld kan worden door stikstof in het vat bij te pompen, is een jaarlijkse meting echt geen overbodige luxe. Vanuit het standpunt van de levensduur van de installatie gezien is het zelfs absoluut noodzakelijk. Een wetenschappelijk onderzoek toonde aan dat sommige expansievaten op één jaar tot wel een derde van hun voordruk verliezen.
KAPventiel 
Het stikstofkussen in het expansievat moet regelmatig worden gecontroleerd en bijgevuld indien nodig. Dat kan enkel met een drukloos expansievat. Als er tussen de installatie en het vat geen afsluiter (kapventiel) met een aflaatkraantje zit dan is deze meting en dit onderhoud onmogelijk.
Als je de bandenspanning van je auto nooit opvolgt rijd je uiteindelijk met platte banden. Het is even vanzelfsprekend dat het stikstofkussen in het expansievat met de tijd afneemt en verdwijnt.
Eén van de manieren om controle van de voordruk mogelijk te maken, is het plaatsen van een KAP-ventiel in de aansluitleiding van het expansievat. Op deze manier is het mogelijk om alle water uit het expansievat te verwijderen, zonder een groot deel van de installatie te moeten leeglaten.
Voordruk meten expansievat :
Analoge voordrukmeter voor expansievat 
Als het expansievat aangesloten is en water bevat, meet men op het gasventiel van het vat de installatiedruk, niet de voordruk. Misschien zit het vat bijna vol met water (dat kun je nooit zien aan de buitenkant). Om de voordruk te kunnen meten – die erg belangrijk is – moét het vat dus leeg zijn. Dus heb je een afsluit -kraan (kapventiel) en aftapkraan nodig.
Stikstof bijsteken expansievat
Gefässfüller Anschlussadapter-Set Ausdehnungsgefäß Ausdehnungsgefäss 400 ml
Montagesysteem
Expansievat op de koude retourleiding
Het expansievat moet op de retourleiding van de installatie aan de zuigzijde van de pomp gemonteerd worden omdat deze het koudst is en de afstand tot de cv-ketel moet zo kort mogelijk zijn.
Expansievat met aansluiting bovenaan
Aan de bovenkant van het expansievat zit bij de gangbare modellen een ¾” schroefdraad-aansluiting. Hiermee wordt het expansievat aan de cv-installatie gemonteerd, meestal door middel van een zogenoemde expansievatbeugel.
Luchtventiel van een expansievat
Aan de onderkant zit een luchtventiel, net zoals bij een autoband, waarmee eventueel de druk van het expansievat verhoogd kan worden. Dit is in de praktijk vaak niet nodig, omdat de fabrikant het expansievat al met de juiste druk gevuld heeft. Welke druk erin zit kan je aflezen van het label op het expansievat. De meeste expansievaten zijn gevuld met stikstof. Om te voorkomen, dat je zelf de druk in het expansievat moet bijstellen (of laten bijstellen), is het handig om een expansievat aan te schaffen met de juiste voordruk. Deze voordruk is afhankelijk van de grootte van de cv-installatie en van de locatie in huis.
Membraan lekt
Het rubberen membraan in het expansievat kan na een aantal jaren poreus worden en beginnen te lekken. Omdat het membraan lekt, wordt langzamerhand het hele expansievat met water gevuld. Het water in het vat wordt niet meer door het membraan in de cv-leidingen terug gedrukt, waardoor water uit de installatie verloren gaat, en de druk in de installatie zakt. Het stikstof gaat elders in leidingen of radiatoren zitten. Als je nu de cv-installatie een of meerdere keren bijvult tot de normale werkdruk, zal het expansievat verder met water vullen totdat het hele vat zo goed als vol is. Bij de volgende opwarming loopt de druk zo hoog op, dat het overstort- of veiligheidsventiel het overtollige water in de afvoer lost. Hierdoor gaat de druk in de installatie weer zakken. Als het membraan lekt is het expansievat kapot en moet vervangen worden.
Of het membraan lekt kan je aan de buitenkant van het expansievat niet zien, maar er zijn wel een aantal duidelijke symptomen voor een defect membraan:
Expansieautomaat
Omdat de ruimte in het expansievat slechts deels voor het installatiewater gebruikt kan worden, is het volume van een expansievat altijd groter dan een expansieautomaat voor dezelfde capaciteit. Een ander nadeel van een expansievat is dat de voordruk na verloop van tijd vermindert, zij het door de natuurlijke permeabiliteit van de rubber van de balg of door constructieve oorzaken. De voordruk is nodig om de statische druk door de hoogte van de installatie te compenseren. Bij onderdruk kunnen er problemen optreden zoals corrosie, lawaaihinder en pompslijtage. Daarom moet de voordruk van expansievaten ook regelmatig gecontroleerd worden.
Keuze voor expansieautomaat
Bij veel toepassingen is de ruimte beperkt en/of is er een vraag naar een constante druk. De traditionele expansievaten voldoen hier niet. Daarom wordt er gekozen voor automaten. De expansieautomaten zijn op hun beurt weer onderverdeeld in twee types: de uitvoeringen met een pomp/drukgroep en de compressorgestuurde expansieautomaten.
Compressorautomaat
Pneumatex 1500 PNEUMATEX 8101024+7121010 Expansieautomaat PAF
De druk is bij compressorautomaten niet variabel, maar wordt ingesteld op het display. Intern in hun vat zit er een balg die gevuld is met water. Daarrond zit een kussen, gevuld met perslucht op de geregelde druk. Die lucht zal aan- of afgevoerd worden, afhankelijk van de druk. Als de druk in de installatie stijgt, komt er meer water binnen in de balg. Zo wordt het luchtkussen ingedrukt. Dit wordt gedetecteerd door de druksensor van de automaat. Vervolgens zal de automaat een magneetventiel openen om een hoeveelheid lucht af te laten, tot de druk weer correct is. Omgekeerd zal bij een temperatuurdaling het luchtkussen weer uitzetten, waardoor de druk daalt. De druksensor geeft vervolgens de opdracht aan de compressor om lucht bij te blazen. Om te vermijden dat de installatie voortdurend pendelt tussen beide situaties, is er een zekere verschildruk ingesteld waarbij de installatie reageert. Indien de ingestelde druk bijvoorbeeld 2,5 bar is, zal er lucht bijgeblazen worden op 2,3 bar en pas weer weggetrokken worden op 2,7 bar. De druk blijft dus voortdurend gelijk, wat voornamelijk bij industriële toepassingen vereist is. Er kan ook gevarieerd worden in de capaciteit van de compressor, om tegemoet te komen aan vereisten van de applicatie. Een ziekenhuis heeft met zijn honderden kamers een andere nood dan een appartementsblok met pakweg twintig appartementen. Compressorautomaten worden vaak gecombineerd met een ontgassingsautomaat om de opgeloste lucht in het installatiewater onder controle te houden. Door het diepe vacuüm dat bereikt wordt in de ontgassingsautomaat is de ontgassing zeer efficiënt. Het bijvullen van water in de installatie kan dan ook via de ontgassingsautomaat gebeuren. Het navulwater wordt eerst ontgast en dan aan de installatie toegevoegd (tot de juiste druk terug bereikt is). Zo komt bij het bijvullen geen extra opgeloste lucht in de installatie terecht.
Met pomp-/drukgroep
Dit type expansieautomaat werkt met een drukloos vat. Het vat is gewoon atmosferisch verbonden met de omgeving. Er is een balg als scheiding tussen de aanwezige lucht in het vat en het expansiewater (er is hier dus géén perslucht!). Het vat is aangesloten op een besturingsautomaat die met een waterzijdige druksensor de druk meet in de installatie en de taak heeft om bij toenemende druk water op te nemen in het expansievat, en bij afnemende druk water weer in de installatie steekt. Het watervolume in het vat wordt voortdurend geregistreerd door de volumesensor. Als de druk het niveau boven of onder de ingestelde druk bereikt, gaat het systeem in werking. Bij een druktoename gaat een magneetventiel open en stroomt het water op natuurlijke wijze het vat in. Zodra de ingestelde druk is bereikt, sluit het magneetventiel. Als de installatie geheel is opgewarmd, is het vat zo goed als vol. De controle van het watervolume is belangrijk om twee redenen: om te zorgen dat de druk op de installatie gezet wordt, mag het vat niet leeg, maar ook niet 100% vol zijn. Bij pompsystemen mag het vat niet leeg zijn, want als de pomp droogdraait, zal de asafdichting na enkele uren beschadigd worden door oververhitting. Om te zorgen dat de inhoudsmeting correct gebeurt, wordt een automatisch expansievat altijd aangesloten met een flexibel om te vermijden dat de inhoudsmeting beïnvloed wordt door torsie van de aansluitleiding. Als de installatie afkoelt, pompt een pompeenheid het water uit het vat terug in de installatie. Expansieautomaten met een pompgroep zijn drukloze systemen, wat ze zeer breed inzetbaar maakt. Ook is dit systeem in allerlei pomp- en sturingsvoltages beschikbaar en zijn ze makkelijk uitbreidbaar met koppelvaten. Over het algemeen zijn compressorautomaten goedkoper dan pompautomaten. Maar pompautomaten zijn ook drukstapontgassers. Een pompautomaat combineert dus een compressorautomaat en een vacuümontgasser. Dan is de pompautomaat een goedkopere en energiezuinigere oplossing dan de combinatie van compressorautomaat en vacuümontgasser. De dimensionering van compressorautomaten is identiek aan die van pompautomaten.
"We don't have much money to do this, so we are going to have to think " Lord Ernest Rutherford
Perfecte
technologie, daar komt het op aan
Versie laatst bewerkt op 04/03/2018