hoe een gesloten expansievat met variabele druk controleren?

Het expansievat van een verwarmingsinstallatie heeft tot doel om de uitzetting van het water op te vangen en ervoor te zorgen dat de volledige installatie in overdruk blijft wanneer het water afkoelt. Dit vat moet dan ook op een professionele manier gedimensioneerd, gekozen en geplaatst moet worden. Dit op zich volstaat evenwel niet. Het expansievat is immers onderhevig aan slijtage. Bijgevolg moet dit vat regelmatig gecontroleerd worden en moet men de nodige correctiemaatregelen treffen. Dit artikel spitst zich toe op de controle van gesloten expansievaten met variabele druk⁽¹⁾.

Drukverlies van het expansievat

Het belangrijkste onderdeel van een gesloten expansievat met variabele druk is het membraan. Dit vormt een scheiding
tussen het water van de installatie en een gesloten ruimte die in de fabriek gevuld wordt met gas onder druk (droge lucht⁽²⁾ of stikstof). Daarom spreekt men ook wel van gesloten expansievaten met membraan. De gasdruk in het vat wordt de ‘voordruk’ genoemd.

Het membraan kan uit een diafragma of een balg bestaan. Volgens de norm NBN EN 13831 van 2007 kan het membraan opgebouwd zijn uit verschillende materialen, zoals:

• natuurrubber (NR)
• butylrubber (IIR)
• nitrilrubber (NBR)
• butadieenrubber (SBR)
• EPDM-elastomeer
• thermoplastisch elastomeer TPE-O.

Doordat het membraan echter nooit helemaal gasdicht is en de kwaliteit ervan geleidelijk aan kan verslechteren onder
invloed van de belastingen waaraan het onderworpen zal worden (bv. temperatuur en opeenvolgende uitrekkingen),
zal een deel van het in het vat vervatte gas na verloop van tijd naar het water van de installatie gaan migreren. Hierdoor
zal de gasdruk in het expansievat dalen en zal deze laatste op termijn zijn rol niet meer kunnen vervullen. In bepaalde
delen van de installatie kunnen er onderdrukken ontstaan en kan er omgevingslucht aangezogen worden, wat op zijn
beurt tot corrosievorming kan leiden. In extreme gevallen kan het membraan ook scheuren, waardoor het geen nut
meer zal hebben.

Het is dus belangrijk dat het expansievat regelmatig gecontroleerd wordt door een professional (bv. jaarlijks of om de twee jaar).

We willen erop wijzen dat het onontbeerlijk is om de volledige installatie (warmtegeneratoren en circulatiepompen) stil te leggen alvorens het expansievat af te koppelen.

Controle van het expansievat

De controle van een gesloten expansievat met membraan bestaat erin om de overblijvende voordruk na te kijken.
Hiertoe moet men het water uit het expansievat laten weglopen. Om dit te vergemakkelijken, geniet het de voorkeur
dat het expansievat voorzien is van een vergrendelbare afsluitkraan en een aflaatkraan. Een kapventiel combineert
deze twee functies. Indien het expansievat niet uitgerust is met dergelijke voorzieningen, dan moet het
afgekoppeld worden. Hierbij moet erop toegezien worden dat de afsluitkranen van de installatie dichtgedraaid zijn om
zo weinig mogelijk water te verliezen.

We willen erop wijzen dat het onontbeerlijk is om de volledige installatie (warmtegeneratoren en circulatiepompen) stil te leggen alvorens het expansievat af te koppelen. Het is dus mogelijk dat de installatie gedurende de controle afkoelt en dat de druk daalt, wat aanleiding kan geven tot een mogelijke luchtinzuiging. Bijgevolg geniet het de voorkeur om de duur van de controle zo kort mogelijk te houden.

De overblijvende voordruk in het expansievat moet met behulp van een manometer gecontroleerd worden ter hoogte van de gasvulklep.

Indien nodig moet het expansievat opnieuw opgepompt worden met behulp van een luchtpomp of een stikstoffles onder druk. Er zijn op de markt verschillende modellen van manometers en pompen te verkrijgen.

 

Aangezien de juiste voordruk van het expansievat afhankelijk is van de verwarmingsinstallatie en van de dimensionering van het vat, is het essentieel om na te gaan dat men over specifieke informatie hieromtrent beschikt (bv. dimensioneringsnota of etiket op het vat) alvorens over te gaan tot de controle. Indien deze informatie ontbreekt, moet men zelf een dimensioneringsnota opstellen, bijvoorbeeld met behulp van de rekentool die beschikbaar is op www.wtcb.be.

Het is mogelijk dat men tijdens de controle van het expansievat de aanwezigheid van water opmerkt ter hoogte van de gasvulklep. Dit wijst op een scheur in het membraan en vereist onvermijdelijk de vervanging van het vat (of van het membraan voor de modellen met een verwisselbaar membraan).

Na de controle van de voordruk en het eventueel heroppompen van het expansievat moet men de luchtdichtheid van de gasvulklep nakijken. Hiervoor kan men bijvoorbeeld gebruikmaken van zeepwater.

Opnieuw in dienst stellen van het expansievat

Wanneer men het expansievat opnieuw in dienst stelt – en voordat de warmtegeneratoren en circulatiepompen opnieuw
opgestart worden – moet men voldoende water toevoegen om de waterreserve weer op peil te brengen en om de geschikte vuldruk toe te passen. De voornaamste moeilijkheid in dit stadium ligt in het feit dat de vuldruk afhankelijk
is van de temperatuur van het water in de installatie.

Het is geen eenvoudige opgave om de temperatuur van het water in de installatie nauwkeurig te bepalen. Het is zelfs nagenoeg onmogelijk!

In de dimensioneringsnota van het expansievat wordt de begindruk normaal gezien berekend in functie van de laagste watertemperatuur binnen het werkingsgebied van de installatie (zie de norm NBN EN 12828), meer bepaald de temperatuur van het vulwater (10 °C). De kans is echter klein dat al het water in de installatie deze temperatuur
heeft. Bijgevolg geniet het de voorkeur om de vuldruk aan te passen aan de temperatuur van het water in de installatie.
Deze vuldruk kan bepaald worden aan de hand van de dimensioneringsnota en de eerder vermelde rekentool.

Het is geen eenvoudige opgave om de temperatuur van het water in de installatie nauwkeurig te bepalen. Het is
zelfs nagenoeg onmogelijk! De hoogste temperatuur in de installatie is die van het vertrekwater van de warmtegenerator.
De laagste temperatuur is de omgevingstemperatuur in de koudste ruimte. De retourwatertemperatuur van de warmtegenerator ligt tussen deze twee waarden in. De professioneel die instaat voor de controle van het expansievat
moet dus de gemiddelde temperatuur van het water in de installatie inschatten in functie van zijn observaties.

Hierbij kan hij ervan uitgaan dat:
a. de temperatuur van het water in een stilstaande en afgekoelde installatie (0% warm) gelijk is aan de omgevingstemperatuur
b. de temperatuur van het water in een volledig werkende installatie (100% warm) overeenstemt met de gemiddelde
temperatuur van het vertrek- en het retourwater
c. de temperatuur van het water in een gedeeltelijk werkende installatie (bv. 40% warm) overeenkomt met het
gewogen gemiddelde van a en b (0,60 x a + 0,40 x b).

Doordat het onmogelijk is om de temperatuur van het water in de installatie nauwkeurig te bepalen, bestaat er enige
onzekerheid met betrekking tot de toe te passen vuldruk. Een deel van deze onzekerheid wordt in de praktijk verholpen
door de veiligheidsmarge van minstens 0,5 bar ten opzichte van de openingsdruk van het veiligheidsventiel, die in de berekening voorzien wordt.

Procedure in geval van twee expansievaten

Soms kiezen installateurs ervoor om in de installatie twee expansievaten te plaatsen, bijvoorbeeld een (te) klein expan-sievat dat in een wandketel geïntegreerd is en een bijkomend vat. In dit geval moet de controleprocedure gebaseerd
worden op de dimensioneringsnota van elk van de vaten.

Wanneer de vaten zich op dezelfde hoogte bevinden, is de toe te passen vuldruk in de twee expansievaten identiek. Indien dit niet het geval is, moet het hoogst gelegen expansievat per meter hoogteverschil 0,1 bar minder krijgen.

In de praktijk bestaat de meest eenvoudige controleprocedure erin om:
1. de twee vaten af te koppelen
2. het eerste vat te controleren en opnieuw op druk te brengen (gas en water)
3. het eerste vat opnieuw af te koppelen
4. het tweede vat te controleren en opnieuw op druk te brengen (gas en water)
5. het eerste vat terug aan te sluiten.

Een ietwat complexere controleprocedure maakt het mogelijk om de tijd in te korten dat de installatie op geen enkel expansievat aangesloten is. Deze procedure bestaat erin om:
1. het eerste vat af te koppelen en de voordruk ervan te controleren en aan te vullen (gas)
2. het eerste vat opnieuw aan te sluiten op de installatie en weer op druk te brengen (water)
3. het tweede vat af te koppelen en de voordruk ervan te controleren en aan te vullen (gas)
4. het eerste vat af te koppelen
5. het tweede vat opnieuw aan te sluiten op de installatie en weer op druk te brengen (water)
6. het eerste vat opnieuw aan te sluiten.

⁽¹⁾ Het WTCB-Rapport nr. 14 bespreekt de dimensioneringsmethode van de expansievaten en gaat dieper in op hun installatie en onderhoud. Op www.wtcb.be staat er eveneens een rekentool ter beschikking.
⁽²⁾ Droge lucht bevat ongeveer 78 % stikstof, 21 % zuurstof en 1 % andere gassen.

_{Bron: WTCB-dossier 2020/05.08 - Verwarmingsintallatie met warm water: controle van het gesloten expansievat met variabele druk
(https://www.wtcb.be/publicaties/wtcb-dossiers/2020-05.08/)}