Geen efficiënte installatie zonder luchtafscheiders

luchtafscheiders duwen rendement de hoogte in

Lucht is nefast voor de werking, het rendement en de levensduur van centrale verwarmingsinstallaties. Vandaar dat luchtafscheiders onder geen beding mogen ontbreken in een installatie. Ze evacueren de lucht uit het systeem en voorkomen dat zuurstof de leidingen en radiatoren aantast, zich opstapelt in de verwarmingslichamen en storende geluiden voortbrengt. Er zijn verschillende soorten lucht­afscheiders op de markt, te kiezen in functie van hun werking en toepassingsgebied.

gevaren

Zuurstof of met andere woorden lucht in een centrale verwarmingsinstallatie doet het systeem geen goed. Het veroorzaakt een lager rendement, hogere onderhoudskosten en heeft een kortere levensduur van de installatie tot gevolg.

luchtopstapeling

Luchtbellen in de waterstroom stapelen zich na verloop van tijd op. Dat gebeurt onder andere in de verwarmingslichamen. Radiatoren waarin lucht zich heeft opgehoopt, kunnen minder warmte afgeven. De lucht isoleert en werkt als een rem op de warmteoverdracht en dus ook op het rendement van de installatie.

storende geluiden

Lucht die in de installatie circuleert, kan borrelende en kabbelende geluiden veroorzaken. Vooral in de radiatoren kan dat voor de gebruikers erg storend zijn.

corrosie

Metaal oxideert wanneer het in contact komt met de lucht (m.n. met zuurstof) in water. Dat leidt tot roest, die de leidingen en radiatoren beschadigt, maar waardoor ook metaaldeeltjes door de installatie gaan zwerven (zie Deel 1: Vuil­afscheiders). Deze deeltjes zoeken de magnetische velden op in pompen, ventielen en regelkleppen en zorgen daar voor problemen.

Beschadiging circulatiepomp

Lucht in de installatie is nefast voor de circulatiepomp. Als de schoepen van de circulatiepomp, die speciaal ontwikkeld zijn voor het laten circuleren van water tussen de ketel en de radiatoren, in luchtbellen draaien, gaat de pomp (ten gevolge van cavitatie) kapot.

oorzaken

Lucht in een verwarmingsinstallatie is moeilijk te voorkomen. De oorzaken zijn uiteenlopend.

bij de opstart

Eens de installatie geïnstalleerd is, wordt die opgevuld met water. Concreet betekent dit dat lucht plaatsmaakt voor water. Hierbij kan er lucht in de installatie blijven zitten (bv. in bochten). Daarbij komt dat er ook in het water luchtbellen zitten (lucht zit opgelost in water).

bij het bijvullen

Het kan dat verwarmingsinstallaties moeten worden bijgevuld (bv. water waaruit de zuurstof is gehaald, krimpt). Ook als de kring wordt onderbroken als gevolg van aanpassingen en onder­houd (bv. als er een expansievat wordt vervangen), moet de installatie nadien worden bijgevuld.

microlekkages

Lekken in o.a. koppelingen en kunststof leidingen trekken lucht binnen in de installatie.

Verkeerde voordruk

Als het expansievolume of de voordruk verkeerd is berekend, kan onderdruk in de installatie ontstaan, waardoor lucht in de installatie wordt getrokken (bv. via automatische ontluchters).

Natuurkundige wetten

Zoals de wet van Henry die aanstipt dat in de circuits van verwarmings­installaties een voortdurende vorming en oplossing van microluchtbellen plaatsvindt.

vlotterontluchter

Functie

Een vlotterontluchter wordt op bijna elke installatie voorzien (uitgezonderd op sommige huishoudelijke instal­laties). De belangrijkste functie van de vlotterontluchter is de lucht tijdens het vullen van de installatie evacueren. De vlotterontluchter wordt gemonteerd op het hoogste punt van de installatie, in de wetenschap dat lucht stijgt. De aanwezige lucht wordt automatisch afgevoerd door de druk in de installatie. Eenmaal de installatie is opgevuld haalt de vlotterontluchter vrij drijvende luchtbellen uit de installatie.

werking

De vlotterontluchter bestaat uit een messing- of kunststof lichaam met vlotter en ontluchtingsventiel. Een deel van de ontluchter (nl. de belbreker) hangt in de leiding. De belbreker zorgt ervoor dat een bel niet in de kleine aansluitleiding van de vlotterontluchter blijft zitten door de capillaire werking van het kleine gaatje. Als geen luchtbellen zijn gevangen, drijft de vlotter op waterniveau en houdt die het luchtventiel gesloten.

Wanneer een luchtbel gevangen wordt, stijgt die bel tot boven de vlotter. De luchtbellen stapelen zich op en doen het waterni­veau zakken, waardoor ook de vlotter zakt. Hierdoor wordt het lucht­ventiel geopend en kan de ver­zamelde lucht ontsnappen. Het waterniveau stijgt opnieuw en het luchtventiel wordt weer afgesloten. Dat proces blijft zich herhalen tot alle vrije luchtbellen uit het water zijn verdwenen.

Types

Vlotterontluchters zijn in verschillende groottes verkrijgbaar. De grootte wordt bepaald op basis van de instal­latiedruk (bv. 3 bar) en het aantal liter dat per minuut (bv. 25 l/min) de ontluchter passeert. Behalve de automatische vlotterontluchters, die vanzelf de overtollige lucht afvoeren via het luchtventiel, zijn er ook manuele vlotterontluchters op de markt. De manuele variant (de ontluchting gebeurt met een sleutel) wordt gebruikt in solartoepassingen. Het ventiel blijft gesloten, tenzij iemand dit manueel opent. Zo kan druk uit de solarinstallatie niet ongewild via de ontluchter ontsnappen.

Er zijn ook automatische ontluchters voor solarinstallaties verkrijgbaar. De afgescheiden lucht moet dan regelmatig worden afgevoerd middels het openen van de kogelkraan. Vlotterontluchters in solartoepassingen zijn veelal voorzien van een afsluitkraan onder de ontluchter. Deze afsluiter voorkomt dat stoom de vlotter­ontluchter onherstelbaar beschadigt. Voorts zijn er vlotterontluchters verkrijgbaar die zich automatisch afsluiten als de watertemperatuur te hoog wordt. Er bestaan ook vlotterontluchters die rechtstreeks op een radiator kunnen worden aangesloten met een zij-aansluiting op een van de radiatorstoppen. 

opmerkingen

• Bij een dalende installatiedruk kan de vlotterontluchter zijn functie verliezen (beluchting).
• Lekkages zijn mogelijk als de vlotter blokkeert. Hiervoor zijn speciale afsluitringen op de markt. Als de afsluitring in contact komt met water zet die uit en sluit die de ontluchter af. Het ontluchtsysteem werkt dan niet meer. Om dergelijke blokkeringen te voorkomen, zijn er ontluchters op de markt met meer ruimte tussen het waterniveau en
  het ontluchtingsventiel.

toepassing

Vlotterontluchters zijn geschikt voor gesloten verwarmings- en koelinstallaties in zowel residentiële als industriële toepassingen.

INSTALLATIETIPS

De vlotterontluchter wordt het best op het hoogste punt van de installatie geplaatst. Dat op een horizontale leiding en niet in bochten. De vlotterontluchter mag niet worden geïsoleerd. Onderhoud mag enkel als het systeem is afgekoeld. Sommige vlotterontluchters maken gebruik van een speciale afsluiting (bv. ventielhuls), waardoor de leiding niet drukloos moet worden gemaakt voor demontage.

MICROBELLENLUCHTAFSCHEIDER

functie

Een microbellenluchtafscheider doet wat de vlotterontluchter niet kan, namelijk de meecirculerende micro­bellen uit de installatie verwijderen. Die zijn veel kleiner en moeilijker te vangen dan de vrij drijvende luchtbellen. De luchtafscheider werkt volgens twee wetmatigheden van William Henry (wet van Henry):

• Hoe hoger de watertemperatuur, hoe eenvoudiger het is om zuurstof uit het water te halen. Bij een temperatuurverhoging komt in het water opgeloste lucht vrij.
• Hoe lager de druk, hoe makkelijker zuurstof uit het water kan worden afgevoerd. Bij drukdaling ontsnapt opgeloste lucht. Bij afkoeling en drukverhoging worden aanwezige luchtbellen weer door het water opgenomen.

Steunend op de wet van Henry, wordt de luchtafscheider daar geïnstalleerd waar het water het warmst heeft. In een verwarmingsinstallatie is dat na de ketel op de vertrekleiding. Doordat het lichaam van de luchtafscheider groter is dan de omtrek van de leiding, wordt evenzeer een snelheidsverlaging (en drukalteratie) van het water gerealiseerd. De hoge temperatuur en lage watersnelheid creëren de ideale omstandigheden voor de luchtafscheider om de kleine bellen zuurstof op te vangen en naar buiten af te voeren.

werking

De vertrekleiding komt toe in de microbellenluchtafscheider. De luchtafscheider bestaat uit een messing, stalen of kunststof lichaam met vlotter, ontluchtingsventiel en een kern die speciaal ontworpen is om een optimale afscheiding van lucht en microbellen te bereiken (bv. kern van metalen ringen of netvormige structuur). Het water bereikt op hoge temperatuur de luchtafscheider en daalt er in snelheid. De microbellen zetten zich vast op de metalen kern van de luchtafscheider. Door coalescentie voegen kleine luchtbelletjes zich samen tot grotere luchtbellen met voldoende drijfvermogen. De luchtbellen stijgen tot boven de vlotter, duwen die naar beneden en het waterniveau zakt. Hierdoor wordt het ontluchtingsventiel auto­matisch geopend en kan de ver­gaarde lucht afgevoerd worden.

Na afvoer stijgt het waterniveau en wordt het ventiel opnieuw afgesloten. Het water dat de luchtafscheider verlaat, is (grotendeels) van zuurstof ontdaan. Het ontgaste water doorloopt de installatie en neemt er achtergebleven luchtbelletjes mee. Water 'onverza­digd' aan lucht absorbeert immers de over­gebleven zuurstof in de installatie.

Naast de traditionele luchtafscheiders hebben verschillende producenten deze ook al in compactere vormen ontworpen. Ook de werking van deze luchtafscheiders is dus anders. In deze compacte installaties zit een speciaal element dat een deel van de volumestroom naar de ontluchtingskamer leidt. Daar stroomt de vloeistof langzamer en zal deze door klepjes verdeeld worden in de secundaire kamers. Hier worden turbulenties veroorzaakt, waardoor de luchtbellen zich in de stroom afscheiden en zich verzamelen in de onderzijde van de kamer. Vervolgens drijven deze luchtbellen via afvoerkanalen naast de vlotter.

types

Microbellenluchtafscheiders zijn in verschillende uitvoeringen (voor aansluiting op horizontale en/of verticale leiding) en groottes verkrijgbaar. Het model (residentieel vs. industrieel) wordt gekozen op basis van de leidingdiameter. Standaard lucht­afscheiders zijn ontworpen voor een nominale stroomsnelheid tot 1,5 m/s. In geval van hogere watersnelheden worden luchtafscheiders met een grotere aansluitdiameter voorzien of zijn speciale uitvoeringen op de markt. Voor bijvoorbeeld kleine installaties met snelle pompen, die hoge watersnelheden kunnen halen (tot 3 m/s), worden luchtafscheiders ingezet die een deel van de waterstroom opvangen en ontdoen van de meegevoerde luchtbellen.

Ook luchtafscheiders met een groter lichaam kunnen hogere watersnelheden verwerken. In luchtafscheiders voor solarinstallaties wordt de luchtkamer meestal handmatig ontlucht door de afsluiter aan het ontluchtingsventiel te openen (om het afblazen van stoom te voorkomen).

Opmerkingen

• Microbellenluchtafscheiders presteren het best als de tempera­tuur van het water hoog is. In installaties op lage temperatuur is de luchtafscheider minder doeltreffend.
• Als de druk in de installatie te hoog ligt (bv. door opbouw), werkt de luchtafscheider minder goed.
• De luchtafscheiders kunnen een drukval veroorzaken, waardoor de circulatiepomp harder moet werken en de efficiëntie van de installatie daalt.

Toepassing

Luchtafscheiders zijn geschikt voor gesloten verwarmings- en koel­kringen. Ze worden voornamelijk gebruikt in residentiële installaties. Er zijn ook luchtafscheiders op de markt voor industriële toepassingen.

INSTALLATIETIPS

Microbellenluchtafscheiders worden het best direct na de ketel of meng­klep in de vertrekleiding geïnstalleerd, bij voorkeur voor de circulatiepomp. De luchtafscheider moet verticaal (zodat de waterspiegel correct is) worden gemonteerd en goed worden geïsoleerd (te veel warmte zou verloren gaan). De leiding waarop de luchtafscheider is geïnstalleerd, moet voor demontage drukloos en afgekoeld zijn (om ervoor te zorgen dat de installatie bij controle of vervanging kan blijven werken, kan de luchtafscheider worden gemonteerd tussen twee afsluiters en met een bypassleiding).

VACUüMONTGASSER

Functie

Een vacuümontgasser is, in tegen­stelling tot een luchtafscheider, niet afhankelijk van de watertemperatuur in de installatie en is dus erg geschikt voor installaties met geringe temperatuurverschillen tussen aan­voer en retour. Ook de installatiedruk doet er niet toe.

De vacuüm­ontgasser werkt wel volgens Henry's wetmatigheid over druk: bij drukdaling ontsnapt de opgeloste lucht uit het water. Het ontgassysteem neemt een deel van het water uit de installatie en brengt dat tijdelijk in onderdruk. Door het water vacuüm te trekken, maakt de ontgasser de opgeloste lucht los en verwijdert die. Vervolgens geeft die de installatie zuurstofarm water terug. Een vacuümontgasser maakt wezenlijk geen deel uit van de verwarmingsinstallatie, maar staat ernaast en kan op vrijwel elke plaats in de installatie worden aangesloten.

werking

De vacuümontgasser bestaat uit een vacuümreservoir met ontluchter en pomp(en). In ruststand is het vacuümreservoir volledig gevuld met water en is de druk overal gelijk aan de installatiedruk. Als de regelaar de opdracht geeft om te ontgassen (het apparaat start op een door de gebruiker aangegeven tijdstip en herhaalt de ontgassing om het x-aantal minuten), wordt de pomp in werking gesteld. De pomp pompt de vloeistof vanuit het reservoir de installatie in. Door de toestroom (die wordt geregeld via een magneetklep) in het reservoir te stoppen (of door ervoor te zorgen dat de pomp meer water trekt dan er wordt toegevoerd) daalt het waterpeil in het reservoir.

Dankzij de keerklep in de ontluchter ontstaat een onderdruk (vacuüm) in het reservoir. Lucht komt vrij (door de drukdaling en bijkomend (soms) door het gebruik van een kern van bv. metalen ringen) en verzamelt zich boven de waterspiegel van het reservoir. De systeemdruk (m.n. Het verschil in druk tussen het reservoir en de installatie) zorgt ervoor dat het reservoir zich opnieuw vult met water. De lucht wordt door het stijgende water naar buiten gedrukt via de ontluchter. En het proces kan opnieuw beginnen. De pomp pompt de (ontgaste) vloeistof de installatie in, er ontstaat onderdruk, het water wordt ontgast en instal­latiewater wordt aangevoerd om de zuurstof via de ontluchter naar buiten te duwen. Het zuurstofarme water absorbeert (zoals bij de luchtafscheiders) de overgebleven zuurstof in de installatie.

types

Vacuümontgassers zijn in verschil­lende types en groottes verkrijg­baar. Het model wordt gekozen op basis van de systeemwerkdruk en de reservoirinhoud van de installatie (die de behandelde vloeistof in l/u bepaalt). Dankzij een geheel elektro­nische besturing bieden vacuüm­ontgassers tal van mogelijkheden voor het uitlezen van systeem­informatie. Parameters zoals de bijvuldruk, starttijd, installatiedruk en bedrijfstijd kunnen worden ingesteld en worden doorgegeven aan het Gebouw Beheer Systeem.

Vacuümontgassers kunnen worden geleverd met een automatische bijvulfunctie. Dergelijke uitvoeringen bewaken continu de installatiedruk (met ingebouwde druksensor) en starten met (ontgaste vloeistof) bij te vullen van zodra de druk onder de ingestelde waarde komt. 

opmerking

Vacuümontgassers lenen zich (omwille van hun kostprijs) niet voor gebruik in kleine residentiële installaties, maar kunnen wel een oplossing bieden in installaties waar luchtophoping een probleem vormt.

toepassing

Vacuümontgassers zijn geschikt voor gesloten verwarmings- en koelings­systemen. Ze worden vooral gebruikt in grote residentiële, utilitaire en industriële toepassingen.

INSTALLATIETIPS

De vacuümontgassers worden geïnstalleerd op een plaats waar die waterpas staat en vrij is van trillingen, hitte en vorst. Bij montage en demontage moet met drukloze en afgekoelde aansluitingen worden gewerkt. Aangeraden wordt om het apparaat als bypass op de hoofdtransportleiding van de installatie te installeren.