DIMENSIONERING VAN EEN EXPANSIEVAT VS. AUTOMAAT

Dimensionering is geen nattevingerwerk

De dimensionering van een expansiesysteem is niet al te moeilijk, maar toch worden er vaak nog fouten gemaakt. Als er een te groot gedimensioneerd vat of automaat gekozen wordt, zijn er weinig operationele problemen, maar is je vat wel een stuk duurder dan nodig. Bij een te kleine dimensionering zal de druk constant te hoog worden, waardoor het overdrukventiel constant aangesproken zal worden. Er vloeit noodgedwongen de hele tijd water weg uit de installatie, waardoor er voortdurend weer bijgevuld moet worden. Waarna de cyclus weer herbegint. Dimensionering is dus geen nattevingerwerk.

DIMENSIONERING

Voor de berekening van een expansievat zijn totale waterinhoud, temperatuurregime, insteldruk van het veiligheidsventiel en statische hoogte vereist. De totale waterinhoud is de som van de waterinhouden van leidingen, radiatoren … nadat die geheel zijn gevuld en ontlucht. De statische hoogte is de hoogte van de installatie, tussen het aansluitpunt van het expansievat en het hoogste punt, gemeten in meters waterkolom (1 meter w.k. = 0,1 bar).

Rekenvoorbeeld

Een berekeningsvoorbeeld met de volgende gegevens.

• Waterinhoud = 1.000 l;
• Temperatuurregime = 90/70 °C;
• Insteldruk veiligheidsventiel = 3,0 bar;
• Statische hoogte = 7m = 0,7 bar.

Om het expansievat te berekenen, zijn deze zaken absoluut nodig, ze moeten door de opdrachtgever ter beschikking gesteld worden.

Het volume berekenen

Het temperatuurregime van 90 °C leidt tot een vastgestelde coëfficiënt van 3,58%, dus 35,8 liter extra om de temperatuurstijging te verwerken. Hier wordt nog een veiligheidsmarge van 1% bij geteld om kleine waterverliezen te compenseren, wat in totaal dus een nettovolume van 45,8 liter maakt. Door de opbouw van de expansievaten moet er evenwel nog een groot stuk extra volume voorzien worden voor het luchtkussen. Deze berekening gebeurt als volgt. In dit geval hebben we een voordruk van 0,7 bar (door de hoogte), met een extra 0,3 bar voor de waterkolom boven het vat. De totale voordruk is dus 1 bar. De installatiedruk moet altijd (ook bij een afgekoelde installatie) en overal (ook op het hoogste punt) hoger zijn dan de atmosferische druk om de indringing van buitenlucht te vermijden. Indien er door onderdruk lucht in de installatie zou terechtkomen, kunnen er immers problemen ontstaan zoals roestvorming, slijtage, een verminderde warmteafgifte van de radiatoren, een hydraulische onbalans of zelfs een verhoogd energieverbruik. De insteldruk van het veiligheidsventiel is 3 bar, maar het is ongewenst om deze te bereiken. Daarom wordt hier een veiligheidsdruk van 2,5 bar gehanteerd. Als we dan de voordruk aftrekken van de einddruk, en dit vervolgens weer delen door de einddruk, krijgen we het volumerendement. Let er wel op dat bij de einddruk en voordruk in deze berekening ook de atmosferische druk opgeteld moet worden (zie formule). Het uiteindelijke resultaat is een volumerendement van 0,42. Om het gewenste volume nu te weten, deelt u het nettovolume van 45,8 l door deze coëfficiënt. Er is met andere woorden dus een veel groter expansievat nodig van minstens 107 liter!

Verschil met automaten

Deze aanzienlijke stijging is niet van toepassing bij automaten, omdat daar geen ruimte in het vat verloren wordt door de luchtkamer. Er moet daar enkel rekening gehouden worden met de expansiecoëfficiënt en de reservemarge. Dat is dus een groot voordeel van automaten, hun beperkte afmetingen ten opzichte van expansievaten. Daar staat wel tegenover dat ze een stuk duurder zijn. Omdat automaten ook elektronisch gestuurd worden, kunnen ze ook makkelijker in een overkoepelend gebouwenbeheersysteem ondergebracht worden. De monitoring van voornamelijk bedrijfsinstallaties zit de laatste jaren sterk in de lift en met automaten is het bijvoorbeeld mogelijk dat een foutsignaal uitgestuurd wordt naar het gebouwenbeheersysteem als er iets misloopt. Ook de nood tot bijvullen van de installatie kan zo gecommuniceerd worden, wat bij een klassiek expansievat manueel gecontroleerd moet worden.

DE SLOTSOM

Bij kleine en eenvoudige installaties blijven expansievaten een goede en economische oplossing, als ze tenminste correct gedimensioneerd zijn. Bij grotere toepassingen waarbij een constante druk vereist is, zijn expansieautomaten dan weer de betere oplossing. Zij hebben het bijkomende voordeel dat ze ook ingepast kunnen worden in een gebouwenbeheersysteem. In België zijn de types op compressorbasis nog steeds zeer populair, maar in het buitenland ziet men stilaan wel een duidelijke stijging van de pompgestuurde expansieautomaten. Deze verschuiving is voornamelijk terug te brengen tot het voordeel van deze laatste dat ze ook de ontgassing voor elkaar kunnen brengen zonder extra ontgassingsautomaat.