EXPANSIEVAT OF EXPANSIEAUTOMAAT?

Welk systeem kiest u wanneer?
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. Beide systemen hebben hun voor- en nadelen, maar welke kiest u nu wanneer?
 
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.

Beperkingen
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. Verderop in dit artikel lichten we een voorbeeld toe van de dimensionering van een expansievat, waarbij dit nadeel tot uiting komt. Een ander nadeel is dat de voordruk na verloop van tijd vermindert, zij het door de natuurlijke permeabiliteit van de rubber van de balg of door constructiegerelateerde 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 hier 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
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.