Zo werkt het!
Lucht in koudedragersystemen

8 april 2020

Een van de belangrijkste oorzaken van storingen in koudedragersystemen is de aanwezigheid van lucht in het leidingwerk. In deze eerste editie van de nieuwe rubriek ‘Zo werkt het!’ geeft Jeroen Schröer van Wijbenga uitleg over voorzorgsmaatregelen.

Onder koudedragersystemen verstaan we open of gesloten systemen met water of mengsels van water met een vriespuntverlagende toevoeging (zoals glycol, temper of thermera), waarbij de gekoelde koudedrager naar de verbruikers wordt gepompt en weer opwarmt. Deze systemen worden ook vaak ‘secundaire’ of ‘indirecte’ systemen genoemd. In systemen met een koudedrager is lucht één van de grootste veroorzakers van storingen.

Mogelijke gevolgen van lucht in een systeem
De problemen die op kunnen treden zijn:
• Corrosie en erosie
• Vervuiling door corrosie
• Verminderde warmteoverdracht in warmtewisselaars
• Slijtage en teruglopen van het debiet van de pompen (cavitatie)
• Regelproblemen
• Afdichtingsproblemen

Corrosie van leidingwerk.

Beschadigingen door corrosie
Lucht bestaat voor 78% uit stikstof, voor 21% uit zuurstof en voor 1% uit overige bestandsdelen. Met name de zuurstof in de lucht is één van de belangrijkste oorzaken van het optreden van corrosie. Niet alleen bij koolstofstaal, maar ook bij roestvrijstaal kan dit zeer ernstige vormen aannemen. Door corrosie kunnen pompen, kleppen en andere randcomponenten beschadigen en stoppen met werken. Daarnaast kunnen corrosieproducten zich afzetten op warmtewisselaars, waardoor een goede warmteoverdracht wordt belemmerd. Cavitatie veroorzaakt slijtage aan pompen (waaiers) en componenten. Slijtagedelen kunnen vervolgens weer gaan circuleren in het systeem en zo nog meer schade aanrichten. Een luchtvrij secundair systeem is daarom een absolute noodzaak voor een goede bedrijfszekerheid en lange levensduur van de installatie.

Verschillende fasen
De lucht kan in een aantal fasen in het secundaire systeem aanwezig zijn: als vrije lucht (luchtbellen), als microluchtbellen (schuim), of opgelost. De hoeveelheid lucht die in een koudedrager kan zijn opgelost is afhankelijk van de druk en temperatuur. Bij een hoge druk en lage temperatuur kan meer lucht zijn opgelost. Ontluchten dient daarom bij voorkeur te gebeuren bij een hoge temperatuur (liefst boven de 30 °C) en een lage druk, omdat de oplosbaarheid van lucht dan laag is.

Lucht verwijderen
Lucht kan op verschillende manier uit het systeem worden verwijderd:
• Handmatig ontluchten (afsluiter)
• Automatisch ontluchten (vlotter)
• Middels een actieve ontgasser
• Middels een vacuümontgasser

De juiste manier om een ontluchtingspunt te plaatsen.

Inrichten van ontluchtingspunten
De vrije lucht is in een goed ontworpen systeem redelijk eenvoudig te verwijderen op de hoogste punten van de installatie. Daarvoor dient op elke plaats in de installatie waar lucht kan verzamelen (bij voorkeur na elke verbruiker en waar leidingwerk gaat dalen) een ontluchtingspunt te worden ingericht. Het ontluchtingspunt moet worden uitgevoerd als een naar boven gericht T-stuk, waarbij ruimte ontstaat waar de lucht zich kan verzamelen. Alle ontluchtingspunten moeten worden voorzien van een handafsluiter. Op punten waar zich de meeste lucht kan verzamelen, kan ook een automatische ontluchter worden gemonteerd. Plaatsen waar lucht zich kan verzamelen en niet kan worden afgeblazen moeten te allen tijde worden vermeden.

Actieve ontgasser
De lucht die aanwezig is als microbelletjes kan uit het systeem verwijderd worden met behulp van een actieve ontgasser. Een actieve ontgasser is een luchtafscheider die in de volle doorstroom wordt geïnstalleerd en non-stop circulerende lucht en microbellen uit de koudedrager verwijdert. In de kern van de ontgasser bevindt zich een buis die ervoor zorgt dat de microbellen worden gescheiden van het water, waardoor ze kunnen opstijgen. De bellen kunnen namelijk niet opstijgen in een stromende koudedrager. Ze volgen dan de stroming van de koudedrager.

Werking van een vacuümontgasser
Willen we ook de opgeloste lucht uit het systeem verwijderen, dan moet een vacuümontgasser worden toegepast. Een vacuümontgasser neemt steeds een kleine hoeveelheid koudedrager uit het systeem. Deze batch wordt vervolgens in een tank ingeblokt en gevacumeerd, waardoor de opgeloste gassen vrijkomen uit de koudedrager. De gassen verzamelen zich boven in de tank en worden verwijderd via de luchtafscheider. Bij een dergelijk systeem kan ook een absorptieve vloeistof aan de koudedrager worden toegevoegd die de gassen op slecht bereikbare plaatsen opneemt en in de vacuümontgasser weer afgeeft. Op de markt zijn systemen beschikbaar die drukbehoud, vacuümontgassing en vuilafscheiding combineren in één apparaat.

Voorzorgsmaatregelen bij inbedrijfstelling
Een secundair systeem moet tijdens de inbedrijfstelling zorgvuldig worden gevuld. Het verdient de aanbeveling om indien mogelijk het secundaire systeem eerst te vacumeren alvorens het te vullen. Pas daarbij wel op dat het systeem niet wordt beschadigd. Controleer of componenten en buffertanks bestand zijn tegen een vacuüm. Vul zo veel mogelijk met voorgemengde koudedragers uit afgesloten containers (sommige koudedragers kunnen reageren met zuurstof uit de lucht). Vul met een pomp op de laagst mogelijke plaats, zodat lucht zich kan verzamelen op de hoogste plaatsen van het systeem.

Periodieke controle
Na het vullen is het aan te bevelen om de koudedrager eerst op een hoge temperatuur te laten circuleren en daarna de pomp uit te schakelen zodat de luchtbellen zich op het hoogste punt kunnen verzamelen. Ontlucht vervolgens alle punten handmatig en herhaal deze procedure net zo lang tot er geen lucht meer wordt geconstateerd. Breng pas na het ontluchten het systeem op de gewenste druk.
Een systeem met koudedrager dient na de inbedrijfstelling uiteraard regelmatig te worden gecontroleerd op de aanwezigheid van lucht en vuil. Controleer ook periodiek de concentratie koudedrager (bij vriespunt) en de systeemdruk. Let hierbij ook op dat de aanzuigdruk van elke pomp positief is. Dit om vacuümlekkage te voorkomen en te vermijden dat lucht in de installatie trekt.