Expansievat voor watervoorziening: keuze, werking, installatie en aansluiting

Een autonome waterleiding die zelfstandig water levert aan tappunten zoals in een stadsappartement, is allang geen zeldzaamheid meer. Het is de norm in het buitenleven, die u eenvoudigweg goed moet ontwerpen, monteren en uitrusten met apparatuur die in staat is het systeem te starten en te stoppen naargelang het gebruik van de kranen.

Een expansievat voor de watervoorziening zorgt voor een stabiele werking van het onafhankelijke netwerk. Het beschermt tegen waterslag, verlengt de werkingsduur van de pompinstallatie aanzienlijk, garandeert een regelmatige vulling van het systeem met water en maakt het overbodig om water met emmers te halen.

Wij zijn verheugd u kennis te laten maken met de bijzonderheden van de constructie en het werkingsprincipe van de hydroaccumulator. Bij ons worden de regels voor de keuze van een membraanvat, de specificaties van montage en aansluiting nauwgezet beschreven. De ter overweging aangeboden informatie hebben wij aangevuld met nuttige illustraties, schema's en videohandleidingen.

Kenmerken van gesloten expansievaten

Een hydrofoorvat (of hydroaccumulator, expansievat) is een metalen, hermetisch afgesloten vat dat dient om een stabiele druk in de waterleiding te handhaven en om waterreserves van verschillende volumes te creëren.

Op het eerste gezicht zou de keuze en installatie van dit apparaat geen problemen moeten geven – in elke internetwinkel kunt u vele modellen zien die slechts iets verschillen in vorm en volume, maar niet wezenlijk in functionaliteit.

Dat is helemaal niet zo. Er zijn veel nuances in de constructie van het expansievat en het werkingsprincipe.

Bijzonderheden van de constructie en het ontwerp

Verschillende modellen expansievaten kunnen beperkingen hebben in gebruik: sommige zijn alleen geschikt voor technisch water, andere kunnen worden gebruikt voor drinkwater.

Naar constructie onderscheiden hydroaccumulators zich in:

• reservoirs met vervangbare ballon;
• vaten met vast membraan;
• hydrotanks zonder membraan.

Aan de ene kant van het reservoir met verwijderbaar membraan (bij een tank met onderaansluiting onderaan) bevindt zich een speciale flens met schroefdraad waar de ballon aan wordt bevestigd. Aan de andere kant zit een nippel voor het oppompen of aflaten van lucht of gas. Deze is ontworpen voor aansluiting op een standaard autopomp.

In een tank met vervangbare ballon wordt water in het membraan gepompt, zonder contact met het metalen oppervlak. Het vervangen van het membraan gebeurt door de flens los te draaien, die door bouten wordt vastgehouden. In grote vaten wordt de achterwand van het membraan extra aan de nippel bevestigd om de vulling te stabiliseren.

De levensduur van de vervangbare ballon hangt af van de instellingen van de luchtdruk in het gascompartiment van de hydroaccumulator. Soms vermindert de gebruiker de hoeveelheid lucht en verhoogt de hoeveelheid water in de ballon om een grotere waterreserve te creëren. Dit leidt tot contact van het membraan met de wand van de tank en veroorzaakt snelle slijtage.

De binnenruimte van de tank met vast membraan wordt erdoor in twee compartimenten verdeeld. In het ene bevindt zich gas (lucht), in het andere stroomt water. Het binnenoppervlak van zo'n reservoir is bedekt met vochtbestendige verf.

Meestal worden tanks met vast membraan gebruikt voor verwarmingssystemen. Omdat het membraan een onderdeel is dat veel sneller defect raakt, is de levensduur van zo'n tank korter dan die van een apparaat met vervangbare ballon.

Er bestaan ook hydrotanks zonder membraan. Daarin zijn de compartimenten voor water en lucht nergens door gescheiden. Het werkingsprincipe is ook gebaseerd op wederzijdse druk van water en lucht, maar bij deze open interactie vindt vermenging van de twee stoffen plaats.

Het voordeel van dergelijke apparaten is de afwezigheid van een membraan of ballon, wat het zwakke punt is in gebruikelijke hydroaccumulatoren.

Uiterlijk kunnen expansievaten alleen worden onderverdeeld in horizontale en verticale modellen, maar hun werkparameters kunnen zeer verschillend zijn.

Diffusie van water en lucht dwingt de vaten vrij vaak te onderhouden. Ongeveer één keer per seizoen moet u lucht bijpompen, die geleidelijk met water vermengt. Een aanzienlijke vermindering van het luchtvolume, zelfs bij normale druk in het vat, veroorzaakt het frequent inschakelen van de pomp.

Hydraulische accumulatoren in watertoevoersystemen verminderen de kans op waterslag, beschermen pompen tegen overmatig frequent inschakelen, maken het mogelijk een watervoorraad aan te leggen en de druk in het circuit op peil te houden.

Werkingsprincipe van de hydroaccumulator

Gesloten hydrotanks voor watertoevoer werken volgens dit schema: de pomp voert water naar de ballon, vult deze geleidelijk, het membraan wordt groter en de lucht tussen de ballon en de metalen behuizing wordt samengeperst.

Hoe meer water in de ballon komt, hoe meer het op de lucht drukt, en die lucht probeert op zijn beurt de ballon uit het reservoir te duwen. Als gevolg daarvan stijgt de druk in het reservoir, wat leidt tot het uitschakelen van de pomp.

Enige tijd, wanneer er water in het systeem wordt verbruikt, houdt de samengeperste lucht de druk op peil. Het duwt het water naar de waterleiding. Wanneer de hoeveelheid water in het membraan zodanig afneemt dat de druk tot de ondergrens daalt, wordt de relais geactiveerd en schakelt de pomp weer in.

In de hydrotank vindt een constante interactie plaats tussen water en gas, van elkaar gescheiden door een rubberen membraan. Het vloeistofvolume in het apparaat wordt geregeld door de hoeveelheid gas (de druk ervan) (+).

Classificatie naar toepassingsgebied

Men mag vaten voor watertoevoer en voor het verwarmingssysteem niet verwarren, daarom moet u bij het kiezen hun doel achterhalen. Voor een duidelijke identificatie verven fabrikanten hydroaccumulatoren voor verwarming in het rood, voor watertoevoer in het blauw.

Sommigen houden zich echter niet aan deze markering, daarom kunnen de volgende gegevens als onderscheidend kenmerk dienen:

• voor watertoevoer is de maximale gebruikerstemperatuur van de hydroaccumulator tot 70 °C, de toegestane druk kan 10 bar bedragen;
• apparaten bestemd voor het verwarmingssysteem kunnen temperaturen tot +120 °C weerstaan, de werkdruk van het expansievat is meestal niet hoger dan 1,5 bar.

Alle belangrijkste parameters staan vermeld op de decoratieve dop (typeplaatje) die het nippel afdekt.

Het apparaat, bestemd voor het verwarmingssysteem, dient als extra reservoir dat de warmtedrager vrij laat uitzetten bij verhitting. Zonder dit is het systeem gedoemd te worden vernietigd

De lijst van functies die het hydraulisch vat in het koudwatervoorzieningssysteem vervult, is veel uitgebreider:

• Het handhaven van een gelijkmatige en constante waterdruk in de leiding. Dankzij de luchtdruk wordt de druk enige tijd gehandhaafd, zelfs wanneer de pomp is uitgeschakeld, totdat deze daalt tot het ingestelde minimum en de pomp weer inschakelt. Zo blijft de druk in het systeem behouden, zelfs bij gelijktijdig gebruik van meerdere sanitaire toestellen.
• Bescherming tegen slijtage van de pompinrichting. De watervoorraad in het vat maakt het mogelijk de leiding enige tijd te gebruiken zonder de pomp in te schakelen. Dit vermindert het aantal starts per tijdseenheid en verlengt de levensduur.
• Bescherming tegen waterslag. Een plotselinge drukstoot in de leiding bij het inschakelen van de pomp kan 10 of meer atmosfeer bereiken, wat negatief is voor alle systeemcomponenten. Het membraanvat vangt de klap op en egaliseert de druk.
• Het creëren van watervoorraden. Bij een stroomuitval blijft het waterleidingssysteem nog enige tijd water leveren, zij het kort.

Voor de aansluiting van een boiler worden expansievaten gebruikt die hoge temperaturen kunnen weerstaan.

Materialen voor hydropneumatische apparatuur

Het membraan van het expansievat wordt vervaardigd uit verschillende materialen die bij gebruik een verschillend temperatuurbereik kunnen weerstaan.

In hydroaccumulatoren wordt gebruikt:

• Natuurrubber — NATURAL. Het materiaal kan in contact komen met drinkwater en wordt gebruikt voor het accumuleren van koud water. Na verloop van tijd kan het water doorlaten. Bestand tegen temperaturen van -10 tot 50 °C boven nul.
• Synthetisch butylrubber — BUTYL. Het is het meest veelzijdig, waterdicht, wordt gebruikt voor waterleidingstations, geschikt voor drinkwater. De bedrijfstemperatuur kan variëren van -10 tot 100 °C.
• Synthetisch ethyleen-propyleenrubber — EPDM. Meer waterdoorlatend dan de vorige, kan in contact komen met drinkwater. Toegestaan temperatuurbereik: van -10 tot 100 °C.
• SBR-rubber wordt alleen gebruikt voor technisch water. De gebruikstemperatuur is dezelfde als bij de vorige typen.

Voor de inrichting van koudwatervoorziening moet men vaten kiezen met een peer (membraan) gemaakt van voedingsrubber met verbeterde elastische eigenschappen, die waterslag beter kunnen dempen en een stabiele waterdruk in het systeem handhaven.

De behuizing van het vat wordt meestal gemaakt van gelegeerd staal, corrosiebestendig, aan de buitenzijde voorzien van een laklaag. In de handel zijn ook vaten van roestvrij staal verkrijgbaar, zeer sterk maar duur.

Berekening van het vatvolume vóór de keuze

Er worden tanks aangeboden met een inhoud van 24 tot 1000 liter. Berekeningen helpen u te kiezen welke u moet nemen, en het resultaat dient naar boven te worden afgerond. Wanneer u een tank met een verwijderbaar membraan kiest, moet u onthouden dat het watervolume 30% van het totale tankvolume beslaat, dus in een tank van 100 liter is de waterreserve ongeveer 30 liter.

De tabel toont de samenhang tussen de parameters van de luchtdruk in het gascompartiment van de hydroaccumulator en de instellingen van de relais en de tankgrootte (+)

Een kenmerk van kleine tanks is dat ze vaak geen klep hebben om lucht uit de rubberbal te laten ontsnappen. Dit kan ongemak veroorzaken tijdens de werking. Grote tanks hebben zo'n klep en naast het leveren van een grotere waterreserve, zijn ze beter in staat om een stabiele druk in het systeem te handhaven.

De berekening van het totale volume van de hydrauliektank voor een gesloten watervoorziening wordt met de volgende formule uitgevoerd:

Vt=K*Amax*((1+Pmax)*(1+Pmin))/(Pmax-Pmin)*(1+Plucht.),

waarbij:

• Vt — volledig volume van de hydrauliektank;
• Amax – maximaal mogelijk waterverbruik per minuut, liter;
• K – coëfficiënt (zie tabel), afhankelijk van het pompvermogen;
• P_max – instellingen van het relais bij uitschakeling van de apparatuur, bar;
• P_min – instellingen van het relais bij inschakeling van de apparatuur, bar;
• P_lucht. – druk in de hydrauliektank (in de gasruimte), bar.

De coëfficiënt K kan worden bepaald met de volgende tabel:

Tabel van de coëfficiënt K, afhankelijk van het pompvermogen, voor de berekening van het totale volume van de hydrauliektank voor gesloten watervoorziening

Sommige fabrikanten berekenen het volume van de hydrauliektank ook anders:

Het bedrijf Dzjileks, dat een uitgebreide lijn apparatuur voor water- en verwarmingssystemen produceert, biedt een andere formule voor snelle bepaling van het volume van de hydrauliektank.

Horizontale en verticale oriëntatie

De keuze tussen een verticale en een horizontale tank hangt af van de specifieke eigenschappen van de ruimte. Als de kamer klein is of het tankvolume aanzienlijk, dan wordt er een verticale tank geplaatst om niet te veel ruimte in te nemen.

Een horizontale tank heeft een kleinere capaciteit, kan aan de muur worden gehangen en ook dienen als ondersteuning voor het installeren van een oppervlaktepomp. Voor de montage zijn speciale bevestigingen voorzien. Grote tanks worden alleen in verticale uitvoering geproduceerd en op poten geïnstalleerd.

Samenvattend kan worden opgemerkt dat de keuze voor een hydroaccumulator gemaakt moet worden op basis van de volgende onderscheidende eigenschappen:

• werkdruk;
• land van herkomst;
• groter of kleiner volume;
• vervangbaar rubbermembraan of niet;
• membraan voor technisch water of drinkwater;
• materiaal van de behuizing - roestvrij staal of geëmailleerd staal.

Om in de toekomst problemen met het vervangen van onderdelen te voorkomen, kunt u het beste de meest gangbare modellen kiezen. De rubberen bollen zijn altijd los verkrijgbaar, zodat u bij een dringende vervanging niet lang op de levering hoeft te wachten.

Aansluitschema's voor hydrofoorvaten

Voor het warmwatersysteem wordt de installatie van een expansievat uitgevoerd op het gedeelte van de circulatieleiding, de zuigleiding van de pomp, dichter bij de boiler.

De tank wordt uitgerust met:

• manometer, veiligheidsklep, ontluchter - veiligheidsgroep;
• afsluitklep met een inrichting die onbedoelde afsluiting voorkomt.

In een waterleidingsysteem waar een boiler aanwezig is, neemt het apparaat de functies van een expansievat over.

Installatieschema in het warmwatersysteem: 1 – hydrauliektank; 2 – veiligheidsklep; 3 – pompinstallatie; 4 – filterelement; 5 – terugslagklep; 6 – afsluitkraan

In het koudwatersysteem is de hoofdregel bij de installatie van een hydroaccumulator de montage aan het begin van de leidingen, dichter bij de pomp.

In het aansluitschema zijn verplicht aanwezig:

• terugslag- en afsluitklep;
• veiligheidsgroep.

Aansluitschema's kunnen heel verschillend zijn. Een aangesloten hydroaccumulator normaliseert de werking van de apparatuur, vermindert het aantal starts van de pomp per tijdseenheid en verlengt daardoor de levensduur.

Montageschema in een koudwatersysteem met een put: 1 – tank; 2 – terugslagklep; 3 – afsluitkraan; 4 – drukschakelaar; 5 – besturingsapparaat voor de pomp; 6 – veiligheidsgroep

In een schema met een pompstation werkt een van de pompen continu. Een dergelijk systeem wordt geïnstalleerd voor huizen of gebouwen met een hoog waterverbruik. De hydroaccumulator dient hier om drukpieken te neutraliseren, en voor de wateropslag wordt een zo groot mogelijke tank geplaatst.

Uitvoering van de installatie van het expansievat

Voordat u begint, controleert u de hydroaccumulator op beschadigingen. Installeer het apparaat in een geluidsgeïsoleerde ruimte bij een positieve temperatuur. Houd een afstand van minimaal 0,6 m van de tank tot het plafond en de muren, zodat u toegang heeft tot de aftapkraan, afsluiters en dergelijke.

In de ruimte moet ook de mogelijkheid worden voorzien om de tank te vullen en water af te tappen. De bevestiging en de montageplaats moeten de 100% vulling van het vat kunnen weerstaan.

Voor expansievaten met een inhoud tot 30 liter wordt muurbevestiging gebruikt, grotere vaten worden op poten geplaatst.

De hydroaccumulator mag niet worden blootgesteld aan mechanische en statische belasting. Het is ongewenst om blootstelling aan leidingen en apparaten toe te staan. De tank wordt met rubberen afdichtingen aan de vloer vastgeschroefd. Bij de inlaat van de hydroaccumulator worden een terugslagklep en een aftapkraan geïnstalleerd.

De genoemde stappen waren nodig voor het installeren van de aansluiting van de hydroaccumulator, die bovengronds werd uitgevoerd. Voor de volgende stappen moet u naar de caisson gaan.

Na de definitieve montage van het systeem moeten er nog controletests worden uitgevoerd en moet het watertoevoercircuit worden gestart.

Bijzonderheden van het afstellen van de hydroaccumulator

Expansievaten voor watertoevoer worden verkocht met standaard fabrieksinstellingen — vaak is de druk in de luchtkamer al ingesteld op 1,5 bar. De toegestane druk staat altijd op het etiket vermeld en de fabrikant raadt af om van de ingestelde parameters af te wijken, vooral in de richting van verhoging.

Voordat u met de afstelling begint, koppelt u het systeem los van het elektriciteitsnet en sluit u de afsluiters. Het membraanvat leegt u volledig door het water af te tappen — de exacte drukwaarde kan alleen worden gemeten als het watercompartiment leeg is.

Vervolgens neemt u de drukmetingen af met een nauwkeurige manometer. Hiervoor verwijdert u het decoratieve dopje van het ventiel en plaatst u het meetapparaat ertegenaan. Als de druk afwijkt van de gewenste waarde, brengt u deze op de juiste waarde door extra lucht in te pompen of overtollige lucht te laten ontsnappen.

Aangezien de fabrikant afwijkingen van de aanbevolen drukinstellingen afraadt, is het noodzakelijk om al in de ontwerpfase geschikte apparatuur te kiezen waarvan de parameters niet met elkaar in conflict komen.

Bij het afstellen van de druk in het gascompartiment van het vat vult de fabrikant het met een inert gas, zoals gedroogde stikstof. Dit voorkomt corrosie van het binnenoppervlak. Daarom wordt gebruikers ook aanbevolen om voor het verhogen van de druk technische stikstof te gebruiken.

Instellen van de druk van het vat in het watertoevoersysteem

De druk in een gesloten vat wordt altijd iets lager (10%) ingesteld dan de druk bij het starten van de pomp. Door de druk in het apparaat te regelen, kunt u de waterdruk aanpassen. Hoe lager de gasdruk in het hydroaccumulatorvat (maar niet lager dan 1 bar), hoe meer water het kan bevatten.

De waterdruk wordt dan ongelijkmatig: sterk als het reservoir gevuld is en steeds zwakker naarmate het leeg raakt. Om een sterke, gelijkmatige waterstroom te garanderen, wordt de druk in de lucht- of gaskamer ingesteld op ongeveer 1,5 bar.

De waterdruk in de waterleiding wordt ingesteld met behulp van de schakelaar. Bij het instellen van de druk in de expansiekamer moet u rekening houden met deze waarden.

Afstellen van het hydrofoorvat in het circuit van de waterverwarmer

Een expansievat dat wordt gebruikt voor warmwatervoorziening mag van oorsprong geen water bevatten. De druk in het apparaat wordt ingesteld op een waarde die 0,2 hoger is dan de bovenste uitschakeldrempel van de pomp.

Bijvoorbeeld, als de schakelaar is ingesteld om de apparatuur uit te schakelen bij een druk van 4 bar, dan moet de druk in de gasruimte van het expansievat worden ingesteld op 4,2 bar.

Het vat dat in de leidingen van de boiler is geplaatst, dient niet om de druk te handhaven. Het is bedoeld om de uitzetting te compenseren wanneer het water wordt verwarmd. Als u de druk erin op een lagere waarde instelt, zal er permanent water in het vat staan.

Onderhoudsregels voor het hydrofoorvat

Het geplande onderhoud van het expansievat omvat het controleren van de druk in de gasruimte. Ook moeten de kleppen, afsluiters, ontluchter worden geïnspecteerd, evenals de manometer en de waterdrukschakelaar. Om de integriteit van het vat te verifiëren, wordt een uitwendige inspectie uitgevoerd.

Tijdens preventief onderhoud moet u de druk in het hydraulische reservoir meten en indien nodig corrigeren.

Ondanks de eenvoud van het apparaat zijn expansievaten voor watertoevoer niet onverwoestbaar en kunnen ze defect raken. Typische oorzaken zijn een gescheurd membraan of luchtverlies via de nippel. Tekenen van defecten kunnen worden vastgesteld aan de hand van frequent inschakelen van de pomp en geluid in het waterleidingsysteem. Inzicht in de werking van de hydroaccumulator is de eerste stap naar correct onderhoud en probleemoplossing.

Montage van een open hydrofoorvat

Een open type apparaat wordt steeds minder vaak gebruikt omdat het constant ingrijpen van de gebruiker vereist. Een open expansievat is een niet-afgesloten container die dient voor het creëren van druk in de waterleiding, het accumuleren van water, en ook als expansiekamer fungeert.

Aan het vat worden aangesloten: een aftapkraan, aansluitingen voor de recirculatie- en toevoerleiding, de controle- en overloopleiding.

U plaatst de tank boven het hoogste sanitaire punt, bijvoorbeeld op zolder; het water stroomt door de zwaartekracht in het systeem. Elke meter dat u het apparaat omhoog brengt, verhoogt de waterdruk met 0,1 atmosfeer.

Om het watertoevoerproces te automatiseren, wordt de tank uitgerust met een vlotterschakelaar en wordt een automatisch relais geplaatst dat de pomp in- en uitschakelt.

U monteert de container in een vorstvrije ruimte, dekt deze af met een deksel tegen stof en vuil, en wikkelt de wanden in met minerale wol of ander isolatiemateriaal.

Deze manier van watertoevoer organiseren vereist regelmatige controle van de gebruiker, anders kan het water bij vriestemperaturen bevriezen (als de ruimte niet verwarmd wordt). De vloeistof zal verdampen, dus u moet deze constant bijvullen.

Bovendien is zo'n container omvangrijk en niet esthetisch; u moet thuis een zolderruimte hebben voor dit doel. Maar het grootste nadeel van het apparaat is dat de tank niet geschikt is om te werken onder hoge waterdruk in het systeem.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Video #1. Alles over expansievaten - classificatie, doel, afstelling en tekenen van storingen:

Video #2. Onjuiste werking van het pompstation wordt vaak veroorzaakt door defecten aan de hydroaccumulator:

Video #3. Nuances van het kiezen van hydroaccumulatoren voor watervoorziening:

Al in de plannings- en ontwikkelingsfase van het waterleidingsysteem moet u alle essentieel belangrijke punten doordenken en alle parameters berekenen. Als u niet zeker bent van de onfeilbaarheid van uw berekeningen en de juiste keuze van een hydroaccumulator voor watervoorziening, kunt u beter contact opnemen met specialisten.

De meeste bedrijven die professionele apparatuur verkopen, bieden advies of voeren zelfs gratis berekeningen uit. Dit helpt fouten en onnodige uitgaven te voorkomen.

Wij kijken uit naar uw reacties met verhalen over uw eigen ervaring met het gebruik van een expansievat, met vragen die zijn ontstaan tijdens het doornemen van de gepresenteerde informatie. We zijn geïnteresseerd in uw opmerkingen en eventuele suggesties. U kunt het materiaal becommentariëren in het onderstaande blok.