Het voordeel van licht vacumeren

Zuurstof in Gesloten Circulerende Druk (GCD) verwarmings-, koel- en vriesinstallaties kan leiden tot corrosie, vervuiling en rendementsverliezen. “Om het risico op deze problemen te elimineren, is het belangrijk om het systeemwater op de juiste manier te vacumeren en ontgassen”, weet Mario van Gorsel, directeur van KOREX Benelux. “Bijvoorbeeld om lucht en gassen uit het systeemwater te halen.” Waar de meeste fabrikanten kiezen voor diep vacumeren, kiest KOREX Benelux bewust voor heel licht vacumeren. In dit artikel legt Van Gorsel uit waarom.

“Wanneer je water vacumeert – en dus in een omgeving brengt waarin de luchtdruk sterk wordt verlaagd – gebeurt er iets interessants”, vertelt hij. “De kooktemperatuur van het water hangt namelijk af van de druk.”

1. Daling van het kookpunt

Onder normale atmosferische druk (ongeveer 1.013 mbar) kookt water bij 100°C. “Als je de druk verlaagt, daalt dit kookpunt drastisch. Bijvoorbeeld: bij -23 mbar kookt het water al bij ongeveer 20°C (dus bij kamertemperatuur!). Bij nog lagere druk kan water zelfs bij 0°C of lager al koken.”

2. Direct koken/verdampen

“Als het vacuüm sterk genoeg is, gaat het water zelfs spontaan koken bij kamertemperatuur, ook al wordt er geen extra warmte toegevoerd. Dit heet flash boiling: de watermoleculen ontsnappen in dit geval omdat de dampdruk van het water hoger wordt dan de omgevingsdruk.”

3. Afkoeling en mogelijk bevriezen

Tijdens het koken neemt het water veel warmte op (verdampingswarmte), waardoor de resterende vloeistof sterk afkoelt. “Hierdoor kan het resterende water zelfs bevriezen, ook al staat het in een vacuümkamer.”

4. Uiteindelijk verdwijnt het water

“Als het vacuüm lang genoeg wordt aangehouden, kan het water zelfs volledig verdampen of sublimeren (van ijs direct naar damp) tot er bijna niets overblijft. Water onder vacuüm kan dus tegelijkertijd koken en bevriezen, afhankelijk van hoe sterk je het vacuüm trekt!”

Fysisch-chemische veranderingen 

“Wanneer je water ontgast, verwijder je de opgeloste gassen (zoals zuurstof (O_²), stikstof (N_²), koolzuurgas/CO2 en soms ook sporen van andere gassen) uit het water”, weet Van Gorsel. “Dit kan gebeuren door verschillende methoden, zoals vacuüm trekken, verwarmen/koken of beluchten met een inert gas (bijv. stikstof of argon).” Afhankelijk van het gas en de situatie vinden de volgende fysisch-chemische veranderingen plaats:

1. Verwijdering van opgeloste gassen

Opgeloste zuurstof, stikstof en koolstofdioxide diffunderen uit het water. Dit verlaagt de gasdruk in het water en brengt het verder van verzadiging.

2. pH-verandering

Als je CO2 verwijdert, verschuift het evenwicht van H_²CO₃ (koolzuur) naar minder zure vormen, waardoor de pH-waarde stijgt en de corrosiedruk daalt (het water wordt basischer). Bij volledig gedestilleerd of demiwater kan de pH van 5,5 (door opgeloste CO2) naar bijna neutraal (7) of zelfs iets hoger gaan.

3. Minder corrosiepotentieel

Het verwijderen van zuurstof vermindert de neiging tot oxidatie (corrosie) op metalen oppervlakken.

Averechts effect

De meeste fabrikanten kiezen ervoor om water heel diep te vacumeren en ontgassen, weet Van Gorsel. “In de expansieautomaat wordt vervolgens een balg op overdruk gebracht, waarbij de kleinste moleculen (zoals zuurstof) weer als eerste in het installatiewater worden opgenomen. Hiermee creëren zij dus een averechts effect. De AIR-SEP® doet dit duidelijk anders. Zo wordt veel lichter, rustiger en in een grotere hoeveelheid gevacumeerd. Doordat vacumeren en expansie in één toestel geregeld worden, is de ‘wet van de communicerende vaten’ bovendien maximaal van toepassing. Door de aanwezige (onder-)druk in het water van de tank treedt slechts minimale participale druk op tussen de zuurstofmoleculen en atmosfeer. Hierdoor vindt bijna geen zuurstofoverdracht meer plaats en wordt de kwaliteit van het installatiewater verbeterd, blijft de pH-waarde optimaal en worden corrosie, vervuiling en rendementsverliezen tot een minimum beperkt.”

Nieuw: AIR-SEP® 5.0

Voor het vacumeren en ontgassen van Gesloten Circulerende Druk (GCD) verwarmings-, koel- en vriesinstallaties maakt KOREX Benelux gebruik van de AIR-SEP® drukbehoudstations, waarvan nu de nieuwste versie wordt geïntroduceerd: de AIR-SEP® 5.0, waarvan het expansieventiel op een zeer veilige manier wordt geautomatiseerd. “Hierbij wordt gebruik gemaakt van een kogelkraan die tussen de 4 en 20 milliampère wordt aangestuurd”, vertelt Van Gorsel. “Wanneer de spanning wegvalt of als er een storing optreedt, dan sluit de kogelkraan de AIR-SEP® automatisch en direct af. Op deze manier wordt voorkomen dat de installatie leeg kan lopen. Dit is bijvoorbeeld interessant voor grote en hoge druk installaties. Recente tests laten bovendien het succes van het elektronische expansieventiel in kleine(re) installaties zien, waarin drukken aanzienlijk minder fluctueren.”

Onderdruk behouden

Net als zijn voorganger beschikt de AIR-SEP® 5.0 over een hoogwaardig bitumen vacuümmembraan van 1,6 mm dikte (DIN-EN 13831), die een lichte vacuüm en een volledig afgesloten systeem garandeert. Hierdoor wordt het installatiewater volledig gescheiden van de atmosfeer. “De vacuümmembraan opent zichzelf volledig automatisch, zodra de onderdruk in de expansie- en ontgassingstank te groot wordt. Hierdoor blijft de onderdruk in de tank behouden. Atmosferische lucht kan op geen enkele manier in contact komen met het installatiewater, wat het ontgassen nóg efficiënter maakt.”