Avlägsna gas från hydroniska kyl- och värmesystem för bättre funktion och prestanda

Prestanda, effektivitet och livslängd hos vattenbaserade värme- och kylanläggningar är tätt kopplade till kvaliteten på vattnet i systemet. Eftersom gasen i vattnet, huvudsakligen kväve och syre, påverkar vattenkvaliteten negativt är det avgörande att den avlägsnas så snabbt och effektivt som möjligt.

Det finns ett antal faktorer som bidrar till ansamling av gas i dessa system. Vid påfyllning av vatten transporteras gaserna, som är lättare än vattnet, genom systemet och frigörs i höjdpunkter. Om avgasning inte sker effektivt kommer luft att samlas i höga punkter och löses upp i vattnet igen när systemet sätts under tryck. När vattentemperaturen sedan ökar minskar gasernas möjlighet till löslighet i vattnet igen och den gas som varit upplöst frigörs. Detta leder till att gasbubblor bildas och cirkulerar med i vattenflödet igen.

Om det statiska trycket, när systemet väl tagits i drift, sjunker under atmosfärtrycket i vissa punkter i systemet kommer luft utifrån att sugas in. Detta eftersom kopplingar, ventiler, plaströr mm inte är 100% diffussionstäta. Vanliga orsaker till lågt tryck i anläggningar kan vara för små eller felaktigt placerade expansionskärl, otillräckligt för- eller starttryck samt läckande ventiler och anslutningar.

Ackumulerad gas i höjdpunkter, luftfickor, mikro- och makrobubblor och osynlig gas upplöst i vattnet påverkar driften av värme- och kylsystemet och dess livslängd mycket negativt. Luftfickor och bubblor påverkar vattenflödet negativt och därför dess förmåga att transportera energi. Detta minskar systemets termiska verkningsgrad och ökar driftkostnaden. Extrem ackumulering av fria gaser påverkar också cirkulationen. Framför allt gäller att luftfickor i radiatorer och andra apparater påverkar vattnets cirkulation negativt, vilket kan leda till en dramatisk minskning av effekten med upp till hela 80 %. Detta leder i sin tur till att energiomsättningen ökar, eftersom användaren höjer framledningstemperaturen (i uppvärmningssystem) och pumpens varvtal i ett försök att åtgärda den komfortbrist den lägre värmeavgivningen från t.ex. radiatorn innebär. Kvarvarande ansamlingar av luft kan också ge upphov till oljud i rörledningar, kopplingar och radiatorer. När luftens syre transporteras genom systemet reagerar den med metallkomponenter, järn- och stålkomponenter i VVS-systemet, och orsakar rost pga. elektrokemisk korrosion, samt avlagringar av smuts och slam.

E
ftersom korrosion och föroreningar har mycket skadlig effekt, är det väsentligt att syrgas snabbt avlägsnas från systemet. Ansamling av smuts och slam kan leda till lokal överhettning och rostpartiklar mm kan öka ojämnheterna på rörens insida och dessutom minska rörens diameter. Detta leder till sämre värmeöverföring, större tryckfall och högre flödeshastighet i systemet. Allt detta kan samverka till att kostnaden för den inköpta elektriska energin till pumparna kan öka med upp till 35 % under systemets första år i drift. Magnetit (rostpartiklar) som dras med av flödet kan blockera ventiler och pga. erosionen kan även läckor uppstå med stora kostnader som följd. Detta sammantaget leder till extra underhållskostnader och kostsamma, oplanerade driftstopp samt i värsta fall till och med totalt systemhaveri.

Alla dessa problem kan enkelt förebyggas med rätt permanent installerade avgasningslösningar i systemet. Genom att installera automatiska avluftningar på toppen av hydroniska värme- och kylsystem kan ackumulerad luft evakueras effektivt och på ett säkert sätt. Dessa automatiska avluftningsventiler fungerar bäst om systemvattnet står still, så att den ackumulerade luften inte dras med genom systemet av vattenflödet. Även om detta gör avluftningsventiler olämpliga att installera på rör med flöde när systemet är i drift, är de en effektiv lösning vid påfyllning av och avtappning från systemet och decentraliserad avgasning från radiatorer.

Avlägsnande av både makro- och mikrobubblor från flödet i system under drift görs bäst med avskiljare som sänker flödeshastigheten så att bubblorna kan stiga och avskiljas från vattnet. De avskilda gaserna leds sedan oftast vidare via en inbyggd, automatisk avluftning på avskiljarens ovansida. Eftersom avskiljare bara kan avlägsna fria bubblor, som redan är fria, i systemet måste de monteras på en plats i systemet där bubblor uppstår naturligt. Antingen där trycket är lågt och/eller där temperaturen är hög.

Avgasningslösningar kan arbeta på ett av två olika sätt. 

1) Termiska avgasare används ev. i värmesystem och är beroende av höga temperaturer för att minska gasens löslighet i vatten, så att den ska kunna avskiljas. 

2) Högeffektiva tryckreducerande vakuumavgasare utnyttjar istället ordentligt undertryck (-0,82 till -0,95 bar) för att få den upplösta gasen att bilda fria mikrobubblor som därefter kan elimineras från systemet. Vakuumavgasare har under många år använts för att effektivt avgasa VVS-system i byggnader med mycket gott resultat. En del av vattnet tas ur systemet och där minskar man systemtrycket så att den upplösta gasen frigörs från vattnet i form av mikrobubblor. De fria gasbubblorna elimineras sedan ur systemet och det avgasade vattnet återförs. Vid förekomst av upplösta gaser i mediet/vattnet, som utgör en stor del av den gas som förekommer i ett system, är vakuumavgasning den effektivaste lösningen. 


Vakuumavgasare eller mikrobubbelavskiljare 

  • Vakuumavgasare nyttjar externt tillförd energi till en sugande pump för att sänka trycket till under atmosfärtryck. Även upplöst gas frigörs då som fria bubblor och kan avlägsnas. Metoden med vakuumavgasning påverkas relativt lite av systemets parametrar och är därför universellt användbar.

  • Mikrobubbelavskiljare är självverkande och ingen spänningsmatning är nödvändig. De kan bara avlägsna fria bubblor som redan finns i systemet och fungerar bäst på platser med lågt statiskt tryck (högt upp i systemet). Det är där mikrobubblor bildas naturligt. Men detta är sällan möjligt eftersom man vill ha dem i undercentralen eller pannrummet. Om det statiska trycket (höjden) överstiger linjen i diagrammet kan gaser som är upplösta inte fångas in av en mikrobubbelavskiljare. Bara en permanent installerad vakuumavgasare kan avskilja upplösta gaser.

Vakuumavgasare med cyklonteknik. Användning av vakuumavgasning tillsammans med cyklonteknik är en i en klass för sig att avlägsna gas på. Med cyklontekniken sätts systemvattnet i rotation, vilket ger upphov till en virvel där gaserna koncentreras i centrum pga. viktskillnaderna. Tack vare detta kan koncentrerade gaser föras till en sekundär vakuumkammare, där vakuumstadiet sedan avbryts och gaserna elimineras. Detta är en väldigt snabb och effektiv avgasningsmetod.


Vakuumavgasare med daglig vakuumkontroll. Om inte vakuumkammaren är tät kommer luft i stora mängder kontinuerligt att sugas in till systemet. För att säkerställa att detta inte sker håller konstruktionen i IMI Pneumatex vakuumavgasare väldigt hög klass plus att det automatiskt utförs en verklig vakuumkontroll en gång om dygnet. Om vakuum inte hålls på en väldigt låg nivå under lång tid stannas omedelbart vakuumavgasaren och ett driftlarm skapas. Undertrycks- och vakuumavgasare utan denna funktion har visat sig riskera att systemen havererar på väldigt kort tid.

Dagens vakuumavgasare är konstruerade för medelstora och stora system med en volymkapacitet på upp till ca 300 m3.  IMI-Pneumatex har utvecklat Simply Vento och Vento Compact. En ny generation kompakta avgasare för mindre system. IMI Hydronic Engineerings marknadsledande cykloniska vakuumteknik används även i dessa kompakta vakuumavgasare, vars innovativa funktion har visat sig vara minst 50 % effektivare än andra tillgängliga vakuumavgasningssystem.

Simply Vento och Vento Compact, som är nästan hälften så stora som andra vakuumavgasare, kan placeras i begränsade utrymmen och på vägg. De är lämpliga för mindre kommersiella byggnader och bostadsfastigheter med en systemvolym på upp till 10 m3. Alla våra vakuumavgasare ansluts med enfas 230 V,  vilket gör dem lätta att installera, ta i drift och man och sparar både tid och pengar. Dessutom medger den integrerade kontrollpanelen för BrainCube Connect, som är standard, utökad uppkopplingsmöjlighet. Dom kan kopplas upp till överordnande BMS-system och även andra BrainCube-enheter. Dom kan även vara åtkomliga med både smartphone och laptop om dem kopplas upp till IMI´s molntjänst. Denna innovativa kontrollfunktion medger fjärruppkoppling till systemet och övervakning, fjärrstyrning och felsökning – En ovärderlig funktion, som ingår som standard. Dessa kompakta vakuumavgasare finns i två versioner – Vento Compact och Simply Vento. Bägge versionerna har samma prestanda, men Vento Compact är försedd med energisparfunktionen "Eco-auto", som automatiskt aktiverar och avaktiverar vakuumavgasningen efter behov samt ger även möjlighet till kontroll av vattenpåfyllning och ev. dosering. Detta reducerar energinotan för drift av pumpen.

Lösningar och tekniker för avskiljande av gas bidrar till långsiktigt optimal systemprestanda på ett energieffektivt sätt och är viktiga komponenter i alla vattenbaserade värme- och kylsystem. Detta får absolut inte förbises!

Michael Nylund
Teknisk chef , IMI Hydronic Engineering AB


Vill läsa mer om om hur luft påverkar VVS-system, ladda ner vår handbok Luft

Avlägsna gas från hydroniska kyl- och värmesystem