Den här kunskapsguiden ger dig en pedagogisk översikt över ämnet luft- och partikelavskiljning. Guiden behandlar allt som är bra att tänka på, för att du ska kunna välja rätt lösning för just ditt behov. Ladda ner som PDF eller scrolla längre ner på sidan för att ta del av webbversionen.
I de flesta vÀrme- och kylsystem utförs nÄgon typ av driftoptimering. Det vanliga Àr att man tittar pÄ komponenterna i systemet, men glömmer bort luft och partiklar i energibÀrande media. Det Àr olyckligt eftersom luft och partiklar gör det svÄrt att hÄlla rÀtt temperatur, orsakar oljud i pumpar och i rörsystemet, ökar risken för rost pÄ komponenter och gör det svÄrt att uppnÄ en god cirkulation.
Det finns en rad mekaniska och tekniska lösningar för att separera gaser och partiklar frÄn ett system. Luftavskiljare, partikelavskiljare eller kombinerad luft- och partikelavskiljare tar bort gas i form av mikrobubblor frÄn vÀtskan och fÄngar upp fasta partiklar för avskiljning. Undertrycksavgasare Àr en dynamisk anlÀggning för vakuumavgasning som kan sÀnka den totala gashalten i fluiden till nÀra noll.
Luft bestÄr till största delen av syre och kvÀve. De gör att syre och kvÀve Àr de gaser som frÀmst Àr lösta i vatten. I varje droppe vatten finns det en viss mÀngd lösta gaser. Gaserna löses i vattnet frÄn atmosfÀren vid vattenytan genom naturens egna fysikaliska lagar. MÀngden lösta gaser i en vÀtska avgörs av dess partialtryck ovanför vÀtskans yta och vÀtskans temperatur.
Syre i ett vÀrme- eller kylsystem reagerar fort med tillgÀngliga Àmnen i systemet. Syrgas Àr vÀldigt reaktionsbenÀgen. I ett nytt system vÀrmesystem av stÄl berÀknas större delen av syret ha reagerat under de första 12 timmarna i drift. Det leder till korrosion och smuts i systemet. Syrehalten brukar vara lÀgre Àn rekommenderat vÀrde, eftersom syret i systemet har reagerat genom korrosion.
KvÀve Àr en inaktiv gas. Det betyder att den inte förbrukas i kemiska rektioner pÄ samma sÀtt som syrgas. I stÀllet ackumuleras kvÀvet i systemfluiden, vilket ger gas- och cirkulationsproblem. Till viss del kan kvÀve lösas i fluiden. NÀr kvÀvehalten ökar uppstÄr fria bubblor i fluiden. Bubblorna ansamlas i systemet och leder till cirkulationsstörningar och avbrott. De fria bubblorna kan förstÀrka erosionen, frÀta bort korrosionshÀmmande skyddsskikt samt öka slitaget pÄ pumpar och ventiler.
Problemet med gas i vÀrme- och kylsystem Àr inte en engÄngsföreteelse. Gas tillförs kontinuerligt genom pÄfyllning av systemvatten. Ett vÀtskeburet system Àr inte heller helt slutet. Luft kommer till exempel in genom komponenter i systemet.
För att förstÄ varför problem uppstÄr mÄste man förstÄ fluidens fysikaliska egenskaper. Att gaser kan lösas i en vÀtska beror pÄ att fluidens molekyler ligger lÄngt frÄn varandra. Det gör att det finns plats för gasmolekyler mellan dem.
Henrys lag beskriver fenomenet av gasers löslighet i en fluid och lyder:
MÀngden gas som kan lösas i en vÀtska vid en given temperatur Àr direkt proportionell mot gasens partialtryck.
Det betyder att:
Diagrammet visar hur lösligheten förÀndras beroende pÄ temperatur och tryck.
Gas och luft kan förekomma i tre tillstÄnd i vÀrme- och kylsystem. Det första tillstÄndet Àr som fri gas. Luftfickor uppstÄr i höga punkter i systemet, eftersom systemtrycket och vattentrycket Àr lÄgt dÀr. Det fÄr fria bubblor att stiga uppÄt. Det andra tillstÄndet Àr som mikrobubblor i systemvÀtskan. TillstÄndet uppstÄr nÀr grÀnsen för gaslöslighet Àr nÄdd och vÀtskan har blivit mÀttad pÄ gas. Det tredje tillstÄndet Àr löslig gas, som normalt förekommer i systemfluiden och tillförs systemet genom pÄfyllning. Baserat pÄ gasens tillstÄnd i fluiden vÀljs lÀmplig teknisk lösning för att avskilja den.
Att göra nÄgonting sÄ vanligt som att koka vatten, eller att öppna en flaska kolsyrat vatten, visar att Henrys lag verkligen existerar. Det Àr tydligt att tryck och temperatur hÀnger ihop.
TĂ€nk dig att du ska göra dig en kopp te. Du tappar upp kallt kranvatten i en kastrull för att vĂ€rma upp det. Det kalla vattnet Ă€r helt klart och fritt frĂ„n synliga gasbubblor. NĂ€r uppvĂ€rmningen startar kommer du nĂ€stan omedelbart att se gasbubblor stiga frĂ„n kastrullens botten. Ju mer temperaturen ökar, desto fler blir bubblorna â för att bli som allra flest precis innan vattnet börjar koka.
Du tar fram en oöppnad flaska kolsyrat mineralvatten. Innan du öppnar den ser du, liksom i föregĂ„ende exempel, att vattnet Ă€r klart och fritt frĂ„n synliga bubblor. NĂ€r du sedan skruvar av kapsylen bildas bubblor som oavbrutet kommer att stiga upp till ytan. I en oöppnad flaska rĂ„der ett visst övertryck som gör att kolsyran hĂ„lls löst i vĂ€tskan. NĂ€r kapsylen öppnas sker en trycksĂ€nkning och dĂ„ vill vĂ€tskan avge en viss mĂ€ngd fri gas i form av bubblor â i det hĂ€r fallet kolsyra.
Alla vÀlfungerande vÀrme- och kylsystem Àr vÀtsketÀta men inte nödvÀndigtvis lufttÀta. Gaser kan hamna i systemet pÄ olika sÀtt och i de flesta system anvÀnds vatten som energibÀrande fluid. HÀr tar vi upp fem typfall:
Den vanligaste orsaken till att luft trÀnger in i ett system Àr att (1) underhÄll och tryckhÄllning utförs felaktigt. OtillrÀcklig tryckhÄllning ger luften möjlighet att trÀnga i systemet. DÀrför Àr det viktigt med vÀlfungerande tryckhÄllning för att sÀkerstÀlla att det inte uppstÄr undertryck, kavitation och Äng- eller gasbildning i rörnÀtet under alla driftförhÄllanden.
Av olika skÀl uppstÄr behov av (2) pÄfyllning eller eftermatning av ett vÀrme- och kylsystem. Oftast anvÀnder man tappvatten. Vattnet Àr mÀttat pÄ gaser (enligt Henrys lag cirka 11 mg/l syre och 18 mg/l kvÀve). PÄ sÄ sÀtt hamnar gaser i systemet.
Vid (3) reparation innesluts luft i anlÀggningen som inte avluftas ordentligt. NÀr anlÀggningen har ett högre tryck löses luften i systemvatten. Gashalten ökar betydligt och det Àr vanligt att man fÄr driftstörningar pÄ grund av gas efter reparationer. Det kan vara svÄrt att identifiera att problemet beror pÄ en reparation, eftersom gaser transporteras med systemvatten och hamnar i högt belÀgna punkter.
Skillnaden i koncentration mellan gaser i luft och vatten driver (4) diffusion av gaser genom systemets komponenter. NÀr syret reagerar i systemet Àr koncentration av syre nÀra noll i systemfluiden. Det ökar diffusionskraften mellan luften och systemfluiden. Komponenter av metall i ett vÀrme- och kylsystem har nÀst intill försumbar permeabilitet (genomslÀpplighet). DÀremot har plast, gummi och tÀtningsmaterial god genomslÀpplighet.
I slutna vÀrme- och kylsystem kan gaser bildas genom (5) kemiska reaktioner och korrosion. Gasbildning beror av följande: materialkombination, vattenkvalitet, tillsatser, tryck och temperatur. De gaser som kan hittas i systemfluiden Àr vÀtgas och metan.
Gas i systemfluiden kan ge följande konsekvenser:
Oberoende av hur luften hamnar i systemet ger den upphov till driftstörningar pÄ ett eller annat sÀtt.
Det vatten som cirkulerar i ett vÀrme- eller kylsystem utsÀtts stÀndigt för tryckvariationer. I den lÀgsta delen Àr trycket högst pÄ grund av det statiska trycket, eftersom trycket sjunker ju högre upp man kommer i systemet. Den fria luften stÀller sig i anlÀggningens högsta del och ger driftstörningar.
Exempel pÄ driftstörningar till följd av luft i systemet Àr oljud i pumpar och armaturer, smuts och korrosion (sÀtter igen kÀnsliga delar i komponenter) och nedbrytning av köldbÀrare som glykol (ger kortad livslÀngd och tÀtare pÄfyllning av media).
Kalla element pÄ översta vÄningen i ett höghus, ojÀmn temperaturfördelning och kluckande ljud Àr kÀnnetecken pÄ att det finns gaser i systemet.
Gas i fluiden förstÀrker erosionen och frÀter bort korrosionshÀmmande skikt frÄn komponenter. Att ta bort gaser frÄn systemet minskar risken för korrosion och komponentslitage.
Ăkad gaskoncentration i vĂ€rme- och kylsystem minskar energiöverföringen och fĂ„r energikostnaden att stiga. Den fria gasen bildar ett isolerande skikt som försĂ€mrar vĂ€rmeöverföringen. SĂ€nks mĂ€ngden lösta mikrobubblor i systemfluiden behöver pumparna inte jobba lika hĂ„rt.
Genom att öka vÀrmeöverföringen sjunker returtemperaturen pÄ systemfluiden. Det minskar primÀrflödet i systemet.
Utöver de energibesparingarna finns fördelar med minskat behov av att lufta och fylla pÄ systemet.
Utöver gas i vÀrme- och kylsystem har Àven partiklar och smuts en negativ pÄverkan pÄ prestanda och livslÀngd. Korrosion som har orsakats av gaser, specifikt syre, och föroreningar till följd av gamla eller dÄligt rengjorda rörledningar samt kalkavlagringar kan bilda smuts och slam i systemet. Genom att ta bort partiklar och smuts frÄn systemet minskar risken för driftstörningar.
Syre i systemet reagerar inom ett par timmar och ger upphov till korrosion. Tack vare den korta reaktionstiden pÄverkas inte energiöverföringen. DÀremot bildas partiklar och smuts vid korrosion som fastnar pÄ innerdelar i rör och komponenter och bildar en isolerande yta.
Ăppna tryckhĂ„llningssystem pĂ„verkar energiöverföringen negativt, eftersom syre kan nĂ„ systemet utan större hinder. DĂ€rför bör man vĂ€lja slutna tryckhĂ„llningssystem eller öppna system med bĂ€lg.
Partiklar och smuts uppkommer i huvudsak som resultat av korrosion. Förutom den korrosion som uppkommer nÀr syret reagerar kan korrosion Àven uppstÄ med aluminiumkomponenter i systemet om fluidens pH-vÀrde < 8,5.
Det ger följande effekter:
Du undviker partiklar och smuts i systemet genom att installera partikel- och smutsavskiljare och vÀlja ett slutet system för tryckhÄllning.
Magnetiska smutspartiklar, sÄ kallad magnetit, uppstÄr nÀr syre i systemfluiden reagerar med jÀrn frÄn komponenter av jÀrn. Magnetit bildas genom att tre jÀrnatomer reagerar med tvÄ syrgasatomer.
3 Fe + 2 O2 -> Fe304
Partikelavskiljare med magnetisk insats avlÀgsnar de ferromagnetiska smutspartiklarna.
Svensk standard âSS-EN 12828 VĂ€rmesystem i byggnader â Utförande och installation av vattenburna vĂ€rmesystemâ uppmĂ€rksammar vikten av god vattenkvalitet i system.
I avsnitt 4.3.2.1 talar man om vikten av god vattenkvalitet för en sÀker och ekonomisk drift av systemet. Syrehalten tas upp som en viktig parameter och hÀnvisning görs till VDI 2035.
Standarden âVĂ€rmesystem i byggnader - Utförande och installation av vattenburna vĂ€rmesystemâ gĂ„r att köpa och ladda ned via SIS.
Den europeiska standarden uppmÀrksammar att en ökad mÀngd lösta gaser i systemfluiden indirekt försÀmrar energiöverföringen frÄn energiöverförande ytor och dÀrmed ökar energikostnaden. HÀr presenteras ett riktvÀrde pÄ 0,1 mg/l halt syrgas i systemfluiden.
De fria gasbubblorna förstÀrker korrosion, skadar det invÀndiga korrosionsskyddet pÄ komponenter och ökar slitage av pumpar och ventiler. VDI 2035 Àr inriktad pÄ att förhindra komponentskador och minimera risken för korrosion.
Standarden tar upp vikten av lufttÀta vÀrme- och kylsystem för att förhindra gas i systemfluiden. VÀlfungerande och slutna tryckhÄllningssystem Àr nödvÀndiga för att undvika problem med gas.
Ett 14-vÄnings höghus fick problem med vÀrmesystemet pÄ grund av luft i elementen högst upp i huset. Manuell avluftning av elementen löste endast problemet för stunden. För att lösa problemet permanent installerades undertrycksavgasaren Servitec 3. Efter 40 timmar i drift kunde man mÀta att halten kvÀve i systemfluiden minskat frÄn 45 mg/l till 5 mg/l i vÀtskan. NÀr luftproblemen var ÄtgÀrdade upphörde klagomÄlen frÄn de boende.
I ett kylsystem uppstod det cirkulationsstörningar och nedbrytning av tillsatsen glykol. Vissa kylbafflar slutade att fungera och det blev nödvÀndigt att fylla pÄ med mer glykol allt oftare. Det indikerar att det finns problem med gaser i systemet. Felsökningen inleddes med att se över utförande och funktion för tryckhÄllningssystemet. Det visade sig att cirkulationsstörningar hade uppstÄtt pÄ grund av hög kvÀvehalt i vÀtskan och att nedbrytningen av glykol berodde pÄ hög syrehalt. Genom att sÀkerstÀlla funktion och tÀthet i tryckhÄllningssystemet samt avgasa med Servitec försvann problemen.
Den automatiska avluftaren Exvoid T frÄn Reflex avlÀgsnar luften effektivt frÄn vÀrme- och kylsystem. Avluftaren, som Àr av flottörtyp, arbetar kontinuerligt i systemet. Gaser frÄn systemet samlas i en flottör/luftkammare av generös storlek. Det förhindrar eventuell smuts i vÀtskan att nÄ ventilen för avluftning. NÀr vÀtskenivÄn i kammaren sjunker faller flottören. Vid en viss nivÄ öppnar avluftningsventilen och luften kan passera ut. NÀr vÀtskenivÄn Äterigen stiger lyfter flottören och ventilen stÀnger. Kombinationen av lÀckagefri ventil och stor luftkammare gör att man undviker driftproblem och extrema tryckvariationer. Toppavluftare kan med fördel monteras i systemets högpunkter. Det ger bra förutsÀttningar för att ta hand om luft i exempelvis rörstammar samt god avluftningskapacitet och hög lÀcksÀkerhet.
Denna animering visar på ett pedagogiskt sätt hur luft och smutspartiklar avskiljs från systemvätska.
Reflex luftavskiljare Exvoid separerar effektivt fria bubblor frÄn den flödande vÀtskan i systemet. NÀr vÀtskan passerar genom avskiljarens volymförstorande hus sÀnks flödeshastigheten. Det ger den fria gasen möjlighet att avskiljas frÄn vÀtskan, stiga uppÄt och samlas i toppen av huset. En nÀtkassett i huset förhöjer avskiljningsgraden genom att den Àr placerad mitt i vÀtskeflödet dÀrmed kan fÄnga upp de smÄ bubblorna, sÄ kallade mikrobubblor. En toppavluftare avleder den ansamlade gasen ut i de fria.
Luftavskiljaren ska alltid förses med en avstÀngningsventil mot systemet. Det gör det möjligt att demontera den felaktiga avskiljaren och ersÀtta den vid funktionsproblem utan att pÄverka systemet i övrigt. Rekommendationen Àr att installera avskiljaren efter vÀrmekÀllan, till exempel en vÀrmevÀxlare, och strax före cirkulationspumpen. För ett kylsystem Àr rekommendationen att installera avskiljaren förekylmaskinen.
Reflex partikelavskiljare Exdirt separerar effektivt smuts och partiklar frĂ„n den vĂ€tskan i systemet. NĂ€r vĂ€tskan passerar genom avskiljarens volymförstorade hus sĂ€nks flödeshastigheten. Det ger smuts och partiklar möjlighet att avskiljas frĂ„n vĂ€tskan, sjunka nedĂ„t och samlas i botten av huset. En nĂ€tkassett i huset förhöjer avskiljningsgraden genom att den Ă€r placerad mitt i vĂ€tskeflödet och dĂ€rmed kan fĂ„nga upp de smĂ„ partiklarna som sedimenteras. Partiklar upp till en minsta storlek pĂ„ 5 ÎŒm separeras effektivt.
Kammaren för ansamling av slam har stor kapacitet. Det ger lÄnga intervall mellan spolningarna. Sedimentet urspolas genom en avtappningskran. Genom att komplettera partikelavskiljaren med en
magnetisk insats kan Àven magnetit avlÀgsnas frÄn systemet.
Reflex luft- och partikelavskiljare Extwin ger en komplett avskiljning av gaser och partiklar genom att kombinera funktioner av en Exvoid och en Exdirt. Det ger en kostnadseffektiv installation med dubbel effekt.
Reflex undertrycksavgasare Servitec skyddar mot gasproblem i sÄvÀl stora som smÄ system. Den avgasar aktivt en vÀtska genom att ta ett delflöde av den flödande vÀtskan i systemet och avgasa den
under vakuum. VÀtskan ÄtervÀnder till systemet i nÀstan gasfritt tillstÄnd. Automatiskt styrda kulventiler garanterar ett konstant flöde oberoende av tryckförÀndringar. Standardprodukter klarar av att avskilja fria gasbubblor och lösta gaser i systemvolymer upp till 270 m3.
Servitec Àr förberedd för automatisk pÄfyllning med lÀckagevarning. PÄfyllning sker med avgasat vatten.
Denna animering visar på ett pedagogiskt sätt hur Reflex undertrycksavgasare AT 8080 Servitec fungerar och hur mikrobubblor avskiljs.
Luft
Gasblandning som finns överallt omkring oss i jordens atmosfÀr.
Syrgas
En fÀrglös, luktfri och smaklös gas som Àr en förutsÀttning för liv och vid förbrÀnning.
KvÀvgas
Ăr fĂ€rglös, luktlös och smaklös. Den Ă€r inte brandfarlig, understödjer inte förbrĂ€nning och Ă€r inte livsuppehĂ„llande
Undertrycksavgasning
Avskiljning av gaser frÄn vÀtskan genom trycksÀnkning nÀra vakuum.
Vakuum
Ăr ett fysikaliskt uttryck för ett utrymme som inte innehĂ„ller nĂ„gon materia.
Magnetit
Ăr en grĂ„svart jĂ€rnoxid med formeln Fe3O4 som bildas vid korrosion.
Korrosion
Bildas genom en kemisk reaktion mellan ett material (metall) och den omgivande miljön (vatten, innehÄllande syre)
Högpunkt
Högt belÀgen punkt i systemet dÀr luft ansamlas
Reaktiv gas
Gas som bidrar till kemisk reaktion
Inaktiv gas
Gas som inte bidrar till kemisk reaktion
Partialtryck
Det tryck somorsakas av en enskild gas i en gasblandning
