modulair handboek cv leidingaanleg
DESCRIPTION
Modulair Handboek CV LeidingaanlegTRANSCRIPT
Fonds voor Vakopleiding in de Bouwnijverheid
MODULE 2.1
Warmtetransport:leidingaanleg
MODULair hanDBOEk cEntraLE VErwarMing
MODULAIR HANDBOEK CENTRALE VERWARMING
Warmtetransport: leidingaanleg
FONDS VOOR VAKOPLEIDING IN DE BOUWNIJVERHEID (FVB)
Koningsstraat 45 – B-1000 BrusselTel.: +32 2 210 03 33 – Fax: +32 2 210 03 99
Website: www.debouw.be - E-mail: [email protected]
2
@ Fonds voor Vakopleiding in de Bouwnijverheid, Brussel, 2005.Alle rechten van reproductie, vertaling en aanpassing onder eender welke vorm, voorbehouden voor alle landen.D/2005/1698/05
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
Voorwoord
3
Er bestaan al verschillende uitgaven voor de centrale verwarming, maar de meeste zijn niet praktisch gericht of verouderd. Daarom is de vraag naar een praktisch gericht handboek zeer groot.Het “Modulair handboek Centrale Verwarming” werd geschreven in opdracht van het FVB (Fonds voor Vakopleiding in de Bouwnijverheid), onder de stuwende kracht van Roland Debruyne, ere-voorzitter UBIC (beroepsorganisatie van de installateurs voor centrale verwarming) en met de steun van BOUWUNIE (de Vlaamse KMO-bouwfederatie).
Bepaalde onderdelen die gemeenschappelijk zijn voor de reeks hand-boeken “De sanitair installateur” (uitgave FVB) werden in overleg met de redactie van voornoemd handboek op elkaar afgestemd.Een aantal krachten uit het onderwijs, VIZO, Syntra en de bedrijven sloegen de handen in elkaar en vormen het redactieteam.
Dit naslagwerk is opgebouwd uit verschillende modules en boekde-len, gebaseerd op de modulaire opleidingsstructuur uitgewerkt door de Dienst Beroepsopleiding van het departement Onderwijs. Deze op-leidingsstructuur is op zijn beurt afgeleid van het beroepsprofiel. Zo vinden we boekdelen die zich meer gaan richten naar het niveau van uitvoerder (monteur), terwijl andere boekdelen zich eerder gaan richten naar het niveau van onderhoudsmedewerker (technicus) of leidinggevende (installateur). De actuele structuur met modules en boekdelen is terug te vinden in de verzamelmap, en zal aangepast worden aan de noodzaak van de opleiding en aan de vernieuwing van de technieken.
In het naslagwerk wordt tekst zoveel mogelijk afgewisseld met afbeel-dingen. Hierdoor krijgt de lezer het leermateriaal meer visueel aange-boden.
Om goed aan te sluiten aan de realiteit en bij de principes van compe-tentieleren, is een praktijkgerichte beschrijving het uitgangspunt van elk onderwerp. In deze boekdelen zal men echter geen praktijkoefe-ningen terugvinden; het is immers geen schoolboek.
Voorwoord
Situering
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
4
Het naslagwerk werd zodanig ontwikkeld, dat het voor verschillende doelgroepen toegankelijk is.We streven naar een doorlopende opleiding: zo kan een leerling van een school, een cursist van een middenstandsopleiding, een werkzoe-kende in opleiding of een verwarmingsmonteur die wenst bij te blijven, gebruik maken van dit naslagwerk. Ook een installateur, die bepaalde technieken terug wil opfrissen, vindt hier zijn/haar gading.
Duurzaam installeren zal geïntegreerd worden in de leerstof.Om overlapping te voorkomen, is ervoor gekozen om binnen elk boek-deel een apart thema toegepaste wetenschappen uit te werken.Er wordt naar gestreefd om veiligheid, gezondheid en milieu zoveel mogelijk te integreren. Waar nodig zal een apart thema voorzien wor-den.Hetzelfde geldt voor delen uit normen en WTCB-publicaties die ook worden opgenomen in de boekdelen.
Eddy Devos, FVB-voorzitter.
Een geïntegreerde aanpak
RedactieCoördinatie Patrick Uten
Werkgroep Paul Adriaenssens, Inge De Saedeleir, Marc Decat, Gustaaf Flamant, Marc Legrand, Eric Maertens, René Onkelinx, Jacques Rouseu
Teksten Alex Dene, Jacques Rouseu, Patrick Uten
Tekeningen Thomas De Jongh
Contact Voor opmerkingen, vragen en suggesties kan je terecht op volgend adres:
FVB Koningsstraat 45 1000 Brussel Tel.: 02 210 03 33 - Fax: 02 210 03 99 www.debouw.be
Opmerking De gebruikte woningtekeningen zijn gebaseerd op de maquettes “Kennismaking met de bouw”, uitgegeven door het FVB, en kunnen aanvullend gebruikt worden om meer inzicht te verwerven in het drie-dimensionele van een woningtekening.
Redactie
Opleidingsonafhankelijk
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
5
InhoudsopgaveVoorwoord .................................................................................................................................................. 3
Redactie ..................................................................................................................................................... 4
1 LEIDINGAANLEG ..................................................................................................................................... 7
1.1 Inleiding ........................................................................................ 7 1.1.1 Leidingen en leidingentoebehoren ...................................... 7 1.1.2 Materiaalkeuze ..................................................................... 71.2 Het uitzetten van leidingen ........................................................... 9 1.2.1 Lineaire uitzettingscoëfficiënt (αl ) ....................................... 9 1.2.2 De verlenging (�l) .............................................................. 111.3 Opvangen van de verlenging ..................................................... 13 1.3.1 Expansiebochten ............................................................... 13 1.3.2 Axiale compensatoren ...................................................... 23 1.3.3 Starre beugeling ................................................................ 251.4 Bevestigen van leidingen ........................................................... 26 1.4.1 Inleiding ............................................................................. 26 1.4.2 Plaatsen van glijdende bevestiging (GB)........................... 27 1.4.3 Plaatsen van vaste punten (VP) ......................................... 31 1.4.4 Bepalen van de beugelafstanden ...................................... 331.5 Monteren en bevestigen ............................................................ 34 1.5.1 De aanleg van leidingen .................................................... 34 1.5.2 Opgebouwde leidingen ..................................................... 37 1.5.3 Brandmoffen/compartimentering ..................................... 40 1.5.4 Ingewerkte zachte leidingen .............................................. 41 1.5.5 Aansluitingen aan de collector/verdeler ............................ 43
2 HULPSTUKKEN BIJ BUISAANLEG ...................................................................................................... 45
3 GEREEDSCHAPPEN BIJ LEIDINGAANLEG ........................................................................................ 47
4 TOEGEPASTE WETENSCHAPPEN ...................................................................................................... 48
4.1 Lengtematen ............................................................................ 484.2 Massadichtheid ........................................................................ 484.3 Druk.......................................................................................... 504.4 Temperatuur ............................................................................. 514.5 Diffusie ..................................................................................... 524.6 Thermische uitzetting van stoffen ............................................ 544.7 Elasticiteit – kruip en krimp – thermisch geheugen ................. 564.8 Communicerende vaten ........................................................... 584.9 Beginsel van Pascal ................................................................. 59
Inhoudsopgave
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
6
4.10 Legeringen ............................................................................... 59 4.10.1 Soldeer........................................................................... 60 4.10.2 Staal ............................................................................... 60 4.10.3 Roestvast staal (rvs) ...................................................... 61 4.10.4 Zinklegeringen ............................................................... 61 4.10.5 Koperlegeringen ............................................................ 62
5 BIJLAGEN .............................................................................................................................................. 63
5.1 Corresponderende buismaten voor bevestigingen .................. 635.2 Samenstelling soorten staal ...................................................... 64
Inhoudsopgave
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
7
1 Leidingaanleg1.1 Inleiding
Het buizennet staat in voor het transport (distributie) van het warm water naar de verwarmingslichamen (= aanvoer) en ook voor het te-rugvoeren van het afgekoelde water naar de ketel (= terugloop).
1.1.1 Leidingen en leidingentoebehoren Onder leidingtoebehoren verstaan we alle hulpstukken die noodzake-lijk zijn om een gemakkelijke montage, een vlotte herstelling en een goede werking van een cv-installatie te verzekeren. Als voorbeelden van leidingtoebehoren kunnen we aanhalen: – leidingen,– hulpstukken,– koppelingen,– kranen,– ontluchters,– expansiebochten.
1.1.2 MateriaalkeuzeBij de materiaalkeuze moet met een aantal criteria rekening gehouden worden:– er mag geen lucht en zuurstof indringen (= zuurstofdiffusie1) om slib
of corrosie te vermijden. Vandaar dat leidingen uit kunststof zonder zuurstofremmend scherm niet toegepast mogen worden.
– het gebruik van verzinkt stalen leidingen en fittings in combinatie met andere metalen is af te raden wegens gevaar voor corrosie;
– het materiaal mag niet vervormen onder invloed van de tempera-tuur;
– ladingsverliezen (weerstanden in het leidingennet) moet men tot het minimum beperken (juiste nominale diameters).
1 Meer informatie vind je in hoofdstuk “Toegepaste wetenschappen”.
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
8
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
Overzicht bruikbare buismaterialen2
Bruikbare buismaterialen
Aanbevelingen
Staal - Schroefbare buizen volgens de norm NBN A 25-103 + EN 10 224
- Lasbare buizen volgens norm NBN A 25-104 + EN 10 224 + EN 10 208-1
- Dunwandige buizen, met BUtgb-goedkeuring (ATG) + EN 10 305-3
Koper- Buizen volgens de norm NBN P 12-101 +
EN 1057 en pr EN 12 735-1
Kunststof - Buizen met zuurstofdiffusiescherm, met
Butgb-goedkeuring (ATG) + NBN T 42-003
Roestvaststaal (= RVS)
- Kwaliteiten 304, 304L, 316, 316L, of 316Ti, volgens AISI (American Iron and Steel Institute) austenitisch staal
- NBN EN 10 088- Buizen volgens EN 10 305
Bron: Georg Fischer
Bron: Wieland
Bron: WTH vloerverwarming
2 Meer informatie vind je in het boekdeel “Buismaterialen, dichtingen en bevestigingsmaterialen”.
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
9
Enige voorafgaande verklaringen omtrent veel gebruikte begrippen bij het specificeren van buizen zijn hier wel op hun plaats:
– buitendiameter (mm)Meestal aangeduid als “D” (ook nog Du of OD outside diameter). Deze is de meest gebruikte maat voor het aanduiden van buizen. Eenheid mm.
– binnendiameter (mm)Meestal aangeduid met “d” (ook Di of ID inside diameter) is geen ge-standaardiseerde waarde. Eenheid mm.
– nominale diameter (dimensieloos)Meestal aangeduid als “DN” (ook nog NW, ND) is een onbenoemd getal dat op elkaar passende leidingonderdelen (buis, fittings, kranen) kenmerkt. De nominale diameter benadert de binnendiameter (in mm) van de leiding.
– wanddikteGestandaardiseerde waarde, meestal weergegeven als “s” (soms ook “e”).
Opm.: om de leidingen te verbinden kiest men een bepaalde tech-niek. Indien men hulpstukken nodig heeft (bv.: perskoppelingen), dan gebruikt men alle onderdelen van één merk, één bepaald sys-teem met de juiste gereedschappen.
1.2 Het uitzetten van leidingen
1.2.1 Lineaire uitzettingscoëfficiënt (αl )
Inleiding
De uitzetting per meter bij een temperatuurverschil van 1 Kelvin (1 K) is de lineaire uitzettingscoëfficiënt.
Symbool αl (alfa) en als eenheid mm per m per Kelvin ( mm / (m · K)).
Verschillende materialen hebben een verschillend lineaire uitzettings-coëfficiënt. bv.: een meerlagenleiding, koperen leiding, roestvast-staal…
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
Bron: Thomas De Jongh
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
10
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
Met tabel bepalen
Uitzettingscoëfficiënt αl van enkele buismaterialen Verbindingsmethode 3
Materiaal mm / (m • K) K-1
Staal 0,012 1,2 · 10-5 Klemfitting, schroeven, persen, lassen
Roestvaststaal 0,017 1,7 · 10-5 Klemfitting, solderen, persen, (lassen)
Koper 0,017 1,7 · 10-5 Klemfitting, solderen, persen, steekfitting
Meerlagenbuis 0,025 2,5 · 10-5 Klemfitting, persen, steekfitting
PVC-C 0,065 6,5 · 10-5 Klemfitting, lijmen, steekfitting, (schroeven)
PB 0,13 1,3 · 10-4 Klemfitting, polyfusie (= moflassen), steekfitting
PE-X 0,14 - 0,20 1,4 · 10-4 - 2,0 · 10-4 Klemfitting, persen, steekfitting
PP-R/PP-C 0,15 - 0,18 1,5 · 10-4 - 1,8 · 10-4 (Klemfitting), polyfusie (= moflassen), persen
Opm.: gegevens kunnen verschillen per fabrikant.
“Voor zeer grote getallen wordt de wetenschappelijke notatie vaak gebruikt om een benadering van het weer te geven getal te maken. Een getal als 123.456.789.012.345 wordt dan bijvoorbeeld weergegeven als 1,23 · 1014. De afwijking van het werkelijke getal is in het gegeven voorbeeld kleiner dan een half procent. Indien de wetenschappelijke notatie wordt gebruikt om zeer kleine getallen weer te geven, wordt als exponent een negatief getal gebruikt. Bijvoorbeeld: 0,000000000000345 kan worden geschre-ven als 3,45 · 10-13 .” (Bron: WIKIPEDIA)
Met grafiek bepalen
0,0
12
0,0
17
0,0
17
0,0
25
0,0
65
0,1
30
0,1
40
0,1
50
0,1
80
-0,01
0,02
0,05
0,08
0,11
0,14
0,17
0,2
Grafische voorstelling lineaire uitzettingscoëfficiënt
staal
rvs
koper
meerlagenbuis
PVC-C
PB
PE-X
PP-R
PP-C
�l
3 Meer informatie vind je in het boekdeel “Buismaterialen, dichtingen en bevestigingsmaterialen”.
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
11
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
1.2.2 De verlenging (Δl)InleidingLeidingen van staal, koper, roestvaststaal en kunststof zetten uit bij verwarming in hun lengterichting of axiale richting, dit noemt men de verlenging (Δl), de uitzetting.Men houdt rekening met de lengteverschillen die gaan optreden bij verandering van temperatuur bij een vrije (glijdende) opstelling.
Analytisch bepalen (berekenen)Wanneer we volgende formule toepassen kunnen we de verlenging van een leiding bepalen.Δl = l · αl · ΔΤ waarin: Δl = de verlenging in mml = de lengte van de leiding in mαl = lineaire uitzettingscoëfficiënt in mm / (m · K)Δθ = ΔΤ = temperatuurverschil in K
Voorbeeld 1 Voorbeeld 2
Koper: αl = 0,017 mm / (m · K) Kunststof PP-R: αl = 0,15 mm / (m · K)
Lengte l = 10 m Lengte l = 10 m
Δθ = ΔΤ = 50 K Δθ = ΔΤ = 50 K
Δl = l · αl · ΔΤ Δl = l · αl · ΔΤ
Δl = 10 x 0,017 x 50 = 8,5 mm Δl = 10 x 0,15 x 50 = 75 mm
Lineaire uitzettingscoëfficiënt in mm / (m · K)
0,012
0,017
0,017
0,025
0,065
0,130
0,140
0,150
0,180
00,050,10,150,20,25
staal
koper
rvs
meerlagen buis
PVC-C
PB
PE-X
PP-R
PP-C
buis
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
12
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
Met tabel bepalenDe tabel geeft de verlenging (Δl) aan in mm per meter bij de overeen-komstige temperatuurverschillen.
Buismateriaal per meter
Temperatuurverschil ΔT in K
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Staal 0,12 0,24 0,36 0,48 0,60 0,72 0,84 0,96 1,08 1,20
RVS 0,17 0,34 0,51 0,68 0,85 1,02 1,19 1,36 1,53 1,70
Koper 0,17 0,34 0,51 0,68 0,85 1,02 1,19 1,36 1,53 1,70
Meerlagenbuis 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25 2,50
PVC-C 0,65 1,30 1,95 2,60 3,25 3,90 4,55 5,20 5,85 6,50
PB 1,30 2,60 3,90 5,20 6,50 7,80 9,10 10,40 11,70 13,00
PE-X 1,40 2,80 4,20 5,60 7,00 8,40 9,80 11,20 12,60 14,00
PP-R 1,50 3,00 4,50 6,00 7,50 9,00 10,50 12,00 13,50 15,00
PP-C 1,80 3,60 5,40 7,20 9,00 10,80 12,60 14,40 16,20 18,00
Opm.: gegevens kunnen verschillen per fabrikant.
Met grafiek bepalen
Verlenging bij verschillende buismaterialen per m
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
temperatuurverschil in K
ve
rle
ng
ing
in
mm
PP-C
PP-R
PE-X
PB
PVC-C
meerlagenbuis
koper
rvs
staal
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
13
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
1.3 Opvangen van de verlengingAls door buizen warm water stroomt, zullen deze buizen uitzettenof krimpen, afhankelijk van de temperatuur en de materiaalsoort.
Deze gegevens zijn terug te vinden in de tabellen met de uitzettings-coëfficiënt4.
De verlenging kan opgevangen worden door:– de juiste leidingaanleg,– het plaatsen van expansiebochten,– het plaatsen van compensatoren,– de leidingen vast te bevestigen (starre beugeling).
1.3.1 ExpansiebochtenDoel en beschrijvingDe uitzetting van de leidingen in axiale richting wordt door de veer-kracht (elasticiteit) van de bocht opgevangen (= buigbeen BB).
De bocht wordt geplooid uit één stuk of er wordt gebruik gemaakt van bochten (lassen, persen, solderen). De lasbochten worden toegepast bij leidingen met een grotere diameter dan DN 32.
De beugels (vast punt VP en glijdende bevestiging GB) zorgen er-voor dat de buis in de juiste richting beweegt.
Uitvoeringen
- L-vormig uit buis gebogen
Bron: Thomas De Jongh
4 Meer informatie vind je in hoofdstuk “Toegepaste wetenschappen”.
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
14
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
Bron: Thomas De Jongh
Bron: Thomas De Jongh
– Z-vormig uit buis gebogen
– T-vormig
– Lus of U-vormige expansiebocht uit buis gebogen – U-vormige expansiebocht: o uit fittings vervaardigd, o gelaste of gesoldeerde constructie,
Bron: Thomas De Jongh
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
15
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
o opgenomen in de leidingaanleg.
De grootte van de expansiebocht (buigbeenlengte x breedte) hangt af van de verlenging van het gedeelte tussen de twee vaste punten (VP) die door de bocht moet opgevangen worden.Deze kan bepaald worden aan de hand van een tabel, grafiek ofwel door berekenen (analytisch).
Bron: Thomas De Jongh
Bron: Thomas De Jongh
Verklaring:- 1 = goed- 2 = slecht- 3 = beter
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
16
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
De materiaalconstante (c)De materiaalconstante is een getal, eigen aan de materiaalsoort en heeft een relatie met de elasticiteitsmodulus5.
Richtwaarden
Materiaalconstante (c )
Enkele bocht , Z-bocht, t-stuk (= 90°) Dubbele bocht / U-bocht (= 180°)
staal koper rvsmeerl.buis
PE-X PB PP-R PP staal koper rvsmeerl.buis
PE-X PB PP-R PP
45 61 45 33 27 10 30 30 25 32 25 33 27 10 30 30
Bepalen van de expansiebochtOm de expansiebocht te maken moet je bepalen:- de verlenging (Δl),- de minimumlengte van het buigbeen (BB),- de breedte van de expansiebocht (A min).
a. De verlenging Δl= de totale uitzetting
Ë berekening:Δl = l · αl · ΔΤ
waarin: Δl = de verlenging in mm l = de lengte van de leiding of totale lengte tussen de vaste punten
in mαl = lineaire uitzettingscoëfficiënt in mm / (m · K)ΔΤ = temperatuurverschil in K
Ë met tabel:
Verlenging in mm/m voor verschillende buismaterialen
BuismateriaalTemperatuurverschil in K
10 20 30 40 50 60 70 80
PP-R 1,5 3 4,5 6 7,5 9 10,5 12
PE-X 1,4 2,8 4,2 5,6 7 8,4 9,8 11,2
Meerlagenbuis 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2
Koper 0,17 0,34 0,51 0,68 0,85 1,02 1,19 1,36
RVS 0,17 0,32 0,48 0,64 0,8 0,96 1,12 1,28
Staal 0,12 0,24 0,36 0,48 0,6 0,72 0,84 0,96
5 Meer informatie vind je in hoofdstuk “Toegepaste wetenschappen”.
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
17
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
Ë met grafiek:
b. De minimumlengte buigbeen BB= deel van expansiebocht
Ë berekening:BB = c · √⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯
waarin: BB = min. lengte buigbeen in mmc = constante, afhankelijk van het materiaalD = buisdiameter in mmΔl = de verlenging in mm
Ë met tabel:
Lengte buigbeen in mm voor verschillende buismaterialen DN 25
BuismateriaalVerlenging in mm
10 20 30 40 50 60 70 80
Meerlagenbuis 590 835 1 022 1 181 1 320 1 446 1 562 1 670
PP-R 537 759 930 1 073 1 200 1 315 1 420 1 518
Koper 535 757 927 1 071 1 197 1 312 1 417 1 515
PE-X 483 683 837 966 1 080 1 183 1 278 1 366
Staal 459 649 795 918 1 026 1 124 1 214 1 298
RVS 418 592 725 837 935 1 025 1 107 1 183
Verlenging voor verschillende buismaterialen
0
2,5
5
7,5
10
0 10 20 30 40 50 60 70
temperatuurverschil K
ve
rle
ng
ing
m
m/m
PP-R
PE-X
meerlagenbuis
koper
rvs
staal
D · Δl
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
18
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
Ë met grafiek:
c. Breedte van het expansiebocht Amin
Ë berekening:Amin = 2 · Δl + Ds
waarin : Amin = min. breedte expansiebocht in mm Δl = de verlenging in mm Ds = min. 150 mm (veiligheidsafstand)
Ë met tabel:
Minimum breedte expansiebocht voor verschillende buismaterialen DN 25
BuismateriaalVerlenging in mm
10 20 30 40 50 60 70 80
PP-R 153 156 159 162 165 168 171 174
PE-X 153 156 158 161 164 167 170 172
Meerlagenbuis 151 151 152 152 153 153 154 154
Koper 150 151 151 151 152 152 153 153
RVS 150 151 151 151 152 152 152 152
Staal 150 150 151 151 151 151 152 152
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
19
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
Ë met grafiek:
Praktisch voorbeeld 1Bepaal de buigbeenlengte voor meerlagenbuis PE-X/Al/PE-X met een lengte van 10 m, een temperatuurstijging van 20 °C naar 60 °C en een diameter van 26 x 3 mm.De materiaalafhankelijke constante (c) bedraagt 33.
Met behulp van tabel, diagram of volgende formules kan de minimale lengte van het buigbeen berekend worden.
Bron: Thomas De Jongh
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
20
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
a. De verlenging Δl (mm) = de totale uitzetting van de buislengte
Ë berekening:Δl = l · αl · ΔΤ
waarin:l = 10 mαl = 0,025 mm / (m · K)Δθ = ΔΤ = 40 K (= 60 °C – 20 °C)Δl = 10 · 0,025 · 40 = 10 mm
Ë met tabel:
Meerlagenbuis: PE-X/Al/PE-X
TemperatuurverschilΔΤ in K
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
VerlengingΔl (mm)
2,5 5,0 7,5 10,0 12,5 15,0 17,5 20,0 22,5 25,0
Ë met grafiek:
b. De minimumlengte van het buigbeen BB in mm
Ë berekening:BB = c · √⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯
waarin: c = 33 D = 26 mm Δl = 10 mmBB = 33 · √⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ ⎯ = 532,1 mm
Lineaire uitzetting PE-X/Al/PE-X
0
5
10
15
20
25
30
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
temperatuurverschil in K
ve
rle
ng
ing
in
mm
10 m
D · Δl
26 · 10
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
21
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
Ë met tabel:
Meerlagenbuis PE-X/Al/PE-X Ø 26 x 3 mm
Verlenging in mm 10 20 30 40 50 60 70 80
Lengte buigbeen in mm 532 752 922 1 064 1 190 1 303 1 408 1 505
Ë met grafiek:
c. Breedte van de expansiebocht Amin
Ë berekening:Amin = 2 · Δl + Dswaarin : Δl = de verlenging in mm Ds = 150 mm Amin = 2 · 10 + 150Amin = 170 mm
Ë met tabel:
Min. breedte expansiebocht voor meerlagenbuis PE-X/Al/PE-X
BuismateriaalVerlenging in mm
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Ø 26 x 3 mm 150 170 190 210 230 250 270 290 310
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
22
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
Ë met grafiek:
Voor buizen met een diameter groter dan 32 mm moeten bochtfittings worden toegepast.
Montage van een expansiebocht Expansiebochten kunnen enkel verlenging in lengterichting opvangen. Daarom moet er aan beide zijden beugels geplaatst worden zodat de buis kan verschuiven.
In praktijk, om een goede werking van een expansiebocht te verkrijgen, wordt die gemonteerd met een voorspanning (bv.: d.m.v. een houten wig, die na montage verwijderd wordt).
Dit betekent dat de expansiebocht, in koude toestand, zoveel naar bui-ten wordt uitgetrokken gelijk aan de verlenging (Δl) van het gedeelte tussen de twee vaste punten (VP) in normaal-regime-toestand.
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
23
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
Opmerking: – bij normale werking (regimetoestand) is de spanning op de expan-
siebocht “nul”;– bij montage eerst de vaste punten (VP) vastzetten en dan expansie-
bocht monteren.
1.3.2 Axiale compensatoren Doel en beschrijving
Wordt gebruikt om de uitzetting van de leidingen op te vangen waar de plaats te beperkt is voor een expansiebocht of omwille van het uitzicht. Bestaat uit een expansiestuk met aan weerszijden een buiseinde vast-gemaakt met draad (kleine diameters) en zonder draad (lassen) of flenzen (demonteerbaar) bij grotere diameters.
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
24
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
UitvoeringenNaargelang de buisdiameters zijn de buiseinden al of niet voorzien van in- of uitwendige schroefdraad, laseinden of met flenzen.
Het expansiestuk kan uit verschillende materialen bestaan: Ë met rubber of kunststof gedeelte:– voordeel: kan trillingen opnemen,– nadeel: niet bestand tegen hoge temperaturen, kwetsbaar in ge-
bruik.
Ë met metalen gedeelte:– voordeel: bestand tegen hoge temperaturen en drukken.
Bron: PSC
Bron: PSC
Bron: Inter metalflex
Bron: PSC
Bron: WICU
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
25
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
Montage van een axiale compensatorZoals bij een expansiebocht worden die gemonteerd met een voor-spanning om geen extra belasting te krijgen in regime (normale wer-kings-) toestand.
Om de montage te vereenvoudigen zijn kleine compensatoren vaak voorgespannen door een veer, die pas na montage van de compensa-tor tussen de leiding mag worden verwijderd.
De compensator wordt zo gemonteerd, dat het gewicht van de buis de compensator niet indrukt (plaatsen vast punt).
1.3.3 Starre beugeling
Deze methode komt meestal voor bij inbouwleidingen.Ze bestaat erin de leiding zodanig te klemmen zodat optredende axi-ale krachten (krachten in de lengterichting), veroorzaakt door de ther-mische uitzetting in het materiaal, worden geabsorbeerd zonder dat de leiding kan knikken. De krachten die nodig zijn om de uitzetting van een kunststofbuis te verhinderen, zijn veel kleiner dan de krachten voor een zelfde stalen buis (dit is dankzij de relatief lage elasticiteitsmodu-lus6 van kunststoffen).
Het vastklemmen in de vloer gebeurt bv. door de leiding een “S” bocht te laten maken, net vóór de aansluiting naar de radiator of de collec-tor.
Bron: Thomas De Jongh
6 Meer informatie vind je in hoofdstuk “Toegepaste wetenschappen”.
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
26
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
Deze methode is zeker af te raden als standaardoplossing voor geëx-trudeerde7 buisleidingen, aangezien grote spanningen in de buiswand kunnen ontstaan, die de maximale toelaatbare druk en/of trekspan-ning van het materiaal kunnen overschrijden, of die bij sterke tempera-tuurschommelingen materiaalmoeheid kunnen veroorzaken.
Deze toepassing wordt wel gebruikt bij ingewerkte buizen om te voor-komen dat leidingen de radiatoren of collectoren van de wand afruk-ken.
1.4 Bevestigen van leidingen
1.4.1 InleidingBuisbevestigingen (beugels, ophangstroppen…) hebben twee func-ties:– het leidingennet te dragen;– de uitzetting door temperatuursveranderingen tijdens de werking
eventueel in de gewenste richting te sturen.
Beugels worden vervaardigd in verschillende soorten van metalen, met of zonder kunststof inlage, en ook in kuststof. Afhankelijk van de toepassing zal men de juiste beugel kiezen.
Bevestigen van leidingen kan gebeuren:– glijdende bevestiging (GB), axiale geleiding: op deze plaats laten
we de verplaatsing toe: o vaste ophanging met bewegingsmogelijkheid in de beugel; o vrije ophanging zonder bewegingsmogelijkheid in de beugel (bv.:
tegen de wand, aan draadstang); o vrije ophanging met bewegingsmogelijkheid (bv.: beugel met ko-
gelgewricht); o ophanging met aangepaste glijbeugels.– vast punt (VP), starre punt: op dit punt verhinderen we de verplaat-
sing.
Deze mogelijkheden worden hieronder verder besproken.
Bron: Thomas De Jongh
Bron: René Onkelinx
Bron: Flamco7 Productieproces voor kunststofleidingen
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
27
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
1.4.2 Plaatsen van glijdende bevestiging (GB)
Inleiding
Deze beugels dienen om de buis te ondersteunen en in combinatie met de vaste punten te zorgen dat de lineaire uitzetting van de buis op de juiste plaats wordt opgenomen.
Voor leidingen met kleinere diameters kunnen in de handel gebruike-lijke bevestigingen toegepast worden zoals beugels in staal (eventueel met beschermende laag), koperlegering, zamak8, aluminium, kunst-stof. Het materiaal van de beugels zal zo zijn dat ze de buitenwand van de buis niet beschadigen, noch mechanisch noch door elektro-lyse8 (corrosie door gebruik van verschillende metalen in contact met vocht).
Voor de geluidsisolatie moeten geïsoleerde buisbeugels worden ge-bruikt die voorzien zijn aan de binnenzijde van een inlegband uit een kunststof of rubber.
Buis met grotere diameters worden aan het plafond opgehangen met tussenplaatsing van draadstangen, geperforeerde bevestigingsband of met aangepaste bevestigingen.
Bron: Thomas De Jongh
8 Meer informatie vind je in hoofdstuk “Toegepaste wetenschappen”.
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
28
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
De keuze van het materiaal van de beugels hangt af van het materiaal en de diameter van de leiding.
Enkele voorbeelden:
Bron: Rofix (dubbele sadaro)
Bron: Rofix (enkele beugel)
Bron: Flamco (enkele klikbeugel)
Bron: Rofix (enkele beugel)
Bron: Rofix (dubbele buisbeugel)
Bron: Rofix (kunststofbeugel 1)
Bron: Rofix (kunststofbeugel 2)
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
29
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
De afstanden van de glijdende bevestigingspunten zijn afhankelijk van:– basismateriaal van de buis: koper, kunststof, staal…– vloeistoftemperatuur,– bekleding van de buis: met isolatie en/of mechanische bescher-
ming.
Vaste ophanging met bewegingsmogelijkheid in de beugelDe bewegingen van de buis worden opgevangen door het schuiven door de beugel. Deze bewegingen moeten zeer beperkt blijven:– beschadigen van de buis,– voorkomen van geluiden.
De beugel kan op verschillende manieren bevestigd worden aan de wand of het plafond:– met draadstang,– met montageprofielen,– schroefbevestiging met plug,– …
Bron: René Onkelinx
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
30
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
Vrije ophanging zonder bewegingsmogelijkheid in de beugelBij deze reeks van beugels worden de bewegingen van de buis opge-vangen door de bevestiging. De beugels met vaste bevestiging kunnen hier toegepast worden in een vrije ophanging.
Bv.:– aan draadstang,– met montageband.
De beweging van de buis wordt hier opgevangen door de vrije ophan-ging.
Vrije ophanging met bewegingsmogelijkheidIndien de buis toch een bepaalde bewegingsvrijheid nodig heeft, kan men ook gebruik maken van beugels die voorzien zijn van een schar-nierpunt.
Bv.:– beugel met kogelgewricht.
Bron: Müpro
Bron: René Onkelinx
Bron: Flamco
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
31
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
Ophanging met aangepaste beugelsDeze speciaal uitgeruste beugels hebben in de constructie een bewe-gingsmogelijkheid, terwijl de beugel toch de nodige steun geeft aan de leiding. Afhankelijk van de uitvoering kan deze voorzien zijn van een glijblok, eventueel ook van een geluidsdemping.
1.4.3 Plaatsen van vaste punten (VP)
InleidingIn dit geval zijn de bevestigingen vast zodat de buis niet kan verschui-ven in de bevestigingen. Afhankelijk van de uitvoering kan deze voor-zien zijn van een geluidsdemping.
Het is aangewezen om vaste punten te gebruiken om buisbewegingen op te vangen bij verandering van richting (T of knie), bij reducties, in de nabijheid van radiatoren, meters, kleppen…
Bron: Müpro Bron: Müpro
Bron: Müpro Bron: Flamco
Bron: Müpro
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
32
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
De minimumlengte om de uitzetting op te vangen in geval van rich-tingswijziging kan (en moet) worden bepaald (lengte buigbeen = BB).
Bron: Thomas De Jongh Bron: Thomas De Jongh
Bron: Thomas De Jongh Bron: Thomas De Jongh
Bron: Thomas De Jongh Bron: Thomas De Jongh
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
33
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
1.4.4 Bepalen van de beugelafstandenDe afstanden van de buisbeugels kan worden bepaald uit tabellen. Onderstaande tabel geeft richtlijnen van beugelafstanden voor stalen buis, koperen buis, roestvaststalen buis, dunwandige stalen buizen.
Praktische algemene regel • Stalen leidingen, precisieleidingen en koperen leidingen:Voor verticale bevestiging: minstens 2 per verdiepingshoogte.
Richtlijnen beugelafstanden
Nominale diameter van de buis (DN)
Maximum beugelafstand voor stalen leidingen in cm, volgens pr NBN 30 006
DN ≤ 15 100
15 < DN ≤ 40 200
40 < DN ≤ 100 300
100 < DN ≤ 150 400
Buitendiameter van de buis (in mm)
Maximum beugelafstand in cm voor koperen leidingen
Horizontaal Verticaal
12 100 150
15 120 180
18 150 220
22 180 240
28 180 240
• Kunststofbuizen:zie ook EN 12 108 en TV 207 (WTCB).Onderstaande tabel geeft een richtlijn voor de beugelafstand van kunststofleidingen voor verschillende temperaturen.
Buitendiameter van de buis (in mm)
Beugelafstand voor kunststofleidingen in cm, volgens EN 12 108
Koud water Warm water
D ≤ 16 75 40
16 < D ≤ 20 80 50
20 < D ≤ 25 85 60
25 < D ≤ 32 100 65
32 < D ≤ 40 110 80
40 < D ≤ 50 125 100
50 < D ≤ 63 140 120
63 < D ≤ 75 150 130
75 < D ≤ 90 165 145
90 < D ≤ 110 190 160
Voor verticale leidingen moet de afstand vermenigvuldigd worden met 1,3.
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
34
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
De beugels zijn minimum 0,2 m verwijderd van hulpstukken.Men dient rekening te houden met de lengte van het buigbeen (zie verder).Voor vloeistoffen of gassen met een massadichtheid (ρ) groter dan 1 000 kg/m3 dient volgende correctiefactor te worden toegepast.
Massadichtheid ρ (kg/m3) Factor
1 250 0,90
1 500 0,83
1 750 0,77
2 000 0,70
1.5 Monteren en bevestigen
1.5.1 De aanleg van leidingenDe leidingen van een cv-installatie worden zoveel mogelijk binnens-huis geplaatst (warmteverliezen) en zo weinig mogelijk zichtbaar (es-thetisch). Daarom worden ze in kokers, de muren, vloeren, plafonds, kasten of achter gordijnen gemonteerd.
Hierbij moeten we erop letten dat de leidingen enigszins vrij kunnen bewegen, daar ze bij het verwarmen uitzetten en bij het afkoelen krim-pen. Het leidingennet moet zodanig zijn uitgevoerd dat de uitzetting kan worden opgevangen om geluidshinder, beschadiging en nadelige vervorming (losrukken, dichtknijpen…) van het leidingennet te vermij-den.
Bij de aanleg van de leidingen is een eerste vereiste de leidingen juist te monteren zodat de lucht goed kan verwijderd worden.
Als de stromingsrichting verandert van horizontaal naar verticaal be-neden, zal de lucht zich bij deze overgang verzamelen, indien de wa-tersnelheid niet te hoog is. Hier moet dus ontlucht worden!
Bron: Thomas De Jongh
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
35
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
In de meeste gevallen is de watersnelheid echter hoger en zullen de luchtbellen meegenomen worden met de waterstroom. In deze gevallen zal de ontluchter op deze plaats enkel werkzaam zijn tij-dens stilstand van het water.
Opgelet: bij het ontluchten van luchtpotten, met een verlengde ont-luchter, gaat men eerst water spuien, daarna de lucht en dan terug water. Pas dan is de luchtpot ontlucht.
Bron: Thomas De Jongh
Bron: GTI Mortsel
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
36
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
Bron: Thomas De Jongh
Bron: GTI Mortsel
Bron: GTI Mortsel
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
37
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
1.5.2 Opgebouwde leidingenGunstige buismontageDe lengtetoename (en -afname) van de buisleidingen wordt opgevan-gen via uitzettingsmogelijkheden en de elasticiteit van het buisleiding-net door korte leidingen en voldoende bochten te gebruiken.
Doorheen vloeren of wanden door gebruik te maken van mantelbuizen (doorvoerbuizen) waarin de buis vrij kan bewegen en te beschermen tegen corrosie. De mantelbuizen zullen 1 cm door de afgewerkte mu-ren en de plafonds steken en minimum 2 cm door de bovenzijde van de afgewerkte vloeren. De binnendiameter van de mantelbuis moet een voldoende grootte hebben zodat de te monteren buis de mantel-buis niet raakt (noch warmte-, noch lawaai-overdracht).
Verklaring :– 1 = wand, muur– 2 = mantelbuis (eventueel op te vullen met plastische stof)– 3 = leiding
Een juiste keuze en toepassing van vaste en glijdende bevesti-gingen• Buizen in gepaste kanalen leggen (kabelgoten, U-vormige profielen,
enz.).
• De glijdende bevestigingen (GB) moeten zodanig worden geplaatst dat zij tijdens het in bedrijf nemen niet ongewild als starre punten fungeren.
• In principe mag een recht buisstuk zonder aftakking en zonder uit-zettingscompensator slechts voorzien worden van één vast punt.
• Bij lange buisstukken is het aangeraden om dit vast punt in het mid-den van de lengte te voorzien, zodat de uitzetting in twee richtingen geleid en opgevangen wordt.
• De aansluitleiding tot de verwarmingslichamen mag niet te kort en te strak zijn.
Bron: Thomas De Jongh
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
38
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
Bron: Thomas De Jongh
Bron: Thomas De Jongh
Bron: Thomas De Jongh
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
39
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
Uitzettingscompensatie Bv.: door uitzettinglussen of axiale compensator.
Om de temperatuursverandering op te vangen, moet een lengte-uit-zetting in acht genomen worden. Ieder buisleidingstuk moet voldoen-de vrij kunnen uitzetten.
Tussen twee vaste punten moet een vrije uitzettingsmogelijkheid voor-zien worden d.m.v. een richtingsverandering van de leiding ofwel door een axiale compensator voor het opvangen van de uitzetting.
Bron: Thomas De Jongh
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
40
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
1.5.3 Brandmoffen/compartimentering Kunststofbuizen zijn brandbaar. Ze verspreiden via hun oppervlak het vuur, ze verweken en smelten weg.
Hierdoor ontstaan openingen in de wand of vloer op de plaatsen van buisdoorgangen waardoor het vuur en de rook zich naar de aanpa-lende lokalen kunnen verspreiden. Bij elke doorgang van een leiding door een eventueel aanwezige brand-compartimentering (vloer of muur) wordt, overeenkomstig de norm NBN 713-020, gebruik gemaakt van branddovende doorgangshulzen. De tussenruimte is voorzien van een chemisch product dat, bij brand, de eigenschap heeft in elkaar te vloeien en de doorvoeropening dicht te smelten en de buisdoorgang vuurbestendig en rook- en gasdicht afsluit.
Verklaring:– 1: brandwerende wikkelband voor niet-brandbare buizen (zet uit en
sluit af)– 2: brandwerende manchet voor brandbare buizen (het brandwerend
product zal de kunststofbuis dichtknijpen bij brand)– 3: universeel product voor kabels en buizen
1
2 3
Bron: Curaflam
Bron: Curaflam Bron: Curaflam
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
41
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
1.5.4 Ingewerkte zachte leidingenOnder deze leidingen verstaan we alle kunststofleidingen, zachte ko-peren buizen, meerlagenbuizen, m.a.w.: alle buizen die afgerold wor-den en onder dekvloer of in een wand bevestigd worden.
Tijdens de aanleg van deze systemen zal men erop toezien de buizen zodanig vast te maken, dat de verwarmingstoestellen niet verschuiven op hun houders en dat de buizen niet loskomen uit de klemverbin-ding.
Men kan best niet teveel “uitzetbochten” maken door de leiding slinge-rend aan te leggen. Hierdoor wordt de buislengte vergroot, en zodus ook de verlenging/verkorting.
Een betere oplossing is om zo kort mogelijk naar de toestellen te gaan, en net voor de aansluiting een dubbele bocht (”Z”-bocht) te maken. Op deze plaatsen moet de leiding oordeelkundig bevestigd worden: zo ontstaat er een vast punt. De lineaire uitzetting en krimp van de buis worden in het materiaal opgevangen.
Bron: René Onkelinx
Bron: Thomas De Jongh
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
42
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
Na een eerste keer opwarmen kunnen kunststofbuizen krimpen, tot maximaal 3 % volgens DIN 16 892 (= 3 cm op 100 cm buis). Om krimp9 bij kunststofbuizen te verminderen bij de eerste opwarming krijgen sommige buizen een nabehandeling en kan de krimp beperkt worden tot 0,5 %. Met deze krimp moet men rekening houden tijdens de aan-leg van de leidingen om te voorkomen dat de ingewerkte leidingen te grote trekspanningen opwekken aan collectoren en radiatoren.
Tijdens herstellingen aan deze leidingen moet men er dan ook reke-ning mee houden dat deze leidingen in de vloer kunnen “wegspringen, in de mantelbuis springen” bij het loskoppelen van de leidingen aan de collector.
Onder de ingewerkte leidingen zal men best een isolatielaag voorzien, of men maakt gebruik van reeds geïsoleerde leidingen. Dit om te voor-komen dat er te veel warmte-overdracht plaats vindt naar de onver-warmde ondergrond en om eventueel buisbeweging toe te laten.
Sommige fabrikanten verkiezen nog om een isolatielaag te voorzien rond de buis om de uitzetting/krimp op te vangen.
Buisgeleiding, -bevestiging en uitzetting in lengterichting Met enkele of dubbele plugklemmen, of met geperforeerde gegalva-niseerde stalen band worden de buizen op de ruwe betonvloer beves-tigd. De bevestigingen moeten direct bij de radiatoraansluiting om de 1,5 m buislengte en in bochten worden aangebracht.
Bron: Thomas De Jongh
9 Meer informatie vind je in hoofdstuk “Toegepaste wetenschappen”.
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
43
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
Buizen op de ruwe betonvloer
De buizen dienen indien mogelijk volgens rechte lijnen en evenwijdig aan de wanden te worden gemonteerd.
Door de vormstabiele metalen en meerlagen-buizen is in bochten geen extra geleiding noodzakelijk. Bij de flexibele kunststofbuizen kunnen buisgeleidingsbochten worden gebruikt bij verandering van richting.
1.5.5 Aansluitingen aan de collector/verdeler
Logische aansluiting, zodat de buizen niet moeten kruisen.
De totale breedte van de evenwijdig (parallel) lopende leidingen in-clusief buisisolatie mag niet groter zijn dan ongeveer 30 cm. Anders moet nog een combinatie van buizen op een afstand van minimum 20 cm worden aangebracht (stabiliteit van de dekvloer). In de directe omgeving van de verdeler mag hiervan worden afgeweken.
Bron: Thomas De Jongh
Bron: René Onkelinx
Bron: René Onkelinx
Bron: Frankische
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
44
Hoofdstuk 1: Leidingaanleg
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
45
Hoofdstuk 2: Hulpstukken bij buisaanleg
2 Hulpstukken bij buisaanlegHieronder vind je een selectie van hulpstukken, fittingen die gebruikt worden bij de leidingaanleg met verschillende materialen.
De stalen fittings zijn van het type met versterkte rand en stemmen overeen met NBN E 29-003.
Let wel : verzinkte stalen buizen mogen niet worden gelast of worden geplooid, wegens beschadiging van de zinklaag.
Elleboog, knie
Verklaring:– 1 = lasverbinding– 2 = schroefdraadverbinding– 3 = schroefdraadverbinding– 4 = persverbinding voor koper– 5 = persverbinding voor kunststof– 6 = soldeerverbinding– 7 = knelkoppeling– 8 = steekverbinding
Mofverbinding, manchon
Verklaring:– 1 = lasverbinding– 2 = schroefdraadverbinding– 3 = schroefdraadverbinding– 4 = persverbinding voor koper– 5 = persverbinding voor kunststof– 6 = soldeerverbinding– 7 = knelkoppeling– 8 = steekverbinding
Bron: DESCO
Bron: DESCO
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
46
Hoofdstuk 2: Hulpstukken bij buisaanleg
T-stuk, aftakking
Verklaring:– 1 =schroefdraadverbinding– 2 = schroefdraadverbinding– 3 = persverbinding koper– 4 = persverbinding kunststof– 5 = soldeerverbinding– 6 = knelverbinding– 7 = steekverbinding
Overgang naar schroefdraad
Verklaring:– 1 = soldeerverbinding– 2 = knelverbinding– 3 = steekverbinding– 4 = persverbinding dunwandig staal– 5 = persverbinding kunststof
Koppeling, raccord
Verklaring:– 1 = schroefdraadverbinding– 2 = schroefdraadverbinding– 3 = persverbinding, dunwandig staal– 4 = persverbinding, koper– 5 = soldeerverbinding
Bron: DESCO
Bron: DESCO
Bron: DESCO
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
47
Hoofdstuk 3: Gereedschappen bij leidingaanleg
3 Gereedschappen bij leidingaanlegHieronder vind je een selectie van gereedschappen, gebruikt bij lei-dingaanleg.
Voor kunststofbuizen
Voor stalen buizen Voor koperen buizen endunwandige stalen buizen
Indeling in lichte vrachtwagen
GereedschapskofferBron: Ulisch
Bron: GTI Mortsel
Bron: GTI Mortsel Bron: GTI Mortsel
Bron: Bott
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
48
Hoofdstuk 4: Toegepaste wetenschappen
4 Toegepaste wetenschappen4.1 Lengtematen
Alhoewel de meter de officiële eenheid is zijn verschillende decimale voorvoegsels mogelijk. De bekendste afgeleide zijn: km, hm, dam, dm, cm en mm.
In formules moet echter steeds een afstand herleid worden tot de meter! Anders kunnen we serieuze fouten maken.
Notatie Omzettingen
Veelvouden Kilometer km 1 000 m 1.103 m
Hectometer hm 100 m 1.102 m
Decameter dam 10 m 1.101 m
Eenheid Meter m 1 m
Delen Decimeter dm 0,1 m 1.10-1 m
Centimeter cm 0,01 m 1.10-2 m
Millimeter mm 0,001 m 1.10-3 m
4.2 MassadichtheidAls we een vloeistof, gas of vaste stof nemen en we bepalen het vo-lume en de massa, dan kunnen we de massadichtheid (= soortelijke massa, volumieke massa, absolute dichtheid) bepalen bij een bepaal-de temperatuur (ρ - Griekse kleine rho).
De definitie is eenvoudig:
massa mMassadichtheid = ρ = –––––––– = –––
volume V
In het SI-stelsel moeten we als kg en m3 als eenheden gebruiken. De kgeenheid van dichtheid is dus ––––. m3
gIn veel tabellen wordt ook nog met de oudere eenheid gewerkt, nl.–––. cm3
De dichtheid van zuiver water (ρwater), bij 4 °C bedraagt kg g1000 –––– of 1 ––– . m3 cm3
De dichtheid van lucht (ρlucht) bij 0 °C en 101 325 Pa bedraagt kg1,293 –––– . m3
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
49
In heel wat tabellen wordt ook gebruik gemaakt van de relatieve dichtheid (ð) = delta (soms wordt “d” gebruikt).
Relatieve dichtheid is de verhouding tussen de dichtheid van een stof (vaste stof, gas of vloeistof) en de dichtheid van een andere stof (re-ferentiestof) onder bepaalde voorwaarden die moeten gespecificeerd worden. Deze voorwaarden handelen over temperatuur en druk.
Eenvoudig gezegd: de relatieve dichtheid van een vloeistof (of vaste stof) is een aanduiding hoeveel keer een vloeistof “zwaarder” of “lich-ter” is dan water, of hoeveel keer een gas “zwaarder” of “lichter” is dan lucht. ρBij vloeistoffen en vaste stoffen: ð= –––––. ρwater
ρBij gassen: ð= –––––. ρlucht
Bij de relatieve dichtheid wordt geen eenheid gebruikt omdat de een-heden in teller en noemer tegen elkaar wegvallen.
Het soortelijk gewicht is een verouderde eenheid en geen afgeleide van het SI stelsel.
VergelijkingTegenwoordig wordt voornamelijk met (relatieve en absolute) dicht-heid gewerkt. Voor de volledigheid kunnen we het soortelijk gewicht van een vloei-stof, gas of vaste stof, als volgt definiëren:
gewicht G–––––––– = –––
volume V N
Als eenheid moeten we dan in het SI-stelsel –––– gebruiken. m3
In de praktijk wordt met “soortelijk gewicht” dikwijls verward met “massadichtheid” (cf. massa en gewicht). Het komt er dan op aan goed naar de gebruikte eenheid te kijken.
WatertemperatuurMassadichtheid
in kg/m3
Soortelijk gewichtin N/m3
0 °C 999,87 9 808,72
4 °C 1 000,00 9 810,00
50 °C 998,07 9 791,07
60 °C 983,24 9 743,69
70 °C 978,81 9 602,13
80 °C 972,83 9 543,47
90 °C 965,34 9 469,99
Hoofdstuk 4: Toegepaste wetenschappen
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
50
4.3 DrukHet kan zijn dat je wat druk voelt om dit boek te begrijpen. Maar wat bedoelen we dan met druk?In de fysica is het eenvoudig: zet een massa op een oppervlak en oe-fen er een kracht ten opzichte van dit oppervlak op uit.
In mensentaal: druk is de verhouding tussen de kracht op een massa en het oppervlak. Let wel, we spreken over een kracht. Dit betekent dat we voor de massa de kracht moeten berekenen.
Deze kracht kan afkomstig zijn van verschillende bronnen. Bv. de aan-trekkingskracht van de aarde, de uitzettingskracht door temperatuur-verschillen. FDefinitie van druk: p = –––– waarbij p de druk is, F de kracht en A de Aoppervlakte.Vermits de kracht uitgedrukt wordt in newton (N) en een oppervlakte Nin de SI-eenheden in m2, kunnen we de druk aangeven in –––– . Deze m2
eenheid noemen we de pascal of Pa.
Een massa van 1 kg neergezet op onze aarde betekent dus een kracht van 9,81 N. Dit is het gewicht van deze massa (F = m · g) waarbij m Ng = 9,81––––, (zie vroeger). Geplaatst op 1 m2 betekent dit 9,81 –––– s2 m2
of 9,81 Pa druk.
We spreken over:– de atmosferische druk: de omgevings(lucht)druk. Deze bedraagt on-
geveer 1 013 hPa en verandert naargelang het weertype.– de overdruk: de druk hoger dan de atmosferische druk;– de onderdruk: de druk lager dan de atmosferische druk;– de absolute druk: dit is de druk ten opzichte van het luchtledige met
een druk “0”.
Bron: Thomas De Jongh
Hoofdstuk 4: Toegepaste wetenschappen
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
51
Absolute druk = de overdruk (positief getal) + de atmosferische druk
Absolute druk = de onderdruk (negatief getal)) + de atmosferische druk
4.4 TemperatuurBij het bepalen van temperatuur had men in het verleden al snel door dat stoffen uitzetten bij temperatuurstijging en krimpen bij daling. Kwik bleek hierbij zowat ideaal omdat dit vloeibaar metaal heel gelijkmatig uitzet of krimpt bij temperatuurwisselingen.
Een kwikthermometer blijft dus tot op heden de standaard. Hierbij wordt 0 °C (Celsius) gelijkgesteld met het smeltpunt (of vriespunt) van zuiver water. 100 °C wordt per definitie gelijkgesteld met het kookpunt van ditzelfde zuiver water.
Let wel: deze cijfers zijn vastgelegd bij een normale luchtdruk. Bij een onderdruk zal het kookpunt lager liggen.
We kunnen zelfs water laten koken bij kamertemperatuur als we de druk maar voldoende verlagen. We kunnen eveneens ditzelfde water op veel hogere temperaturen laten koken, als we maar voor voldoende overdruk zorgen.
Bij het onderzoek naar een absoluut laagste temperatuur die te berei-ken is, moeten we toch even moeilijker doen.
Temperatuur heeft ook te maken met de mate waarin moleculen, of heel kleine deeltjes, trillen en door elkaar bewegen. De laagst moge-lijke temperatuur werd dan ook vastgesteld als diegene waarbij al deze deeltjes zouden stilliggen.
Dit noemt men het absolute nulpunt. Volgens heel wat experimenten en berekeningen, zou dit gebeuren bij ongeveer -273 °C. Dit absolute nulpunt noemt men dan ook 0 Kelvin. Of 0 K.
Dit wil dus zeggen dat het smeltpunt van water, 0 °C, gelijk gesteld kan worden met 273 K.
Als we verder 1 °C gelijkstellen aan 1 K, kunnen we stellen dat het kookpunt van water op 373 K komt. Of dat we een kamertemperatuur van 20 °C ook kunnen aflezen als 273 K + 20, of 293 K.
TemperatuurverschilWe noemen dit “delta” temperatuur. Het symbool wordt weergegeven door een klein driehoekje Δ (de Griekse hoofdletter delta). Bron: Thomas De Jongh
Hoofdstuk 4: Toegepaste wetenschappen
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
52
De temperatuur is de gemeten waarde van een bepaald lichaam. Om de temperatuur in °C aan te duiden gebruikt men het symbool θ (de Griekse hoofdletter têta) en met een grote letter T indien de tempera-tuur wordt uitgedrukt in Kelvin.
Verschillen tussen 2 temperaturen zijn uiteraard dezelfde ongeacht of ze zijn uitgedrukt in graden Celsius of in Kelvin.
Afspraken in deze cursus : • temperatuurverschil altijd in Kelvin• t: niet gebruiken• T: temperatuur in Kelvin• θ: temperatuur in °C
Voorbeeld aTemperatuur voorwerp 1 θ1 = 10 °CTemperatuur voorwerp 2 θ2 = 2 °CΔθ = θ1 - θ2
Δθ = 8 °C = ΔT = 8 K
Voorbeeld bTemperatuur voorwerp 1 θ1 = 10 °CTemperatuur voorwerp 2 θ2 = - 2 °CΔθ = θ1 - θ2 Δθ = 10 °C – (-2 °C)Δθ = 10 °C + 2 °CΔθ = 12 °C = ΔT = 12 K
4.5 DiffusieMoeilijk gezegd spreekt men van diffusie als verschillende stoffen zich door de beweging van de verschillende deeltjes langzaam onder el-kaar gaan mengen (brownbeweging voor wie er meer wil over weten).
Als we bijvoorbeeld een gaslek hebben dan zal het ontsnapte aard-gas (voornamelijk methaan) zich geleidelijk mengen met de lucht. Weliswaar zal het lichtere gas zich bovenaan bevinden, maar toch is er geen duidelijke scheidingslijn.
Gasdeeltjes worden voortdurend weggebotst, zoals de ballen van een flipperkast.
De opgeloste lucht (gas) in een vloeistof is ook afhankelijk van de druk: open maar eens een fles spuitwater! De gasbellen komen snel vrij (de druk boven de vloeistofoppervlakte verlaagt) en de fles bruist over.
Hoofdstuk 4: Toegepaste wetenschappen
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
53
Het probleem wordt ingewikkelder als er tussen bijv. een vloeistof en een gas (water en lucht) een scheiding is die op het eerste zicht ‘wa-ter- en luchtdicht’ is. Deze wand (bv.: een buis, een membraan van een expansievat) bestaat ook uit deeltjes, die goed vast zitten als vaste stof, maar waartussen openingen zijn.
Tussen deze openingen geraken geregeld eenzame deeltjes van beide stoffen die de cohesie- en adhesiekrachten overwinnen. Maar ver-mits de bewegingen van de luchtdeeltjes veel sterker is dan deze van de waterdeeltjes zal de beweging vooral in de richting van het water, doorheen de scheidingswand (buis) verlopen.
Diffusie is een onderdeel van permeatie10 (doordringbaarheid).
Het water neemt dus voortdurend lucht op, zelfs doorheen een buiswand. Daarom is het belangrijk voor een verwarmingsinstallatie dat de buis “diffusiedicht” is.
Bron: Patrick Uten Bron: Patrick Uten
10 Permeatie is het dóórdringen van gassen of dampen door een materiaal, bijvoorbeeld de wand van een kunststof buis.
Bron: Thomas De Jongh
Hoofdstuk 4: Toegepaste wetenschappen
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
54
4.6 Thermische uitzetting van stoffenHeb je je al eens afgevraagd waarom een auto beter rijdt als hij “warm” staat? Natuurlijk niet te warm, anders heb je een groot probleem.
Of waarom er spleetjes zijn (zeker in de winter) tussen twee opeen-volgende spoorstaven? Dit komt door de “thermische uitzetting” bij temperatuurverhoging en “thermische inkrimping” bij temperatuurver-laging.
Neem even een dansvloer waarop rustig gedanst wordt. Er is plaats genoeg voor iedereen. Maar als het ritme stijgt begint iedereen tegen iedereen te botsen en als de dans echt “wild” wordt is de dansvloer te klein. Er is “uitzetting”.
Een vaste stof (bijv. metalen buizen) bestaat uit deeltjes die allen in beweging zijn. Trillen, dansen als het ware. Sterke cohesiekrachten houden heel het boeltje bij elkaar.
Maar als de temperatuur stijgt worden de trillingen heftiger en “breder”. De cohesiekrachten krijgen het een beetje moeilijker en de deeltjes geraken verder uiteen. Ze vliegen gelukkig nog niet van de dansvloer maar de vaste stof, vb. de buis, wordt gewoon wat langer. We noemen dit lineaire uitzetting (verlenging).
Je zal ook wel begrijpen dat de onderlinge afstand tussen de deeltjes voor zowat iedere vast stof anders is. De lineaire uitzetting zal dan ook voor iedere stof anders zijn. We noemen dit de lineaire uitzettingsco-efficiënt van een vaste stof.
Bron: Thomas De Jongh
Hoofdstuk 4: Toegepaste wetenschappen
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
55
Gelukkig kunnen we deze lineaire uitzetting ook berekenen. Dit ge-beurt door volgende formule te gebruiken:
– ΔT = Te – Tb ; we maken het verschil tussen de eindtemperatuur (Te) en de begintemperatuur (Tb) van de buis;
– Δl = le – lb ; dit stelt het verschil voor tussen de beginlengte (lb) en de eindlengte (le) van de buis. ΔlDe lineaire uitzettingscoëfficiënt (αl) is dan: αl = –––––––. lb · ΔTJe kan hieruit de eenheid afleiden: m–––––– m · K 1of ––– K of nog anders K–1
of nog: mm / (m · K)
Enkele voorbeelden van lineaire uitzettingscoëfficiënten (αl):
Stof 1
α in –––– of K–1
Kmm / (m · K)
Aluminium 2,38 · 10-5 0,024
Staal 1,2 · 10-5 0,012
Koper 1,7 · 10-5 0,017
PE-X 1,4 · 10-4 0,14
De eigenlijke lineaire uitzetting (verlenging) kunnen we dan berekenen met volgende formule:Δl = l · αl · ΔΤ
Belangrijke opmerkingWe hadden het hiervoor enkel over de lineaire uitzetting van stoffen. Maar ook de metalen buis heeft zoals elke stof een kubieke uitzetting (in volume). Als we echter de metaaldikte bekijken in verhouding met de lengte, is de kubieke uitzetting bij benadering, volledig te zien als een lineaire. Dit laatste maar voor de volledigheid.
Stof 1
γ in –––– of K–1
K mm3 / (m3 · K)
Staal 3,51 · 10-5 35 100
Water 2,1 · 10-4 210 000
M.a.w.: water zet 210 cm3 uit per m3 bij een temperatuurstijging van 1 K; bij ijzer is dat 35,1 cm3.
Hoofdstuk 4: Toegepaste wetenschappen
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
56
4.7 Elasticiteit – kruip en krimp – thermisch geheugen
Neem een elastiekje en rek het voorzichtig. Niet te ver. Terug ontspan-nen. Het krijgt terug zijn oorspronkelijke afmetingen. De elasticiteit is als “fysische eigenschap” hiervoor verantwoordelijk.
Ga je boven deze grens dan treedt vervorming op en keert de stof niet meer tot de oorspronkelijke vorm terug.
Het gedrag van een materiaal op gebied van elastische vervorming wordt gekenmerkt door zijn elasticiteitsmodulus (E), die de verhouding aangeeft tussen de spanning (τ) van het materiaal en de optredende verandering in de lengte of rek (ε). Dit wordt bepaald door de wet van Hoocke. τE = –––– ε
Het belang van de elasticiteitsmodulus komt het best tot uitdrukking bij buigbelasting (plooien). De doorbuiging (plooien) van een gegeven materiaal is namelijk omgekeerd evenredig met de elasticiteitsmodu-lus, zodat bij de hoogste E de kleinste doorbuiging optreedt.
Vandaar de elasticiteitsgrens: die geeft de maximale spanning aan waarbij alle vormveranderingen bij het opheffen van de belasting vol-komen worden hersteld, en ons elastiekje tot zijn oorspronkelijke vorm terugkeert.
Mocht je er zin in hebben: neem terug je elastiekje en meet nu nauw-keurig de lengte. Rek het vervolgens een uurtje krachtig uit en meet opnieuw de lengte.
Je zal zeker zien dat het een beetje langer geworden is (als je het niet hebt kapot getrokken). Je kent dit verschijnsel ook bij al de elastiekjes in kleding.
Moeilijk gezegd: iedere stof heeft een elasticiteitsgrens. Ga je boven deze grens, 0,2 rekgrens genoemd (= 0,2 % van de oorspronkelijke lengte), dan treedt blijvende vervorming op en keert de stof niet meer tot de oorspronkelijke vorm terug.
De elasticiteitsmodulus geeft aan of het materiaal gemakkelijk (slap) of moeilijk elastisch vervormt (stijf).
E = elasticiteitsmodulus
Hoofdstuk 4: Toegepaste wetenschappen
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
57
Toelichting bij diagram:
spanningE – modulus = ––––––––––––––––– = tg hoek a relatieve spanning
Uit dat diagram kunnen we volgende gegevens aflezen:– de treksterkte, of het materiaal sterk of zwak is;– de vloeigrens of 0,2 rekgrens, waaruit blijkt of het materiaal stug of
week is;– de rek, die aangeeft of het materiaal taai of bros is;– de elasticiteitsmodulus, een materiaalconstante, die aangeeft of het
betrokken materiaal stijf of slap is.
Elasticiteitsmodulus E van diverse materialen in N/mm2
Staal 206 000
Koper 128 000
Gietijzer 98 100
Aluminiumlegeringen 68 600
Polyethyleen 120
PE-Xa 550
PE-Hd 800-1 500
Als je PVC-buis plastisch wordt is er niets aan de hand, de aggregatie-toestand verandert (iets tussen vloeibaar en vast), de uitzetting neemt toe.
Bron: Thomas De Jongh
Hoofdstuk 4: Toegepaste wetenschappen
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
58
Bij afkoeling komt alles terug in zijn oorspronkelijke vorm. Doen we dit verschillende malen na elkaar dan hebben we te maken met de verschijnselen van de elasticiteit en zal de elasticiteitsgrens vroeg of laat overschreden worden. Verwarmen we te veel, dan zal de stof zelf veranderen en verdwijnt het thermisch geheugen totaal.
Hiervoor hadden we het over bij afkoeling na verwarming, terug tot de oorspronkelijke vorm, volume en lengte te komen. Nochtans is dit, gezien al het vorige, niet zo vanzelfsprekend.
Sommige vaste stoffen worden na herhaaldelijke afkoeling, of ont-spanning na rek, net iets langer dan de oorspronkelijke lengte (kruip-gedrag), andere dan weer korter (krimpgedrag).
Kruip (lengteverandering) ontstaat ook indien materiaal onder een constante belasting staat.
4.8 Communicerende vatenAls we een stuk doorzichtige tuinslang nemen waarin nog wat water achtergebleven is, en als we de beide uiteinden omhoog houden, zal je merken dat het water steeds even hoog blijft. Hoe groot het hoogtever-schil tussen beide uiteinden ook is, het waterpeil blijft gelijk.
Eigenlijk zijn dit twee communicerende vaten.
Communicerende vaten zijn open vaten die onderling zo verbonden zijn dat vloeistoffen van het ene vat naar het andere vat kunnen stro-men. De vloeistofniveaus liggen alle op hetzelfde horizontale niveau.Dit gelijke horizontale niveau noemt men trouwens waterpas…
Als één van deze buizen wordt gevuld met een vloeistof, dan zal au-tomatisch de andere buis zich ook vullen met die vloeistof. Bv.: bij radiatoren met geopende ontluchters.
Communicerende vaten worden daarom gebruikt in heel wat techni-sche toepassingen. Bijvoorbeeld in peilglazen of in sluizen. Ook een sifon werkt op dit principe. We hebben dan een “waterslot”.
Bron: Thomas De Jongh
Hoofdstuk 4: Toegepaste wetenschappen
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
59
4.9 Beginsel van Pascal “Een druk uitgeoefend op een vloeistof, plant zich in alle richtingen onveranderd voort”.
De druk die door de zuiger op de vloeistof wordt uitgeoefend, plant zich dus in alle richtingen voort. Ook in de “vaten” die ermee verbon-den zijn. Aangezien in deze vaten of buisjes enkel de atmosferische druk geldt, staat het niveau weer terug gelijk. Juist zoals in de “ver-bonden vaten”.
In de plaats van een zuiger die druk geeft, kan het ook de voordruk van een expansievat zijn die voor de druk zorgt.
Eigenlijk kunnen we met behulp van dit beginsel (of wet) van Pascal ook de “verbonden vaten verklaren”. De druk die hier wordt uitgeoe-fend is de atmosferische druk, die op zijn beurt afkomstig is van de aantrekkingskracht van de aarde.
4.10 Legeringen
Om de sterkte en hardheid van metalen te vergroten, zal men in smelt-toestand een ander metaal bijvoegen, met een andere atoomgrootte.
Je kan immers maar metalen met elkaar gaan mengen wanneer ze al-lebei gesmolten zijn. Dit noemt men dan een legering.
Dit homogene mengsel (of oplossing) met 2 of meerdere verschillende metalen, heeft nu atomen met verschillende grootte die minder vlot kneedbaar zijn, en als resultaat een legering geven die harder is.
Bron: Thomas De Jongh
Bron: Rothenberger
Hoofdstuk 4: Toegepaste wetenschappen
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
60
4.10.1 Soldeer Enkele legeringen toegepast als soldering
Zachtsolderen:tin – lood Sn – Pb smelttemp.: 200 °Ctin – zilver Sn - Ag smelttemp.: 230 °Ctin – koper Sn - Cu smelttemp.: 240 °C
Hardsolderen:koper – zilver Cu - Ag smelttemp.: 700 °Ckoper – fosfor Cu - P smelttemp.: 720 °C
4.10.2 Staal Staal is de verzamelnaam van ijzer-koolstofverbindingen die verder kunnen gelegeerd worden met andere metalen.
• Onder ongelegeerd staal (koolstofstaal) verstaat men staal dat geen elementen zoals mangaan (Mn), silicium (Si), nikkel (Ni), chroom (Cr)… in aanzienlijke hoeveelheden bevat. Het is dus uitslui-tend samengesteld uit ijzer (Fe) en koolstof (C), plus onvermijdelijk kleine hoeveelheden Mn, Si, Ni, fosfor (P) …
Kenmerken: – goed bewerkbaar,– heeft een lagere treksterkte,– kan niet gehard worden bij %C - gehalte < 0,35.
• Gelegeerd staal bevat dus naast ijzer en koolstof nog een aan-tal andere elementen. Wanneer deze andere legeerelementen (bv.: aluminium, chroom, koper, mangaan, nikkel…) voldoende hoog zijn spreekt men van gelegeerd staal.
Kenmerken:– minder goed bewerkbaar,– heeft een hogere treksterkte,– kan gehard worden.
• Gietijzer Bij een samenstelling met meer dan 2 % koolstof (C) neemt de giet-
baarheid toe en noemen we het dan ook gietijzer. Kenmerken:– slijtvast,– corrosiebestendig,– lagere treksterkte,– goed bewerkbaar (maar harde korst),– bros.
Hoofdstuk 4: Toegepaste wetenschappen
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
61
4.10.3 Roestvast staal (rvs)Roestvast staal is min of meer bij toeval ontdekt, toen men op een schroothoop zag, dat sommige stalen onderdelen blank bleven, terwijl andere delen geroest waren. Onderzoek toonde aan dat het blanke oppervlak verband hield met het chroomgehalte.
Roestvast staal (minder correct “roestvrij staal”) is de verzamelnaam van ijzerlegeringen met minimum 10,5 % chroom en maximum 1,2 % koolstof. Het chroom verdeelt zich gelijkmatig in het staal en vormt aan de oppervlakte een zeer dunne beschermende laag chroomoxide. Het staal is dan beschermd tegen verdere corrosie. Hoe hoger het chroomgehalte, hoe hoger de corrosieweerstand.
De aanduiding van roestvaststaal vindt plaats op basis van de samen-stelling. Aangezien deze aanduidingen vrij lang kunnen worden, ge-bruikt men meestal het materiaalnummer.
Voorbeeld:
volgens DIN EN 10 008 volgens AISI
X5CrNi 18 – 10 rvs 304 De roestvaste staalsoorten kunnen op basis van de microstructuur worden ingedeeld in 4 groepen:
– ferritisch roestvast staalBij deze soorten is chroom het enige legeerelement en het staal mag-netisch. De corrosieweerstand is beperkt.Deze soort wordt het meest gebruikt in de verwarmingssector.
– martensitisch roestvast staalVooral bekend voor zijn hardheid. De corrosieweerstand is zeer be-perkt.
– austenitisch roestvast staalDeze groep bevat naast chroom ook nikkel en is niet magnetisch (bij-voorbeeld 18-8 roestvast staal met 18 % chroom en 8 % nikkel). De austenitische soorten zijn de klassieke goed lasbare roestvaste staal-soorten.
– ferritisch-austenitisch (duplex) roestvast staalEen combinatie van twee voorgaande soorten. Duplex roestvast staal wordt o.a. gekenmerkt door een hoge rekgrens en een goede weer-stand tegen lokale aantasting.
4.10.4 ZinklegeringenZamakZamak is een zinklegering met 4 % aluminium (Al) en waarbij elemen-ten als koper (Cu) en magnesium (Mg) worden toegevoegd om de giet-baarheid te verbeteren.
Hoofdstuk 4: Toegepaste wetenschappen
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
62
Zamak heeft een goede maatvastheid, is gemakkelijk te bewerken en te gieten. Het wordt gebruikt voor diverse onderdelen in huishoudtoe-stellen en ketels, maar ook voor bv. beugels.
Niet te verwarren met de aluminiumlegeringen, die gebruikt worden als bv. warmtewisselaar in een ketel.
4.10.5 KoperlegeringenDeze worden onderverdeeld in een reeks van tweeledige legeringen: brons (Br) en messing (Ms). Voegt men aan deze legeringen een derde of meer elementen toe dan bekomt men een variante van de beschouwde legering.
De verkorte benaming van de legering wordt bepaald door middel van de chemische symbolen van de belangrijkste toegevoegde elementen. Zij worden gerangschikt in dalende orde van hun gehalte.
Elk symbool wordt gevolgd door een geheel getal, dat het gehalte in procenten uitdrukt van het betreffende element.
BronsBrons is een verzamelnaam voor legeringen van koper (Cu) en tin (Sn), tinbrons genaamd, waaraan ook zink (Zn), lood (Pb), aluminium (Al )… kan worden toegevoegd.
Brons wordt verdeeld in twee hoofdgroepen nl. – gietbrons bv.: Pb 15 Sn 8;– kneedbrons bv.: Sn 6.Brons is uitstekend gietbaar en bezit een uitstekende corrosiebesten-digheid.
MessingMessing is een legering uit koper met minimum 10% zink. Andere le-geringelementen als tin (Sn), Lood (Pb), Aluminium (Al ), silicium (Si) kunnen toegevoegd worden om de specifieke eigenschappen als trek-vastheid, gietbaarheid, corrosievastheid… te verbeteren.
Messing is zeer goed gietbaar, kan worden gesoldeerd, vernikkeld, verchroomd en verzilverd.
Men onderscheidt :– gietmessing,– kneedmessing,– soldeermessing.
Messing mag wegens ontzinken (onttrekken van zink uit legering) niet hardgesoldeerd worden ( max. 410 °C).Bij een zinklegering lager dan 18 % spreekt men van tombak, een buigzame legering.
Hoofdstuk 4: Toegepaste wetenschappen
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
63
Hoofdstuk 5: Bijlagen
5 Bijlagen5.1 Corresponderende buismaten voor bevestigingen
Deze tabel duidt aan in welke buizenreeks een beugel kan gebruikt worden.
Stalen buis Koperen buis Kunststofbuis
Draadbuis VlambuisDunwandigstalen buis
inwendigduim
uitwendigmm
inwendigmm
uitwendigmm
uitwendigmm
Uitwendigmm
Uitwendigmm
1/8 10,2 6 10,2 - - -
1/4 13,5 8 13,5 12 12 12
- - - 16 16 15 16
3/8 17,2 10 17,2 18 18 20
1/2 21,3 15 20 20 22 -
15 21,3 22 - 25
3/4 26,9 20 25 25 28 -
20 26,9 28 - 32
- - 25 30 30 - -
- - - 31,8 32 - -
1 33,7 25 33,7 35 35 -
1 1/4 42,4 32 38 38 42 40
32 42,4 40 - -
1 1/2 48,3 40 44,5 45 48 -
40 48,3 48 - -
- - - 51 50 54 50
2 60,3 50 57 55 - -
Module 2: Warmteafgifte en -transport - Boekdeel 1: Warmtetransport: leidingaanleg
64
Hoofdstuk 5: Bijlagen
giet
ijzer
2 -
4 %
C
staa
l0,
1- 1
,7%
C
grijs
gie
tijze
r
wit
giet
ijzer
zach
t st
aal
halfh
ard
sta
al
hard
sta
al
lam
ella
ir ➝
g
rafi e
t on
der
de
vorm
van
lam
elle
n
nod
ulai
r ➝
g
rafi e
t on
der
de
vorm
van
nod
ulen
, bol
letje
s
kool
stof
uitg
esch
eid
en o
nder
de
vorm
van
car
bid
en F
e3 C
bou
wst
aal
onge
lege
erd
sta
al0,
06 -
0,6
%C
gere
edsc
hap
ssta
al
lic
htge
lege
erd
of g
eleg
eerd
sta
al0,
5 –
1,5
%C
ijzer
houd
end
e m
etal
en
bou
wst
aal
licht
gel
egee
rd o
f gel
egee
rd s
taal
gere
edsc
hap
ssta
al
hard
ze
er h
ard
hand
gere
edsc
hap
cons
truc
tie-
staa
lm
achi
neb
ouw
-st
aal
zach
tst
aal
half-
hard
sta
alha
rdst
aal
hard
baa
r >
0,3
5 %
C
hard
heid
en
trek
vast
heid
stij
gen
taai
heid
en
bew
erkb
aarh
eid
dal
en
giet
ijzer
> 2
%C
0
0,2
0
,4
0
,6
0,8
1
1
,2
1
,4
1,6
%C
5.2
Sam
enst
ellin
g so
orte
n st
aal
0,06
0
,5
Fonds voor Vakopleiding in de Bouwnijverheid
MODULAIRE hAnDbOEkEnCEntRALE vERwARMIng
• 1.1 Inleiding tot de centrale verwarming en installatietekenen
• 1.2 Buismaterialen, buisbewerkingen, dichtingen en bevestigingsmaterialen
• 2.1 Warmtetransport: leidingaanleg
• 2.2 Warmtetransport: principe, bescherming, onderhoud van de installatie
• 2.3 Warmteafgifte: verwarmingslichamen en toebehoren
• 3.1 Warmteproductie: verwarmingsketels
• 3.2 Warmteproductie: installatietoebehoren en plaatsingsvoorschriften
• Overzicht beschikbare handboeken