Druk, drukverschil en stroming
Leerdoel van deze les
Je kunt uitleggen wat druk en drukverschil zijn, drukeenheden omrekenen en zeggen waarom water alleen stroomt door een drukverschil.
Wat is druk, en in welke eenheid?
Druk is kracht per oppervlak. De SI-eenheid is de pascal: 1 Pa is 1 newton per vierkante meter. Dat is heel weinig, dus in het vak gebruik je grotere eenheden.
| Eenheid | Gelijk aan | Waar je hem tegenkomt |
|---|---|---|
| 1 mbar | 100 Pa | gasdruk, drukval van ketel en radiatoren |
| 1 kPa | 10 mbar | sommige handleidingen geven gasdruk in kPa |
| 1 bar | 100 kPa = 1000 mbar | waterdruk, veiligheidsventiel |
| 1 m waterkolom | ongeveer 0,1 bar | hoogteverschil in de installatie |
Water meet je in bar, gas in mbar. Fabrikanten noemen als nominale aansluitdruk voor aardgas 25 mbar (G25.3) of 20 mbar (G20), bijvoorbeeld in de documenten van de Remeha Calenta Ace en de Intergas Kombi Kompakt HRE. Het veiligheidsventiel van een woninginstallatie opent meestal bij 3 bar. Dat is 3000 mbar, dus 120 keer zoveel als 25 mbar. Verwar de twee nooit: een fout van een factor 1000 in een eenheid is een gevaarlijke fout.
Overdruk en absolute druk
De buitenlucht drukt zelf ook, ongeveer 1,0 bar. Een manometer toont meestal de overdruk: de druk boven de buitenlucht. In deze module is elke druk een overdruk, tenzij er absoluut bij staat. De formule voor het expansievat rekent wel met absolute druk: overdruk plus ongeveer 1,0 bar. Flamco rekent zo in zijn voorbeelden, met 1,0 bar als aanname voor de buitenlucht. Je ziet dat terug in les 3.3.
Hoogte geeft druk
Water in een verticale leiding weegt en drukt op wat eronder zit. De druk door een waterkolom is p = ρ x g x h.
Voor 1 meter koud water (ρ = 1000 kg/m3, g = 9,81 m/s2):
p = 1000 x 9,81 x 1 = 9810 Pa = 98,1 mbar, dus ongeveer 0,1 bar.
Flamco rekent in zijn expansievatberekening met 0,1 bar per meter. Tien meter hoogteverschil is dus ongeveer 1 bar. Staat de manometer van de ketel op 1,6 bar (pomp uit) en zit een radiator 6 m hoger, dan staat daar ongeveer 1,6 - 0,6 = 1,0 bar. Die hoogte is de basis van les 3.2.
Stroming: alleen door een drukverschil
Een drukverschil zet water in beweging, druk alleen niet
Water stroomt alleen van een punt met hogere druk naar een punt met lagere druk. Twee punten op dezelfde hoogte met allebei 2,0 bar hebben geen stroming tussen zich, hoe hoog die druk ook is. De manometer laat zien hoeveel druk er staat, niet of het water stroomt.
In de installatie maakt de pomp het drukverschil. De weerstand van leidingen, radiatoren, kranen en de warmtewisselaar gebruikt dat drukverschil weer op. Die drukafname heet drukval. Bij turbulente stroming neemt de drukval ongeveer toe met het kwadraat van het debiet: verdubbel je het debiet, dan wordt de drukval ongeveer viermaal zo groot.
Stroming zie je dus niet aan de manometer. De Intergas Kombi Kompakt HRE heeft daarvoor een stromingssensor. De Remeha Calenta bewaakt de doorstroming via temperatuurmetingen. Als monteur meet je stroming meestal via het temperatuurverschil, zie les 3.6.
Rekenvoorbeeld: eenheden en verhoudingen
Remeha geeft voor de Calenta 25s en 28c een restopvoerhoogte van 295 mbar bij een temperatuurverschil van 20 K. Dit is een voorbeeld: het verschilt per model. Omrekenen:
- 295 mbar x 100 Pa/mbar = 29.500 Pa = 29,5 kPa = 0,295 bar
- Als hoogte: 0,295 bar / 0,1 bar per m = 2,95 m, dus ongeveer 3 meter waterkolom
Wat restopvoerhoogte precies is, leer je in les 3.4.
Nog een voorbeeld met de kwadratenregel. Stel dat een radiatorcircuit bij 400 l/h een drukval van 30 mbar heeft (aanname). Bij 800 l/h is het debiet 2 keer zo groot, dus de drukval is 2 x 2 = 4 keer zo groot: 30 x 4 = 120 mbar. Een pomp die het circuit bij 800 l/h moet doorstromen, moet dus veel meer drukverschil leveren dan bij 400 l/h.
Video's bij deze les
Beeldmateriaal van derden, als aanvulling. Oudere of buitenlandse video's kunnen andere data of regels noemen: de les volgt de actuele Nederlandse bronnen.
Test jezelf
Beantwoord de vragen om te merken of de stof zit. Na elk antwoord zie je de uitleg, ook als je het goed had.
1. Twee punten op dezelfde hoogte in een volledig gevuld leidingnet hebben allebei 2,0 bar. Wat betekent dat voor het water tussen die punten?
2. Op de gasvoordrukmeetnippel meet je 25 mbar en op de waterzijde staat 1,5 bar. Hoeveel keer hoger is de waterdruk dan de gasdruk?
3. De manometer op de ketel toont 1,6 bar (pomp uit, ketel en vat op dezelfde hoogte). Een radiator zit 6 m boven de ketel. Welke statische druk staat ongeveer bij die radiator?
4. Een radiatorcircuit heeft bij 500 l/h een drukval van 40 mbar. Het leidingnet blijft gelijk en de stroming is turbulent. Wat is de drukval ongeveer bij 1000 l/h?
5. Een expansievat heeft 1,0 bar voordruk en 2,7 bar einddruk, allebei overdruk. Met welke waarden reken je in de formule voor het nuttig effect, als je 1,0 bar buitenlucht aanneemt?
Voordat je verdergaat
Flashcards uit deze les
Deze les levert 6 kaarten op. Zodra je de les afrondt, komen ze terug in je herhaalschema: kaarten die je goed weet steeds later, kaarten die je mist al de volgende dag.