Fonds voor Vakopleiding in de Bouwnijverheid modulair handboek centrale verwarming module 7: gasinstallaties, Boekdeel 1 aardgasleidingen
voorwoord module 7: boekdeel 1 voorwoord Situering Er bestaan al verschillende boeken over centrale verwarming, maar de meeste zijn te theoretisch of verouderd. Daarom is de vraag naar een modern en praktisch handboek enorm groot. Het Modulair handboek Centrale Verwarming werd geschreven in opdracht van het FVB (Fonds voor Vakopleiding in de Bouwnijverheid). Met de stuwende kracht van Roland Debruyne, ere-voorzitter UBIC (beroepsorganisatie van de installateurs voor centrale verwarming) en de steun van BOUWUNIE (De Vlaamse KMO-bouwfederatie). De boekdelen uit de modules over gas werden in samenwerking met het KVBG (Koninklijke Vereniging Belgische Gasvaklieden) samengesteld. Bepaalde onderdelen die gemeenschappelijk zijn voor het handboek De sanitaire installateur (uitgave FVB) werden in overleg met de redactie van dit handboek op elkaar afgestemd. Een aantal krachten uit het onderwijs, Vlaams Agentschap voor Ondernemersvorming Syntra en bedrijven sloegen de handen ineen en vormen het redactieteam. Dit naslagwerk is opgebouwd uit verschillende modules en boekdelen. Zo vinden we boekdelen die zich meer gaan richten naar het niveau van uitvoerder (monteur). Andere richten zich dan weer eerder naar het niveau van onderhoudsmedewerker (technicus) of leidinggevende (installateur). De actuele structuur met modules en boekdelen vind je terug op de rugzijde van de kaft. Zij wordt aangepast aan de noodzaak van de opleiding en aan de vernieuwing van de technieken. Het naslagwerk wisselt tekst zoveel mogelijk af met afbeeldingen. Dat visualiseert de leermiddelen voor de lezer. Om goed aan te sluiten bij de realiteit en de principes van competentieleren, is een praktijkgerichte beschrijving het uitgangspunt van elk onderwerp. Maar in deze boekdelen vind je geen praktijkoefeningen terug, want het is geen schoolboek Opleidingsonafhankelijk Het naslagwerk werd zodanig ontwikkeld dat het voor verschillende doelgroepen toegankelijk is. We streven naar een doorlopende opleiding: zo kan zowel een leerling van een school, als een cursist van een middenstandsopleiding, als een werkzoekende in opleiding, als een verwarmingsmonteur die wenst bij te blijven, dit naslagwerk gebruiken. Ook een installateur die bepaalde technieken opnieuw wil opfrissen, vindt hier zijn/haar gading. Een geïntegreerde aanpak Duurzaam installeren wordt geïntegreerd in de leerstof. Om overlap te voorkomen, werkten we binnen elk boekdeel een apart thema toegepaste wetenschappen uit. Veiligheid, gezondheid en milieu willen we zoveel mogelijk integreren. Waar nodig voorzien we een apart thema. Hetzelfde geldt voor delen uit normen en WTCB-publicaties die ook in de boekdelen komen. Robert Vertenueil, Voorzitter fvb-ffc Constructiv 3
Redactie Coördinatie: Werkgroep: Patrick Uten Paul Adriaenssens Inge De Saedeleir Gustaaf Flamant René Onkelinx Jacques Rouseu Chris De Deyne Teksten: Tekeningen: Paul Adriaenssens Gustaaf Flamant Kurt Goolaerts Tony Kempeneers Bart Thomas Patrick Uten en de andere leden van de werkgroep CERGA onder leiding van KVBG. Thomas De Jongh + KVBG Fonds voor Vakopleiding in de Bouwnijverheid, Brussel, 2012 Alle rechten van reproductie, vertaling en aanpassing onder eender welke vorm, voorbehouden voor alle landen D/2012/1698/08 Contact Voor opmerkingen, vragen en suggesties kun je terecht bij: fvb-ffc Constructiv Koningsstraat 132/5 1000 Brussel Tel.: 0032 2 210 03 33 Fax: 0032 2 210 03 99 website : fvb.constructiv.be De inhoud van deze boekdelen is herkenbaar verdeeld in 3 groepen: monteur (M), technicus (T) en installateur (I).
inhoud module 7: boekdeel 1 inhoud Voorwoord... 3 Inhoud... 5 1. aardgas van oorsprong tot distributie [MTI]... 9 1.1 Oorsprong van aardgas... 9 1.2 Vervoer... 9 1.2.1 Transport via pijpleidingen... 9 1.2.2 Transport per schip... 9 1.3 Opslag... 10 1.4 Distributie... 10 1.4.1 Hogedruknet (HD)... 11 1.4.2 Middendruknet (MD)... 11 1.4.3 Lagedruknet (LD)... 11 2. Fysische grootheden... 13 2.1 Druk en drukmeting [MTI]... 13 2.1.1 Algemeen... 13 2.1.2 Absolute druk, atmosferische druk en overdruk 14 2.1.3 Meten van druk met manometer... 14 2.2 Temperatuur [TI]... 16 2.3 Dichtheid [TI]... 17 2.4 Volumedebiet [TI]... 17 2.5 Verband tussen druk, temperatuur en volume [TI]... 18 2.6 Kookpunt dampspanning dauwpunt [TI]... 19 3. eigenschappen van aardgas [TI]... 21 3.1 Samenstelling van aardgas... 21 3.2 Aardgas is niet giftig... 22 3.3 Aardgas is lichter dan lucht... 23 3.4 Aardgas is geur- en kleurloos... 24 3.5 Aardgas is brandbaar/explosief... 24 3.5.1 Aardgas is brandbaar... 24 3.5.2 Aardgas is explosief... 24 3.6 Symbolen, eenheden en afkortingen... 25 3.6.1 Scheikundige symbolen... 25 3.6.2 Eenheden... 25 3.6.3 Afkortingen/symbolen... 26 3.7 Samenvatting... 26 4. uitvoering van de binnenleiding... 27 4.1 Normering [MTI]... 25 4.2 Materialen en verbindingswijzen [MTI]... 28 4.2.1 Algemeen... 28 4.2.2 Veiligheidsvoorschriften... 28 4.2.3 Staal... 30 4.2.4 Koper... 35 4.2.5 Polyethyleen (PE)... 39 4.2.6 Kranenstel... 41 4.3 Uitvoering Algemene voorschriften... 43 4.3.1 Fittings en T-stukken [MTI]... 43 4.3.2 Sectioneerkranen [MTI]... 43 4.3.3 Bevestigingsbeugels [MTI]... 44 4.3.4 Uitwendig beschermen van de leidingen [MI]... 44 4.3.5 Elektrische continuïteit [TI]... 47 5. plaatsen van de gasleidingen... 49 5.1 Plaatsen van gasleidingen in een gebouw [MI]... 49 5.1.1 Gevolgde weg en bereikbaarheid van de leidingen [NBN D51-003 4.3]... 49 5.1.2 Ruimtelijke schikkingen... 49 5.1.3 Bijzondere bepalingen voor stijgleidingen in een gebouw... 55 5.1.4 Tussengasmeter... 56 5.1.5 Bijzondere bepalingen voor de plaatsing van een metalen slang... 56 5.1.6 Aansluiten van verbruikstoestellen op de binnenleiding... 57 5.2 Plaatsing van gasleidingen buiten een gebouw [MI]... 61 5.2.1 Bovengronds buiten een gebouw... 61 5.2.2 Ondergronds buiten een gebouw... 61 5.2.3 Ondergronds onder een gebouw... 64 6. testen en controleren van de binnenleiding [MTI]... 65 6.1 Algemeen... 65 6.2 Reinigen van de leidingen... 65 6.3 Dichtheidsproef...66 6.3.1 Dichtheidsproef met lucht of stikstof... 67 6.3.2 Dichtheidsproef met de gasmeter... 68 6.3.3 Dichtheidscriteria... 69 5
inhoud module 7: boekdeel 1 6.4 Ontluchten... 70 6.5 Dichtheid bij samenvoegingen... 70 6.6 Ontgassen van een binneninstallatie... 71 6.7 Veilig openen en sluiten van een gasmeter... 72 6.8 Afmetingen van de leidingen en toelaatbaar drukverlies... 73 6.9 Samenvatting... 73 6.10 Inbedrijfstelling van de installatie... 74 7. Berekenen van een LD binnenleiding [I]... 75 7.1 Berekenen van een lagedrukbinnenleiding... 75 7.1.1 Algemeen... 75 7.1.2 Drukverliezen... 75 7.1.3 Lineaire drukverliezen... 76 7.1.4 Plaatselijke drukverliezen... 77 7.1.5 Vermindering of verhoging van het drukverlies door hoogteverschillen... 77 7.2 Berekeningsprocedure... 78 7.2.1 Opstellen van het schema van de installatie... 78 7.2.2 Bepalen van het meest benadeelde toestel... 79 7.2.3 Bepaling van de diameters van de leidingen... 80 7.2.4 Controle van het effectieve drukverlies tot aan de stopkraan van elk toestel... 81 7.3 Tabellen en diagrammen... 81 8. Voorbeelden van hoe je een LD-binnenleiding berekent [I]... 97 8.1 Voorbeeld 1... 97 8.1.1 Opstellen van het schema van de installatie... 97 8.1.2 Bepalen van het meest benadeelde toestel... 98 8.1.3 Bepalen van de diameters van de leidingen... 99 8.1.4 Controle van het effectieve drukverlies tot aan de stopkraan van elk toestel... 99 8.2 Voorbeeld 2... 100 8.2.1 Opstellen van het schema van de installatie... 100 8.2.2 Bepalen van het meest benadeelde toestel... 100 8.2.3 Bepalen van de diameters van de leidingen... 100 8.2.4 Controle van het effectieve drukverlies tot aan de stopkraan van elk toestel... 101 8.3 Oplossing 1... 102 8.3.1 Bepalen van de leidingdiameters... 102 8.3.2 Controle van het effectieve drukverlies tot aan de stopkraan van elk toestel... 102 8.4 Oplossing 2... 103 8.4.1 Bepalen van de leidingdiameters... 103 8.4.2 Controle van het effectieve drukverlies tot aan de stopkraan van elk toestel... 103 8.4.3 Gebruik van de tabel van de eenheidsdrukverliezen... 104 8.5 Voorbeeld van rekenblad... 106 8.5.1 Schema... 106 8.5.2 Keuze van het meest benadeelde toestel... 106 8.5.3 Bepalen van de diameters van de leidingdelen... 107 8.5.4 Controle van het effectieve drukverlies tot aan de stopkraan van elk toestel... 107 9. Bijlage A: bepaling van de leiding-diameter voor één verbruikstoestel [MTI]... 109 9.1 Doelstelling... 109 9.2 Basis... 109 9.3 Gebruik van de tabel... 109 9.3.1 ÉÉN leiding met ÉÉN toestel... 109 9.3.2 ÉÉN toestel bijplaatsen op een bestaande installatie... 109 10. Bijlage B: uurdebieten aardgas [MTI]... 111 10.1 Gasdebiet naargelang van het nominale vermogen... 111 10.2 Gasdebiet van enkele aardgastoepassingen... 111 10.3 Uurdebiet volgens vermogen... 113 11. Bijlage C: technische termen... 115 11.1 Eenheden van lengte / Oppervlakte en inhoud... 115 11.2. Druk... 115 11.3 Temperatuur... 115 11.4 Dichtheid... 115 11.5 Volumedebiet... 116 11.6 Scheikundige symbolen... 116 11.7 Afkortingen / Letterwoorden... 116 11.8 Energie / Warmte / Verbranding... 117 1.8.1. Eenheden... 117 7
1. Aardgas van oorsprong tot distributie [MTI] module 7: boekdeel 1 1. Aardgas van oorsprong tot distributie [MTI] 1.1 Oorsprong van aardgas Het aardgas dat wij vandaag gebruiken is ongeveer 600 miljoen jaar geleden uit plantaardige en dierlijke resten ontstaan. Geologisch onderzoek en analyse van de ondergrondstructuur bepalen de mogelijke posities van de lagen die aardgas en/of aardolie bevatten. Boorinstallaties voeren proef- en evaluatieboringen uit om de omvang en de kwaliteit van het reservoir te bepalen. Daarna wordt de productiemethode bepaald. Grote buisleidingen voeren het gewonnen ruwe aardgas, zo nodig, naar een behandelingsfabriek. 1.2 Vervoer 1.2.1 Transport via pijpleidingen Pijpleidingen bestaan uit gelaste stalen buizen die zorgvuldig uitwendig bekleed worden. Het gezuiverde aardgas gaat naar de verbruikszones op twee manieren: pijpleidingen over land Dit zijn voldoende diep ingegraven leidingen, waardoor grote hoeveelheden gas onder grote druk getransporteerd worden bv. Nederlands aardgas dat vanuit Slochteren naar België komt. onderzeese pijpleidingen Dit zijn op de bodem van de zee verankerde leidingen bv. Noors aardgas dat langs de ondergrondse Zeepipe tot in Zeebrugge komt. 1.2.2 Transport per schip Methaantankers vervoeren aardgas dat in het land van herkomst vloeibaar gemaakt is, naar de verbruikszone. Aardgas wordt onder atmosferische druk vloeibaar bij een temperatuur van 162 C. In de verbruikszone wordt het gas dan opnieuw vergast. In vloeibare toestand heeft aardgas een 600 keer kleiner volume dan in gasvormige toestand, wat deze werkwijze economisch verantwoord maakt. 9
module 7: boekdeel 1 1. Aardgas van oorsprong tot distributie [MTI] Momenteel voeren methaantankers in ons land vloeibaar aardgas (LNG = Liquified Natural Gas) aan (o.a. uit Qatar) in de haven van Zeebrugge. Methania capaciteit 130 000 m 3 lng (Liquified Natural Gas = vloeibaar aardgas) 1.3 Opslag Om grote schommelingen in het verbruik en in de aanvoer te kunnen opvangen hebben we een relatief grote opslagcapaciteit nodig. België beschikt momenteel over meerdere grote aardgasopslagmogelijkheden: in Zeebrugge en Dudzele (in tanks, in vloeibare vorm), in Loenhout (in diepe waterhoudende lagen, in gasvorm), en in Anderlues en Péronnes (in afgedankte steenkoolmijnen, ook in gasvorm). 1.4 Distributie 10 Ons land voert twee aardgassoorten in: L-gas (de groep van aardgassen met laag calorisch vermogen); H-gas (de groep van aardgassen met hoog calorisch vermogen). Het aardgas van Slochteren (Nederland) is een L-gas. Aardgas uit de Noordzee en aardgas uit Qatar zijn H-gassen.
1. Aardgas van oorsprong tot distributie [MTI] module 7: boekdeel 1 Voor de ontvangst van het aardgas en het transport ervan op Belgisch grondgebied beschikken we over een uitgebreide infrastructuur. Een belangrijk deel van het in ons land ingevoerde aardgas voeren we door naar onze buurlanden: Frankrijk, Groothertogdom Luxemburg, Duitsland en Groot-Brittannië. Wanneer het aardgas door de pijpleidingen stroomt, neemt de druk door de wrijving tegen de binnenwand geleidelijk af. Het drukverlies is o.a. afhankelijk van de overbrugde afstand. Bij de opbouw van het aardgasnet transport en distributie vertrekken we daarom van relatief hoge drukniveaus. Na trapsgewijze verlaging kunnen we dan uiteindelijk de juiste druk leveren voor de verbruikstoestellen van elke verbruiker. In het Koninklijk Besluit van 28 juni 1971 worden de netten volgens de hoogste werkdruk (1) onderverdeeld in: 1.4.1 Hogedruknet (HD) De HD-transportnetten werken op een werkdruk groter dan 1 500 kpa (15 bar). 1.4.2 Middendruknet (MD) De installaties van de maatschappijen voor de openbare distributie van aardgas omvatten gasontvangst-, meet- en reduceerstations. Het transportnet bevoorraadt ze op een druk van maximaal 1 500 kpa (15 bar). Het gas wordt er geodoriseerd en daarna getransporteerd naar distributie- of industriële klantencabines. Het gas wordt hiertoe in cascade ontspannen tot verschillende drukniveaus die variëren van 1 500 kpa (15 bar) tot 800 kpa (8 bar) en 500 kpa (5 bar), naargelang van de te overbruggen afstanden en het te leveren debiet. Zolang de druk boven 100 hpa (100 mbar) blijft en 1 500 kpa (15 bar) niet overschrijdt, spreken we van middendruk. 1.4.3 Lagedruknet (LD) In de wijkcabines wordt de druk verlaagd tot lage druk: 100 hpa (100 mbar) of 20 hpa/25 hpa (20 mbar/25 mbar). Het lagedruknet brengt met zijn leidingen het aardgas tot bij de klanten (huishoudelijke, ambachtelijke en KMO-klanten) door middel van de aftakkingen en (1) Hoogste werkdruk (in de EN-normen aangeduid met MOP Maximum Operating Pressure): de hoogste druk in een leiding onder normale exploitatieomstandigheden. Normale exploitatieomstandigheden betekent geen onderbreking of storing van het gasdebiet. 11
module 7: boekdeel 1 1. Aardgas van oorsprong tot distributie [MTI] de gasmeters. Het is een vermaasd net dat drukschommelingen moet voorkomen en de leveringszekerheid waarborgen. Uiteindelijk moet de druk na de gasmeter bij de huishoudelijke klant altijd 20 hpa (20 mbar) of 25 hpa (25 mbar) bedragen, omdat dit de werkdruk is voor de in België gecommercialiseerde verbruikstoestellen. Daar waar ze L-gas levert, moet de distributiemaatschappij de druk terugbrengen tot 25 mbar (25 hpa). Waar ze H-gas levert, moet dit 20 mbar (20 hpa) zijn. Als de distributiemaatschappij de druk in de wijkcabine terugbrengt tot 100 mbar (100 hpa), moet zij een huisdrukregelaar vóór de gasmeter plaatsen. Die moet er bij de klant voor zorgen dat de druk verlaagt tot de werkdruk van de verbruikstoestellen (20 mbar of 25 mbar). LD MD A MD B MD C HD 0 500 mbar 15 bar hoger dan 15 bar 100 mbar 5 bar 12
2. Fysische grootheden module 7: boekdeel 1 2. Fysische grootheden 2.1 Druk en drukmeting [MTI] 2.1.1 Algemeen Druk wordt veroorzaakt door een kracht die loodrecht inwerkt op een beschouwd oppervlak. Het symbool voor druk is p (eenheid: Pascal = Pa), dat voor kracht is F (eenheid: Newton = N) en dat voor oppervlakte A (eenheid: m²). Aan de hand van deze symbolen kun je druk als volgt definiëren: p = F A luchtledig 1 atm 1 atm water 10,33 m luchtledig kwik 76 cm Effect van een druk van 1 atm Principe van Pascal Druk plant zich in alle richtingen gelijk voort door alle gassen en vloeistoffen in rusttoestand. Daarbij is op één bepaald horizontaal vlak de druk overal dezelfde. Eenheden De SI-eenheid (internationale standaard) voor druk is Pascal (Pa). Dat is de druk die een kracht van 1 Newton (1 N = 1kg m/s²) loodrecht op een oppervlak van 1 m² uitoefent, of 1 Pa = 1 N/m² Bij gastechnische toepassingen gebruiken we meestal de eenheid bar met als afgeleide eenheid mbar (millibar). Daarbij geldt: 1 bar = 1 000 mbar 1 bar = 10 5 Pa = 100 000 Pa 100 Pa = 1 mbar 1 atm (atmosfeer) = 760 mmhg (mm kwikkolom) 1 atm = 1 013 mbar = 1,013 bar Oude, niet meer gebruikte SI-eenheden voor druk zijn: 1 mmhg (kwikkolom) = 13,59 mmwk 10 mmwk (waterkolom) 1 mbar 100 Pa 1 mmwk (waterkolom) = 9,81 Pa = 9,81 1/100 mbar = 0,0981 mbar 1 mbar = 10,19 mmwk 1 atm = 1 013 mbar = 10,326 mwk (een waterkolom van 10,326 m) 13
module 7: boekdeel 1 2. Fysische grootheden 2.1.2 Absolute druk, atmosferische druk en overdruk Gastechnische toepassingen gaan bijna altijd gepaard met de atmosferische druk van de omgeving. Wanneer we zeggen: De gasdruk in de binnenleiding bedraagt 25 mbar, betekent dat dat de gasdruk in de binnenleiding 25 mbar hoger is dan de atmosferische druk rond de leiding. De druk van 25 mbar noemen we de effectieve of relatieve druk, of kortweg de overdruk in de leiding. De som van de overdruk in de leiding en de atmosferische druk errond is de eigenlijke druk of absolute druk in de leiding. Als je bepaalde mathematische vergelijkingen maakt, moet je altijd de absolute druk van het gas gebruiken. Het verband tussen beide grootheden is: absolute druk = atmosferische druk + overdruk Hierbij is de atmosferische druk de werkelijke atmosferische druk in de omgeving van het gebeuren. Onder normale omstandigheden bedraagt de atmosferische druk (op zeespiegelniveau) 1 013 mbar. Dat is dan meteen ook de referentiedruk. Het verschil tussen de werkelijke atmosferische druk en de normale atmosferische druk is bij de meeste toepassingen in onze streken verwaarloosbaar. Bij enkele toepassingen, bv. bij sterke hoogteverschillen in de installatie, moeten we een correctie toepassen. 2.1.3 Meten van druk met manometer Een manometer meet een overdruk. Vloeistofmanometer De eenvoudigste manometer is een vloeistofmanometer. Deze bestaat uit een U-vormige, geplooide glazen of plastic buis, die gevuld is met een vloeistof. In rust zijn beide benen onderhevig aan de atmosferische druk en staat het niveau in beide benen even hoog. Dit niveau komt overeen met het nulpunt. Als we nu één been verbinden met de gasleiding, daalt de vloeistof in dit been onder invloed van de gasdruk. Het niveau in het andere been stijgt gelijkmatig. Het verschil tussen beide niveaus is de maat voor de overdruk van het gas in de leiding. 14
2. Fysische grootheden module 7: boekdeel 1 De afleesschaal van deze manometers kun je ijken in Pa, bar of mbar. Vloeistofmanometer Opgelet De gemeten overdruk komt overeen met de druk die de verplaatste vloeistofkolom uitoefent. De indeling op de afleesschaal van de U-buismanometer is dus afhankelijk van de gebruikte vloeistof. Als je vloeistof moet bijvullen, moet je zeker vloeistof met dezelfde dichtheid gebruiken, anders zijn de aflezingen niet juist. Micromanometer Kleine onder- of overdrukken, die soms optreden in branders, schoorstenen, e.d. meten we met een micromanometer. Dit is een U-buismanometer met een schuin been, waardoor je nauwkeuriger kunt aflezen. Micromanometer Voor eenzelfde druk is de afstand AB groter dan A B, waardoor een nauwkeurigere aflezing mogelijk is. Bourdon-manometer Bourdon-manometer Om grotere drukken bv. groter dan 100 mbar te meten, gebruiken we de metalen Bourdon-manometer. Deze manometer bestaat uit een veerkrachtige, opgerolde metalen buis, met constante wanddikte en ovale doorsnede. Onder invloed van de druk wil deze buis zich ontrollen. Deze vervorming zet zich mechanisch over op de wijzer, die zich over de schaal beweegt. Dit manometertype registreert alleen overdrukken. 15
module 7: boekdeel 1 2. Fysische grootheden Belangrijk Hoe meten we de druk aan de ingang van een verbruikstoestel? Wanneer er geen gas in een leiding stroomt er is dan geen debiet dan is de gasdruk (overdruk) dezelfde, zowel bij het begin van de leiding als op het einde ervan, ongeacht de lengte van de leiding. Opgelet: we meten pas nadat de druk zich gestabiliseerd heeft. Maar wanneer er gas door die leiding stroomt er is dan wel debiet dan neemt de druk door het wrijvingsverlies tegen de binnenwand van de leiding af naarmate we verder stroomafwaarts meten drukverlies. Om de druk aan de ingang van een verbruikstoestel correct te kunnen meten, moeten we bij maximaal debiet van het toestel meten. Alleen zo houden we rekening met het drukverlies tussen de gasmeter en het toestel, én weten we of de gasdruk aan het toestel voldoende is voor de optimale werking ervan. 2.2 Temperatuur [TI] Temperatuur is de fysische grootheid die de warmtetoestand van een lichaam beschrijft. Eenheden De gebruikelijke SI-eenheid voor temperatuur is de graad Celsius symbool C. De 0 op de schaal van Celsius duidt de temperatuur aan waarop zuiver water van de vaste toestand (ijs) naar de vloeibare toestand (water) overgaat. De 100 op die schaal wijst de temperatuur aan waarop zuiver water begint te koken. Allemaal onder normale atmosferische druk = 1 013 mbar. Eén graad Celsius ( C) stemt overeen met een honderdste (1/100) van het verschil tussen 0 C en 100 C. De SI-eenheid die we gebruiken bij warmteleer is Kelvin symbool K. Het nulpunt van de temperatuurschaal van Kelvin ligt op het absolute nulpunt (kouder kan niet!) en bedraagt 273,15 C. Op beide schalen, die van Celsius en die van Kelvin, is de afstand tussen twee opeenvolgende waarden dezelfde: stijgt de temperatuur met 1 C, dan stijgt hij ook met 1 K. 273,15 K = 0 C 100 C = 373,15 K 16
2. Fysische grootheden module 7: boekdeel 1 2.3 Dichtheid [TI] De dichtheid van een gas is de verhouding tussen de massa van een volume gas en de massa van eenzelfde volume droge lucht, gemeten in dezelfde omstandigheden van temperatuur en druk we noemen dit ook de relatieve dichtheid. Symbool: d De dichtheid is een onbenoemd getal. Aardgas : d = 0,62 tot 0,64 Lucht : d = 1 Propaan : d = 1,56 Butaan : d = 2,09 Aardgas is lichter dan lucht. Butaan en propaan zijn zwaarder dan lucht. 2.4 Volumedebiet [TI] Het volumedebiet is het volume vloeistof of gas dat zich per tijdseenheid verplaatst, bv. bij doorstroming in een leiding. Eenheden SI-eenheid: m 3 /s (kubieke meter per seconde) Afgeleide eenheden: l/h : liter per uur m3/h : kubieke meter per uur 1 m 3 /h = 1 000 l/h Voorbeeld: een balgengasmeter is een instrument dat volumes meet. We lezen, in liter, het volume gas af dat gedurende 1, 2, 5, 10 of 60 minuten door de gasmeter stroomt. Het overeenstemmende debiet in m 3 /h becijfer je dan door het afgelezen getal te vermenigvuldigen met respectievelijk 60, 30, 12, 6 of 1. Uiteraard: hoe groter de afleestijd, hoe nauwkeuriger de meting. Hoe lees je het volume in liter af op een gasmeter met roltelwerk? De cijfertelwerken van de balgen- en rotorgasmeters hebben, afhankelijk van hun maximale volumedebiet, drie of twee cijfers na de komma. De cijfers na de komma zijn meestal rood weergegeven. Bij een cijfertelwerk met drie cijfers na de komma, vormen deze drie cijfers het aantal liter. Bv.: op het telwerk 47126,023 lezen we af: 47 126 kubieke meter en 23 liter. Gasmeter-telwerk met 3 cijfers na de komma Bij een cijfertelwerk met maar twee cijfers na de komma bekomt men het aantal liter door het getal rechts van de komma te vermenigvuldigen met 10. 17
module 7: boekdeel 1 2. Fysische grootheden Bv.: op het telwerk 000000,79 lezen we af: nul kubieke meter en 790 liter. Als je dit nauwkeurig wilt lezen, moet je met de aanwezige verdeelstreepjes tussen twee opeenvolgende cijfers (in ons geval het derde van de vijf verdeelstreepjes tussen de cijfers 9 en 0) het aantal liter schatten 796 liter. 2.5 Verband tussen druk, temperatuur en volume [TI] Gasmeter-telwerk met 2 cijfers na de komma Stoffen kunnen in drie toestanden of fasen voorkomen. De drie toestanden van water zijn ons het best bekend: vast (ijs), vloeibaar (water) en gasvormig (waterdamp). Een stof kan van de ene in de andere toestand overgaan als je warmte toevoegt of onttrekt (bij constant gehouden druk). Water gaat bv. bij het koken (warmtetoevoeging) over van de vloeistoffase naar de gas- of dampfase (waterdamp). Waterdamp gaat bij het condenseren (afkoeling = warmte afgestaan) over in water. Analoog hiermee gebeurt in een gasfles bv. de overgang voor butaan of propaan van de vloeistof- naar de gasfase, en omgekeerd. De toestand waarin een stof zich bevindt, is afhankelijk van zijn druk en temperatuur. Wanneer we zeggen dat een bepaalde hoeveelheid gas een bepaald volume inneemt, moeten we altijd vermelden bij welke druk en temperatuur dit gebeurt. Afspraak 1 normaal m 3 symbool 1 m 3 (n) aardgas is een volume van 1 m 3 aardgas onder normale omstandigheden, gekenmerkt door een absolute druk van 1 013 mbar en een temperatuur van 0 C (of 273,15 K). De faseovergang kan ook gebeuren door verhoging van de druk (het gas samendrukken) of verlaging van de druk (het gas ontspannen) bij constant gehouden temperatuur. Denk eraan: aardgas wordt bij atmosferische druk vloeibaar bij een temperatuur van 162 C (temperatuur van het vloeibare gas in een LNG-tanker). Normaal kubieke meter Aardgas is zoals elk ander gas sterk samendrukbaar. Dat is in tegenstelling tot vloeistoffen en vaste stoffen, die nauwelijks samendrukbaar zijn. Aardgas sla je op en verdeel je onder drukniveaus die sterk uiteenlopen van 20 mbar tot 200 bar (variatie van 1 tot 10 000). De hoeveelheid aardgasdeeltjes die zich in een volume van 1 m 3 bevinden, neemt dan ook heel sterk toe bij een dergelijke drukverhoging. Omdat de hoeveelheid energie samenhangt met de hoeveelheid aardgasdeeltjes, hebben we een duidelijke afspraak nodig over het volume dat die deeltjes innemen. Om gasvolumes met elkaar te kunnen vergelijken, moeten we dus de hoeveelheid 1 m 3 preciezer omschrijven. 18
2. Fysische grootheden module 7: boekdeel 1 2.6 Kookpunt dampspanning dauwpunt [TI] Als we, bij constante druk, energie toevoegen aan een vloeistof, stijgt de temperatuur ervan en gaat er vloeistof over in gasvorm of dampfase. Op het ogenblik dat de temperatuur stijgt tot een bepaalde waarde, het kookpunt, wordt alle toegevoerde energie gebruikt om de vloeistof te verdampen de vloeistof kookt. Water bereikt het kookpunt bij atmosferische druk (1 013 mbar) bij een temperatuur van 100 C. Bij de verbranding van aardgas ontstaat water (2). Omdat dit water er komt bij een temperatuur die ver boven het kookpunt van water ligt, wordt dit water onmiddellijk waterdamp. De druk van de waterdamp in de verbrandingsproducten de dampspanning verandert met de temperatuur van de waterdamp. Bij een bepaalde temperatuur bereikt die druk een maximale waarde, de maximale dampspanning of de verzadigingsdruk. De waterdamp condenseert dan en gaat over van de gas- naar de vloeistoffase. De temperatuur waarbij dit gebeurt, noemen we het dauwpunt. (2) Meer informatie vind je in module 7 boekdeel 2: Verbranding en toestellen 19
3. Eigenschappen van aardgas [TI] module 7: boekdeel 1 3. Eigenschappen van aardgas [TI] Aardgas is niet giftig. Aardgas is lichter dan lucht. Aardgas is geur- en kleurloos. Aardgas is brandbaar en explosief. 3.1 Samenstelling van aardgas De gecommercialiseerde gassen die als brandstof dienen, bestaan meestal uit meerdere gassen, maar in heel zeldzame gevallen gebruiken we een 100 % zuiver gas, bv. methaan, als brandstof. Voor ieder afzonderlijk element in een samengesteld gas kunnen we de concentratie bepalen. Tabel 1 geeft de samenstelling en de volumetrische concentratie (gemiddelde waarden) van aardgassen die in België ingevoerd worden. Eén atoom CH 4 Hierbij moeten we de volgende zaken opmerken: Het hoofdbestanddeel van alle aardgassen is methaan (CH4). De eerste zes vermelde bestanddelen in tabel 1 zijn koolwaterstoffen brandbare gassen die energie leveren en opgebouwd zijn uit de scheikundige elementen koolstof en waterstof. Verrijkt Slochteren -gas bevat 87,743 % koolwaterstoffen; de andere aardgassen bevatten tussen 95,02 % en 99,17 %. Het percentage stikstof (N 2 ) in Slochteren-aardgas ligt duidelijk hoger dan in de andere aardgassen het bevat daardoor minder brandbare gassen, dus minder energie. Het Slochteren-aardgas behoort tot de groep van de L-aardgassen (L = Low = Lage warmte-inhoud), soms wordt het Arm Gas genoemd. De aardgassen uit de Noordzee en Algerije/Qatar behoren tot de groep van de H-aardgassen (H = High = Hoge warmte-inhoud), en worden soms Rijk Gas genoemd. 21
module 7: boekdeel 1 3. Eigenschappen van aardgas [TI] Tabel 1 Gemiddelde volumetrische samenstelling (gemiddelde waarden 2008) Gas- Componenten Methaan (CH 4 ) Ethaan (C 2 H 6 ) Propaan (C 3 H 8 ) Butaan (C 4 H 10 ) (ISO en normaal) Penthaan (C 5 H 12 ) (ISO en normaal) Zware koolwaterstoffen (C 5 +) Kooldioxide (CO 2 ) Koolmonoxide (CO) Waterstof (H 2 ) Zuurstof (O 2 ) Stikstof (N 2 ) Helium (He) Verrijkt Slochteren (Poppel) % Noordzee ( s Gravenvoeren) % Qatar (Zeebrugge) % Noordzee Stattoil (Zeebrugge) % Lab-gas G20 (*) Zuiver methaan % 82,996 87,743 92,960 89,398 100 86 3,624 5,632 5,689 5,358 - - 0,633 1,173 0,417 1,198 - - 0,209 0,332 0,097 0,359 - - 0,051 0,075 0,006 0,079 - - 0,045 0,061-0,052 - - 1,419 1,751-1,334 - - - - - - - - - - - - - - - - 0,001 - - - 10,985 3,213 0,829 2,203-14 0,039 0,020-0,019 - - Lab-gas G25 (*) % (*) G20 en G25 zijn referentiegassen. Ze worden alleen maar gebruikt voor de keuring van de verbruikstoestellen. Ze maken het mogelijk in alle laboratoria hetzelfde gas te gebruiken en dus vergelijkbare resultaten te krijgen. 3.2 Aardgas is niet giftig Niet verwarren met: verstikking door gebrek aan ademlucht; vergiftiging door CO (koolmonoxide), die kan ontstaan bij onvolledige verbranding, door gebrek aan primaire lucht of door vervuiling van de brander. Aardgas bevat geen giftige elementen. 22
3. Eigenschappen van aardgas [TI] module 7: boekdeel 1 3.3 Aardgas is lichter dan lucht Als er tijdens werken in een lokaal aardgas kan ontsnappen, moeten we zorgen voor een permanente en degelijke verluchting vóór de werken beginnen. Uit het oogpunt veiligheid tijdens werken kunnen we daarom het volgende stellen: In een niet-geventileerde ruimte verzamelt ontsnappend aardgas zich altijd in de bovenzijde van het lokaal. Om het aardgas uit het lokaal te verwijderen volstaat het dit lokaal in verbinding te stellen met de buitenlucht via zo hoog mogelijke openingen verluchten. Opgelet Butaan en propaan zijn zwaarder dan lucht ze vereisen dus andere veiligheidsmaatregelen. Vergelijking van de evacuatie van aardgas en van butaan/propaan uit een ruimte 10 m 3 10 m 3 10% naar 0% in seconden minuten uren 1 m 3 aardgas 1 m 3 butaan/propaan Evacuatie door natuurlijke bovenverluchting. Geen evacuatie door natuurlijke bovenverluchting. Afzuiging op laagste punt noodzakelijk. 23
module 7: boekdeel 1 3. Eigenschappen van aardgas [TI] 3.4 Aardgas is geur- en kleurloos Odorisatie van het aardgas Mengsel te arm Brandbaar mengsel Mengsel te rijk 0% gas 5% 15% Waarneembaarheidsdrempel van aardgas: vanaf 1% gas in de lucht 100% gas Maar Toevoeging van een reukstof (= odorisatie) maakt aardgas waarneembaar voor de gebruikers. THT = tetrahydrothiofeen Scentinel (mengeling van mercaptanen) Alle klanten op het distributienet ontvangen geodoriseerd aardgas. De meeste klanten die rechtstreeks op het Fluxys-transportnet aangesloten zijn, ontvangen niet-geodoriseerd aardgas. 3.5 Aardgas is brandbaar/explosief 3.5.1 Aardgas is brandbaar in aanwezigheid van zuurstof (uit de lucht); bij toevoeging van energie. Vuurdriehoek met de drie voorwaarden voor brand CH 4 CH 4 + 2O 2 CO 2 + 2H 2 O + warmte T ontstekingsenergie zuurstof 24
3. Eigenschappen van aardgas [TI] module 7: boekdeel 1 3.5.2 Aardgas is explosief Explosie = een heel snelle verbranding aardgas vermengd met lucht vorming van brandbaar mengsel; ophoping van het gas/luchtmengsel in een afgesloten ruimte; ontsteking op één punt snelle voortplanting van de ontsteking in alle richtingen; plotse warmtetoename in de gesloten ruimte; heel grote druktoename; explosie. Verloop van een explosie Ontsteking gas/luchtmengsel Plotse warmtetoename Druktoename Explosie 3.6 Symbolen, eenheden en afkortingen 3.6.1 Scheikundige symbolen C : koolstof/ roet CO : koolstofmonoxide CO 2 : koolstofdioxide CH 4 : methaan (aardgas) H 2 : waterstof O 2 : zuurstof H 2 O : water/waterdamp N 2 : stikstof NO x : stikstofoxides 3.6.2 Eenheden m : eenheid van lengte; m 2 : eenheid van oppervlakte; m 3 : eenheid van inhoud; 1 m 3 = 1 000 dm 3 = 1 000 liter; 1 m 3 (n) : normaal m 3 = 1 m 3 gemeten bij 0 C en 1 013 mbar (= één atmosfeer); K : Kelvin; eenheid van temperatuur; 0 C = 273,15 K; J : Joule; energie-eenheid; veelvoud: 1 MJ = 1 000 kj = 1 000 000 J; W : Watt; eenheid van vermogen; 1 W = 1 J/s; 1 kw = 1 000 W; kwh : kilowattuur; energie; 1 kwh = 3,6 MJ; 1 MJ = 0,2778 kwh. 25
module 7: boekdeel 1 3. Eigenschappen van aardgas [TI] 3.6.3 Afkortingen/symbolen d : dichtheid (van een gas); onbenoemd getal; A : oppervlakte; DN : nominale diameter (altijd in mm); L-gas : Laag calorisch aardgas; bv. Slochteren-aardgas; H-gas : Hoog calorisch aardgas; bv. Noordzee-aardgas, aardgas uit Qatar; H S : calorische vermogen bovenwaarde (s van supérieure = bovenste); H i : calorische vermogen onderwaarde (i van inférieure = onderste); R HT : weerstand tegen hoge temperaturen (Résistance aux Hautes Températures voor aardgas 650 C); LPG : Liquified Petroleum Gas; verzamelnaam voor commercieel propaan- en butaangas; LEL : Low Explosion Limit = onderste ontstekingsgrens; MOP : Maximum Operating Pressure = maximale werkdruk; VMC : Ventilation Mécanique Contrôlée = gestuurde mechanische ventilatie. 3.7 Samenvatting Bij gastechnische toepassingen gebruiken we voor druk meestal de eenheid bar, met als afgeleide eenheid mbar. De gasdruk aan de ingang van een verbruikstoestel (overdruk) meten we met een manometer en bij maximaal debiet van het toestel. De vergelijking van de energetische eigenschappen van verschillende gassen moet altijd gebeuren onder dezelfde referentievoorwaarden meestal bij een druk van 1 013 mbar en een temperatuur van 0 C. Aardgas bestaat hoofdzakelijk uit methaan. Het is niet giftig, lichter dan lucht en brandbaar/explosief. Veiligheid: bij ophoping van een gas/luchtmengsel in een afgesloten ruimte gebeurt de verbranding ongecontroleerd. Op heel korte tijd komt er een grote hoeveelheid warmte vrij die geen uitweg vindt in de gesloten ruimte explosie. 26
4. Uitvoering van de binnenleiding module 7: boekdeel 1 4. Uitvoering van de binnenleiding 4.1 Normering [MTI] De normen NBN D51-003 en NBN D51-004 voor binnenleidingen leggen een aantal eisen vast voor leidingen. Ze beschrijven ook de toegelaten materialen, hun verbindingswijze en de plaatsing van de leidingen. Voor alle duidelijkheid eerst enkele definities: Hoogste werkdruk (MOP Maximum Operating Pressure) De hoogste druk in de binnenleiding onder normale exploitatieomstandigheden. Normale exploitatieomstandigheden betekent geen onderbreking of storing van het gasdebiet. Binnenleiding De leiding met toebehoren buizen, hulpstukken en verbindingen na de gasmeter. NOOT: De binnenleiding kan zich dus gedeeltelijk buiten een gebouw bevinden, als een ingegraven leiding of als een bovengrondse leiding tegen een muur. Nieuwe gedeelten van binnenleidingen Als nieuw gedeelte van een binnenleiding beschouwen we onder andere een nieuwe leiding voor de voeding van een bijkomend toestel, een vervangen deel van de binnenleiding in slechte staat, de aanpassing van de binnenleiding als een gastoestel naar een ander lokaal verhuist, enz. Het aanpassen van de gasleiding bij het vervangen van een bestaand toestel door een nieuw, wordt niet als een nieuw gedeelte van de binnenleiding beschouwd. Dit neemt niet weg dat de gebruikte materialen, verbindingen en hulpstukken (bv.: de stopkraan) moeten voldoen aan de geldende eisen van de norm NBN D51-003. 27
module 7: boekdeel 1 4. Uitvoering van de binnenleiding Plaatsing Vervanging Onder plaatsing van een toestel verstaan we de plaatsing van een nieuw toestel in een nieuwe binnenleiding. Verder is het mogelijk een bijkomend toestel te plaatsen of een bestaand toestel te vervangen door een nieuw, al dan niet van dezelfde soort. Hiervoor zijn in de norm NBN D51-003 ook bepalingen opgenomen. 4.2 Materialen en verbindingswijzen [MTI] 4.2.1 Algemeen Voor we de buizen verbinden, controleren we hun inwendige zuiverheid en de afwezigheid van bramen. Als we delen uit koper (of messing of brons) verbinden met delen uit staal, ontstaat er bij contact met vocht (bv. uit de muur of de vloer) een galvanisch koppel. Er ontstaat ook een heel kleine elektrische stroom die corrosie van het staal tot gevolg heeft. We moeten voorzorgen nemen om deze schadelijke effecten te vermijden, bijvoorbeeld door deze verbindingen te isoleren met beschermingsbanden of met een thermokrimpmof om zo contact met vocht te voorkomen (zie verder in boekdeel + NBN D51-003 4.5.1.1). 4.2.2 Veiligheidsvoorschriften [NBN D51-003 4.2] Het geheel van de elementen van de binnenleiding (de leidingen, de hulpstukken en de verbindingen, én de stopkraan) moet: een mechanische en chemische weerstand hebben die groot genoeg en aangepast is om te kunnen weerstaan aan de inwerkingen waaraan zij, bij normaal gebruik, kunnen worden blootgesteld, vooral de inwerkingen die ontstaan door de manier van verbinden; binnen in een gebouw bestand zijn tegen hoge temperaturen (type R HT ). Weerstand tegen hoge temperaturen type R HT (Résistance aux Hautes Températures) = de eigenschap van een leidingonderdeel, toestel of verbinding om bij blootstelling, volgens de norm NBN EN 1775 (Bijlage A, Clausule B), aan een thermisch programma zijn dichtheid te behouden. R HT -eisen: temperatuur = 650 C, gedurende 30 min lek < 150 l/h 28
4. Uitvoering van de binnenleiding module 7: boekdeel 1 Zolang de temperatuur bij brand 650 C blijft: beperkte gasontsnapping, geen gasophoping risico op ontploffing is gering. Zodra de temperatuur bij brand > 650 C wordt: grotere gasontsnapping mogelijk maar wordt onmiddellijk ontstoken risico op ontploffing is beperkt. We gebruiken GEEN buizen in PE, PEX of meerdere lagen (meerlagenbuis of multi-layer -buis; bv. alu-pex) voor het deel van de binnenleiding in een gebouw. Loden buizen in een binneninstallatie: moeten we vervangen. We zachtsolderen NIET. Geen waterkranen gebruiken ENKEL RHT gekeurde gaskranen. Voor gasbuizen, koppelingen, kranen, gasmeters, enz. is dit geen probleem. Deze zijn in R HT -uitvoering in de handel beschikbaar (zie NBN S 21-207 3.1.4 voor equivalente veiligheidsoplossingen). Andere apparatuur, zoals magneetafsluiters, is niet altijd in R HT -uitvoering beschikbaar. R HT -proef op een artikel dat niet aan de eisen voldoet Voor deze elementen kunnen we een van de volgende oplossingen toepassen: Het materiaal is geplaatst in een kast met een maximaal volume van 0,2 m 3 ; de wanden hebben een brandweerstand (3) El (4) van minstens 30 minuten (materiaal El30). Het materiaal is geplaatst in een ruimte met verhoogde brandveiligheid: wanden met brandweerstand El van minimaal 2 uur (El 120) en deuren met EI van minimaal 1 uur (El 60). Ruimten die aan deze eis voldoen, zijn onder andere een lokaal volgens de norm NBN D51-001 (drukreduceerlokaal) of een lokaal volgens de norm NBN B 61-001 (stookplaats voor CV-ketels 70 kw). (3) Meer info vind je in module 7, boekdeel 2: Aardgastoestellen: verbranding en installatie. (4) EI vervangt de aanduiding Rf die vroeger de brandweerstand van constructies, wanden en deuren aangaf: klasse E = dichtheid van een compartimenterend constructie-element ten opzichte van vuur; klasse I = thermische isolatie klasse I is altijd een aanvulling op klasse E en bestaat niet los ervan. 29
module 7: boekdeel 1 4. Uitvoering van de binnenleiding Een niet-r HT -onderdeel wordt beschermd door een thermische beveiligingsklep die zelf R HT is en die stroomopwaarts vlakbij het niet-r HT -stuk geplaatst is. Thermische beveiligingskleppen hebben over het algemeen een groot drukverlies. Hiermee moeten we rekening houden. In lagedrukinstallaties (20 of 25 mbar) is deze oplossing daarom vaak niet toepasbaar. Opmerking Thermische of overdebiet-beveiligingskleppen (al dan niet geïntegreerd in een afsluitkraan) en snelkoppelingen (al dan niet in combinatie met een metalen R HT -slang) moeten voldoen aan een Europese norm. Ze moeten, zoals hierboven vermeld, ook bestand zijn tegen hoge temperaturen (van het type R HT zijn) als we ze in een gebouw gebruiken. De maximaal toegelaten drukval is dezelfde als die voor gasafsluitkranen van dezelfde doormeter in de norm NBN EN 331. De meeste van dergelijke, nu gecommercialiseerde materialen, beantwoorden niet aan deze eis bij gebruik in een 20 mbar- of 25 mbarinstallatie, omdat ze een te groot inwendig drukverlies hebben. Het niet-r HT onderdeel plaatsen we buiten het gebouw. Als alternatieve oplossing kunnen we de magneetafsluiter stroomafwaarts plaatsen van de stopkraan van het bediende toestel. Het maakt dan geen deel meer uit van de binneninstallatie. In dat geval is de norm NBN EN 746 Industriële installaties voor warmtebehandelingsprocessen Veiligheidseisen van toepassing. Deze bepaalt de voorschriften voor een gasstraat. In deze norm is bepaald dat de elementen van de gasstraat CE moeten gekeurd zijn, maar de R HT -eis is niet opgenomen. Als het een dragend element van het gebouw betreft, gebruiken we de klasse R, die aangeeft wat de weerstand of stabiliteit ten opzichte van vuur is. De klasse-aanduiding wordt gevolgd door een getal dat de tijdsspanne aangeeft waarin de betreffende eigenschap geldt. Het aantal minuten is hetzelfde voor al de klassen waarachter het getal vermeld staat. Voorbeeld: EI 30 = klasse E en I gedurende 30 minuten. 4.2.3 Staal [NBN D51-003 4.1.2] Stalen buizen stemmen overeen met de normen NBN A25-103, NBN A25-104 of NBN EN 10.208-1. Verzinkte buizen (= gegalvaniseerde buizen) die beantwoorden aan de specifieke norm NBN EN 10240, zijn toegelaten omdat verzinking alleen maar een middel is om een buis tegen corrosie te beschermen. De verzinkte stalen buizen moeten natuurlijk ook voldoen aan de eisen van de bovenvermelde normen voor stalen buizen. 30
4. Uitvoering van de binnenleiding module 7: boekdeel 1 De gestelde eisen zijn afhankelijk van de verbindingswijzen van de stalen buizen. Algemene eis: dichting door contact van metaal op metaal. Deze verbindingswijzen voldoen hieraan: schroefdraadverbinding met zelfdichtende draad; drieledige schroefkoppeling met dichting metaal op metaal; flensverbinding; lassen. Schroefdraadverbinding met zelfdichtende draad Alleen dikwandige, schroefbare buizen van de zware en halfzware reeks mogen we zo verbinden. De schroefdraadverbinding met zelfdichtende draad is genormaliseerd en moet je uitvoeren volgens de norm NBN EN 10226-1. Schroefdraadverbindingen De fittings van smeedbaar gietijzer zijn van het type met versterkte rand en beantwoorden aan de voorschriften van de norm NBN EN 10242. De buitenschroefdraad is conisch en de binnenschroefdraad is cilindrisch. De dichting bij deze schroefdraadverbinding gebeurt door het contact van metaal op metaal tussen het cilindrische gedeelte van de binnendraad en het conische gedeelte van de buitendraad. Cilindrische buiten- en binnenschroefdraad: verboden Conische buiten- en binnenschroefdraad: verboden Te korte conische buitendraad: verboden 31
module 7: boekdeel 1 4. Uitvoering van de binnenleiding Dichtheid van de schroefdraadverbinding: krijg je met een dichtingsproduct om de afwijkingen van de schroefdraad op te vangen. Dichtingsmiddelen Dit dichtingsproduct beantwoordt aan een van de volgende normen: anaëroob afdichtingsmiddel (dichtingsmiddel dat uithardt in afwezigheid van zuurstof ): NBN EN 751-1 (bv. Loctite); niet-uithardend afdichtingsmiddel: NBN EN 751-2, eventueel in combinatie met acrylvezels (bv. Kolmat); niet-gesinterde PTFE-banden van de klasse GRp: NBN EN 751-3 (bv. Teflon-banden met een minimale dikte van 0,1 mm). Je mag geen hygroscopische vezels, bv. hennep of vlas, gebruiken. Drieledige schroefkoppeling met dichting metaal op metaal Bij drieledige schroefkoppelingen of unionkoppelingen moet een conische sluiting voor de dichtheid zorgen. Contact van metaal op metaal verwezenlijkt die dichtheid, zoals aangegeven in de afbeelding hieronder (conisch/conisch of conisch/sferisch). Eventueel kunnen we een bijkomende dichting aanbrengen in de vorm van een O-ring, gevat in een gleuf, die na het vastschroeven is afgesloten. 32
4. Uitvoering van de binnenleiding module 7: boekdeel 1 De drieledige schroefkoppelingen van smeedbaar gietijzer moeten beantwoorden aan de norm NBN EN 10242. Drieledige schroefkoppeling Drieledige schroefkoppeling met platte dichtingsring verboden Flensverbinding Het materiaal van de pakking kies je naargelang van de ruimte waarin de flens is opgesteld. Binnen een gebouw moet de flensverbinding bestand zijn tegen hoge temperaturen (type R HT ). Lasverbindingen van stalen buizen en onderdelen De gebruikte buizen moeten uit lasbaar staal zijn gemaakt. De stalen fittings en kranen die moeten worden gelast, zijn gemaakt uit een lasbare staalsoort, aangepast aan deze verbindingswijze en met laskenmerken die vergelijkbaar zijn met die van de stalen buizen. Flensverbinding op stalen leiding Verzinkte stalen buizen mag je niet aan elkaar lassen. Het toevoegmateriaal moet aangepast zijn aan het basismateriaal (meer bepaald aan de buizen, de hulpstukken en de kranen), het lasprocedé (zie de normen van de reeks NBN F 31) en de lasmethode (o.a. opgaand en neergaand). 33
module 7: boekdeel 1 4. Uitvoering van de binnenleiding Gebruikte lasprocedés: vlambooglassen; autogeenlassen; TIG-lassen. Gebruikte lastechniek: stuiklassen De lassers moeten tijdens een opleiding lasverbindingen leren utivoeren. Opmerking Aanvullende vorming blijkt soms nodig, in het bijzonder voor uitvoerders die niet geregeld zulke verbindingen uitvoeren. Instructeurs die een brede praktische en theoretische kennis hebben over de wijze van uitvoering, moeten deze vorming geven. Ze moeten de nieuwste toepassingen en gebruiken beheersen, de oorzaken van gebreken kunnen ontleden en in staat zijn de daaruit volgende, noodzakelijke bijkomende vorming te organiseren. Vorming kan on the job -training omvatten, onder het toezicht van een ervaren uitvoerder. 34 De vorming moet, aangepast aan de verbindingsmethode, minimaal deze onderwerpen omvatten: materialen en wanddikten van buizen en onderdelen; visuele inspectie van lassen; begrippen over destructieve en niet-destructieve testmethoden; keuze, behandeling, opslag en gebruik van de gepaste buizen, hulpstukken, toevoegmaterialen en gassen; de geschikte uitrusting (lasapparatuur, klemmen, hulpgereedschap); de invloed van de weersomstandigheden op de kwaliteit van de lassen; voorbereiding en zuiverheid van buisuiteinden en hulpstukken; persoonlijke bescherming, bescherming van derden en van het milieu.
4. Uitvoering van de binnenleiding module 7: boekdeel 1 Het is wenselijk dat de uitvoerder: geregeld degelijke verbindingen kan uitvoeren in overeenkomst met de juiste procedures; de veiligheidsprocedures leert kennen en ze leert toepassen; kan beoordelen waardoor ondeugdelijke verbindingen ontstaan. De opleiding moet bewijzen dat ze aangepast is aan het uit te voeren werk op het terrein. In het bijzonder moeten we controleren op het doorlassen. Wij willen geen las die op de verbindingszone kleeft, maar wel één die over de volledige wanddikte van de buis doordringt. Hardsolderen van stalen buizen is verboden. 4.2.4 Koper [NBN D51-003 4.1.2] Koperen buizen voldoen aan de norm NBN EN 1057. Kwaliteiten: R220: uitgegloeide koperen buis wordt verkocht op rol; R250: halfharde koperen buis wordt verkocht in rechte lengten; R290: harde koperen buis wordt verkocht in rechte lengten, maar komt bijna niet voor in België. Voor koper is de diameter bij conventie de reële buitendiameter van de buis, uitgedrukt in millimeter. De minimale nominale wanddikte, afhankelijk van de buitendiameter van de buis en van het gebruikte verbindingtype, staat in tabel 2 hieronder. Het gebruik van buizen met een andere buitendiameter dan de in onderstaande tabel vermelde diameters, is verboden. De buizen worden gemarkeerd Voorbeeld: Cu EN 1057 R220 12 1,0. 35
module 7: boekdeel 1 4. Uitvoering van de binnenleiding Tabel 2 Minimale nominale wanddikte van de koperen buizen, met het oog op de buitendiameter en het type verbinding [NBN D51-003 4.1.2 Tabel 2] Buitendiameter (mm) Hardsolderen Knelfitting Persfitting Minimale nominale wanddikte (mm) 12 15 18 22 1 1 1 28 1 1 1,5 35 42 1 Verboden Verboden 54 1,2 Verboden Verboden De gebruikte verbindingstechnieken voor koperen buizen zijn: knelfittings persfittings hardsolderen Knelfitting [NBN D51-003 4.1.3 + 4.5.1.2 + 4.5.1.3.2] De knelfittings en -toebehoren (bicone-fittings) zijn volledig uit koper of een koperlegering. De knelring is niet gespleten. Op de website www.aardgas.be vind je een lijst met de goedgekeurde fittings. Zij zijn alleen maar toegelaten voor het verbinden van koperen buizen met een buitendiameter tot en met DN28. De nominale maat van het hulpstuk moet identiek zijn aan die van de buis waarop het wordt aangebracht. De knelring moet twee aanslagkragen hebben. Die moeten een overdreven vervorming van de koperen buis beletten en toelaten dat de ring zich, na volledige aanspanning, evenwijdig met de as van de buis bevindt. Knelfitting LANG model voor gas De wartelmoer moet de buis, vanaf de knelring, ondersteunen over een nuttige lengte gelijk aan ten minste 0,7 maal de buitendiameter van de buis. 36
4. Uitvoering van de binnenleiding module 7: boekdeel 1 Knelfitting KORT model voor water VERBODEN VOOR GAS Als je een knelverbinding van koperen buizen uitvoert, met de kwaliteit R 220 (uitgegloeide buis geleverd op rol), moet je een steunbus gebruiken. Persfitting [NBN D51-003 4.1.3 + 4.5.1.2 + 4.5.1.3.3 + 4.5.2.3] In afwachting van de publicatie van een Europese norm over persverbindingen gebruiken we de KVBG-specificatie 2001/2 Specificatie voor de persverbinders voor gasinstallaties (5) om de kwaliteit van deze verbindingen te bepalen. De door KVBG voor gas goedgekeurde persfittings kun je herkennen aan het AGB-BGV kwaliteitslabel. Een lijst van deze fittings vind je op de website www.aardgas.be. De persfittings en -toebehoren moeten op hun buitenwand voorzien zijn van de volgende markering: de naam van de fabrikant en/of het gedeponeerd merk; de nominale druk in bar voorafgegaan door de aanduiding PN, met een PN van minimaal 5 bar; de buitendiameter, in mm, van de koperen buis waarop je de verbinding moet monteren; de volgende aanduidingen, onuitwisbaar en permanent aangebracht (zelfs na het persen en de R HT -proef ): de letters GT (geschikt voor Gas en Thermisch getest, m.a.w. van het type R HT ); een verdeelstreep /, gevolgd door de druk (in bar) tijdens de R HT -proef. (5) Deze referentie is niet langer geldig. Op de website www.cerga.be worden enkele merken van verbindingen met het kwaliteitslabel AGB-BGV aanbevolen. Er bestaat een NBN EN 1057: Koper en koperlegeringen - Naadloze, koperen buizen voor gas- en waterleidingen in sanitaire en verwarmingstoepassingen = EN 1057:2006. 37