Magnetiet: de zwarte vijand voor elk verwarmingssysteem

IJzer-zuurstofverbinding: wat is magnetiet?

Magnetiet (ook wel magneetijzer of magneetijzersteen genoemd) is een vorm van ijzeroxide, d.w.z. een chemische verbinding van ijzer en zuurstof, maar dient niet te worden verward met hematiet, de klassieke "roest" die tenslotte ook een ijzer-zuurstofverbinding (dus een ijzeroxide) is. Roest of hematiet ontstaat wanneer er veel zuurstof bij de corrosie beschikbaar is – bijvoorbeeld in de openlucht. Roest, of hematiet, wordt gevormd wanneer er veel zuurstof beschikbaar is tijdens corrosie – bijvoorbeeld in de lucht. Magnetiet wordt daarentegen eerder in gesloten, zuurstofarme omgevingen gevormd en lijkt eerder zwart dan roodachtig.

Magnetiet komt relatief veel voor in de natuur en wordt vanwege zijn ongewone eigenschappen in verschillende landen in de wereld gewonnen. Maar zo populair als dit mineraal bijvoorbeeld voor de elektrotechnische industrie is, zo gevreesd is het in verwarmingsinstallaties. En dat komt door deze eigenschap: magnetiet is, zoals de naam al zegt, een van de sterkste bestaande magnetische mineralen en hecht zich aan ijzer en ijzerhoudende legeringen. Deze eigenschap kan problematisch worden als bijvoorbeeld magnetietafzettingen zich in leidingen vormen en hier op lange termijn de doorstroming verkleinen.

Zwart moddergevecht: welke schade kan magnetiet in de verwarming veroorzaken?

De taak van een verwarmingsinstallatie is in feite vrij eenvoudig: water in een circuit circuleren, daarbij warmte bij de warmtebron opnemen en deze aan de radiatoren of de vloerverwarmingsleidingen afgeven. Afzettingen of verontreinigingen zorgen daarbij echter voor verstoring. 

Het probleem is dat magnetiet niet vanaf het begin in het vulwater zit, maar zich pas vormt tijdens het gebruik van de verwarming – en wel in de vorm van zeer kleine kristallen (tot 5 µm) die in de loop van de tijd zogenaamd magnetietslib vormen. Een zwart vocht dat elke verwarmingsdeskundige waarschijnlijk eerder is tegengekomen. En dit kan ernstige gevolgen hebben voor het hele verwarmingssysteem:

• Storingen in thermostaatventielen als gevolg van afzettingen op de ventielafdichtingen
• Verlies van efficiëntie in radiatoren, omdat magnetiet aan de binnenkant van de leiding blijft hangen en de warmteoverdracht vermindert. In extreme gevallen kunnen verwarmingscircuits ook volledig verstopt en defect raken.
  > In warmteopwekkers (ketel, warmtepomp, warmtewisselaar, enz.) remt magnetiet de warmteoverdracht, zodat niet het volledige warmtevermogen aan de installatie wordt overgedragen.
  > Magnetiet verstopt ingebouwde filters, vermindert daardoor de doorstroming en het verwarmingsvermogen wordt niet meer bereikt. Het vaker reinigen van het filter verhoogt de bedrijfskosten.
• Magnetiet kan zich op verschillende plaatsen in pompen afzetten en leidt tot verhoogde slijtage van draaiende onderdelen en lagers. Daarmee wordt het benodigde energieverbruik verhoogd. De pompen kunnen zelfs volledig uitvallen door blokkering van de as (mediumgesmeerde pompen) of defect aan de mechanische asafdichting (drooglopers).

Daarom moet het verwarmingswater ook over bepaalde eigenschappen beschikken die de vorming van dergelijke afzettingen aanzienlijk bemoeilijken. (In Duitsland geldt hier bijvoorbeeld de bindende richtlijn VDI2035.)

Wanneer de verkeerde elementen samenkomen: hoe ontstaat magnetiet?

Voor de vorming van magnetiet zijn ijzer, water en zuurstof nodig. IJzer maakt deel uit van veel leidingen en afsluiters in grote installaties. Maar waar komt de zuurstof vandaan? Hiervoor kunnen verschillende bronnen in aanmerking worden genomen, zoals:

• niet-behandeld, bijgevuld suppletiewater
• Toevoer van zuurstof als gevolg van een slecht behoud van druk, lekkende ontluchtingsventielen en luchtafscheiders
• in oude voorraad voorkomende, niet-diffusiedichte rubberen expansieverbindingen, aansluitslangen of kunststof leidingen
• vacuüm in het systeem als gevolg van een slecht behoud van druk, defecte veiligheidsventielen of defecte luchtafscheiders
• onjuist en te snel vullen van een installatie. Hier moeten de normen en richtlijnen voor de bouw en het gebruik van warmwaterverwarmingsinstallaties (zoals DIN 18380 en VDI 2035) in acht worden genomen.

De belangrijkste factoren zijn het voorkomen van vuilinvoer bij de installatie, een correcte druktest, het spoelen van verwarmingsinstallaties vóór de inbedrijfname en het juiste gebruik van luchtafscheiders en ontluchtingsvoorzieningen. Hier is de BTGA-regel 3.002 van toepassing. Vanuit het oogpunt van het Bundesverband Technische Gebäudeausrüstung (BTGA) was deze regel dringend noodzakelijk, omdat er tot op heden onvoldoende wettelijke en normatieve voorschriften voor dit toepassingsgebied bestonden. De BTGA-regel is gedeeltelijk gebaseerd op de in de vakwereld minder bekende DIN EN 14336 die in januari 2005 is ingevoerd. Deze Duitse versie van EN 14336:2005 heeft betrekking op de maatregelen voor de installatie en de afname van warmwaterverwarmingsinstallaties.

Slibafscheiders, magneetfilters: hoe kan schade door magnetietvorming worden voorkomen?

De beste manier om magnetietschade te voorkomen is natuurlijk om magnetiet helemaal niet te laten ontstaan. Maar dat is nauwelijks mogelijk. Zelfs de keuze van zo gelijk mogelijke en corrosiebestendige materialen en een nauwgezet en regelmatig onderhoud kunnen magnetietafzettingen niet volledig uitsluiten.

De enige zinvolle en bruikbare oplossing om magnetiet in het verwarmingswater te verminderen is het gebruik van een slibafscheider met geïntegreerde magneten (magneetafscheider of magnetietafscheider) of een magneetfilter. Het werkingsprincipe is hier vrij eenvoudig: een spiraalvormige doorstroomcilinder vermindert de doorstroomsnelheid van het verwarmingswater, zodat niet-magnetische deeltjes zich geleidelijk afzetten en zich helemaal onderin de afscheidingskamer verzamelen. Aanvullend spoelt het verwarmingswater rond een in de afscheider geïntegreerde magnetische staaf waaraan de in het water zwevende magnetietdeeltjes blijven kleven. De vloeistofstroom wordt niet beïnvloed en er ontstaat geen grotere weerstand. Voor de afvoer van vreemde stoffen trekt de vakman gewoon de magnetische staaf uit het filterelement, opent de afscheidingskamer en het slib kan wegstromen.

Om een "verwarmingsinfarct" te voorkomen moet deze procedure regelmatig worden uitgevoerd tijdens onderhoudswerkzaamheden – hoe vaak precies hangt af van de uitvoering van de installatie zelf. 

"Verwarmingsinfarct" voorkomen: Samenvatting en conclusie

Magnetiet wordt gevormd door de chemische wisselwerking tussen water met een laag zuurstofgehalte, lucht en ijzerhoudende leidingen in vrijwel elke verwarmingsinstallatie – en kan ernstige gevolgen hebben: van efficiëntieverlies en schade aan pompen tot een groot "verwarmingsinfarct". Wie dit langdurig wil voorkomen, moet erop letten dat de magneetafscheiders in de installatie functioneren. Dit geldt niet alleen voor nieuwe installaties, maar ook voor oudere installaties die worden gerenoveerd om de efficiëntie te verbeteren. Met name bij een pompwissel moet een dergelijk filter worden gemonteerd om magnetiet geen kans te geven.

*Source: IKZ 12/04/2008