Isıtma Sistemlerinde Kapalı Genleşme Depoları
Yazan: Mak. Yük. Müh. Nural TUNCER
TANIM : Kapalı Genleşme Depoları, içerisinde membranı bulunan, küresel veya silindirik tipte basınçlı kaplardır. Resim l'de görüldüğü gibi. membranın bir tarafında N2 (Azot gazı), diğer tarafında kullanıldığı devrenin suyu bulunmaktadır.
GÖREVİ : Isıtma veya soğutma devrelerindeki basınç değişimlerinden ileri gelen (ısınma neticesinde veya bir devrenin kapatılmasında vs. gibi) suyun hacimsel değişimlerini karşılar.
Sistem ısındıkça veya sirkülasyon pompasının çalışmasıyla, membrana su tarafından gelen basınç artar ve Kapalı Genleşme Deposunun su tarafında hacmi genişler, bu basınç altında, gaz tarafındaki kısmı ise küçülür. Sistem sıcaklığının düşmesi, pompanın durması ile de tersi olur.
KAPALI GENLEŞME DEPOLARI nı Kalorifer Tesisatında Kullanmakla Sağlanacak Faydalar
1- Kalorifer sistemi kapalı sisteme döneceğinden hava ile teması bulunmayacak ve korrozyon meydana gelmeyecektir.
Çelik radyatör ve kazanların delinmesi önlenecektir.
2- Kapalı kalorifer sisteminde su buharlaşıp kaybolmayacağından, su eksilmesi olmayacaktır.
3- Kapalı sistemde basınç dağılımı eşdeğerde olacağından, her radyatörün ısınması dengeli olacaktır.
4- Kazanın hemen yanına monte edileceğinden, çatıya kadar borudan ve işçilikten tasarruf sağlanacaktır.
5- Çatıdaki genleşme deposu kalkacağından, buradaki ısı kaybı önlenmiş olacaktır.
6- Üst katlardaki göze hoş görünmeyen havalık borularına ve neticede bunların malzeme ve işçilik harca malarına gerek kalmayacaktır.
KULLANILDIĞI YERLER : DİN 4751-Kısım 4'e göre maksimum sıcaklığı 120°C'yi geçmeyen ısıtma sistemlerinde, ayrıca soğutma, klima ve hidrofor devrelerinde kullanılır.
KONSTRUKSIYON : Resim 2'de görüldüğü gibi DİK ve YATIK tipte imal edilirler. İmalat kapasitesi olarak 8 - 12.500 lt. hacimlerindedir. Ancak özel olarak bu hacimlerden daha küçük veya büyük olarak imali mümkündür. Küçük tipler 8 - 80 lt. zemine veya duvara monte edilebilir. Daha büyük tipler, dik veya yatık olarak ayakları üzeri ne yere monte edilir. Çalışma Basınç'ları 2.5-3.0-4.0-5.0 ve 10.0 bara kadardır. Daha yüksek basınçlar özel olarak imal edilirler.
MÜHİM NOT : DİN 4807 Kısım 3'e göre membranla temas eden suyun maksimum sıcaklığı 70°C'dir. Bunun üzerindeki sıcaklıklarda, sıcaklığı bu sınırda tutan sıcaklık regülatörleri konmalıdır. Bu bakımdan Kapalı Genleşme Deposu mutlaka ısıtma sisteminin dönüş hattına monte edilmelidir. Kapalı Genleşme Depolan'nm montajı ve boru bağlantılarının rahatlıkla yapılabilmesi ve daha sonraki kontrollar için montajdan sonra etrafında serbestçe dolaşılacak bir hacim bırakılmalıdır. Kapalı Genleşme Deposu'ııun sisteme bağlanması Şekil 1a ve 1b'de görüldüğü gibi tek boru bağlantısı ile yapılır. Bu borunun çapı genellikle Kapalı Genleşme Deposu'ııun bağlantı çapına uygundur.
Teknik kullanım gereklerine göre, su kısmı boşaltılabilir olmalıdır (4). Ayrıca Kapalı Genleşme Deposu'nun sistemle bağlantısının kesilebilmesi ve sistemin bakımı onarımı için (5) Kapaklı Vana Resim 2. monte edilmelidir. Bu vana üs-tündeki kapağı vasıtasıyla kilitlenmiş olup. yetkili olmayan kişiler tarafından kapatılma tehlikesi önlenmiştir.
EMNİYET VENTİLİ : Her KGD kullanılan sisteme muhakkak bir emniyet ventili konmalıdır. Emniyet ventili sistemin enmiyetini temin ettiğinden katiyen önüne herhangi bir kapama armatürü konamaz. Emniyet ventili kazan üzerine la ve lb veya KGD kazan arasındaki bağlantı borusu üzerine monte edilir. Emniyet ventilinin basıncı (projeci tarafından sistemin öngörülen çalışma basıncına göre) ve aşağıdaki Tablo 1'den seçilir.
 |
 |
Kapalı Genleşme Deposu'nu sisteme bağlayan boru, ısıtma sistemine doğru yükselerek gitmelidir. Bunun olmaması halinde, boru üzerine hava atıcıları konmalıdır (6).
KAPALI GENLEŞME DEPOLARININ SİSTEME BAĞLANTI ÖRNEKLERİ :
Birden fazla kazanlı sistemlerde, kazanların dönüş hattı üzerine monte edilen motorlu vana vasıtasıyla, (18) sistemde meydana gelecek ilk çalıştırma kayıpları önlenir.
Şekil 3'te görüldüğü gibi, birden fazla kazanın, tek bir Kapalı Genleşme Deposuna bağlanması, dolaşım hatalarına ve ısı kayıplarına sebebiyet verir. Bu nedenle tavsiye edilemez.
Şekil: 3
Şekil 2'de kazanlara ayrı ayrı, Kapalı Genleşme Depolan bağlanmış, kapaklı vana monte edilmiştir. Böyle bir sistemde, Kapalı Genleşme Deposu'nun biri tek başına sistemdeki suyun genleşmesinin % 70'ini karşılamalıdır. Şekil 4'de her kazana ayrı ayrı Kapalı Genleşme Deposu, kapaklı vana ve dönüş kollektörüne de, ayrıca sadece tesisat devresine ait olmak üzere, aynı şekilde Genleşme Deposu ve kapaklı vana monte edilmiştir.
SİSTEMİN BASINÇ KONTROLÜ
Tesisatın basınç kontrolü yapılırken vana vasıtasıyla Kapalı Genleşme Deposu devreden çıkartılmalıdır.
ISITMA SİSTEMİNİN DEVREYE ALINMASI:
1- Sistemin statik yüksekliğini kontrol ediniz. Kazanın bulunduğu kod ile en üst ısıtma elemanının arasındaki yükseklik, mesela 20 m = 2.0 bar ise. Kapalı Genleşme Deposunun içerisine doldurulan Azot gazının basıncı da 2.0 bar olmalıdır. (Kapalı Genleşme Deposu siparişinde, statik yüksekliğin verilmesi gerekir. Çünkü fabrikada azot gazı. verilecek statik yüksekliğe uygun olarak doldurulur- Pa-)
2- Sistemdeki manometre üzerinde kırmızı gösterge ile. min. çalışma basıncı (Pa) tesbit ediniz. (Brülör. pompa çalışmadan sadece sistemin su ile dolu olduğu haldeki) Resim 6.
Aynı manometre üzerinde sistemin son basıncını (sistem ısınmış ve pompa çalışırken meydana gelen basınç) Pe'yi de işaretleyiniz. Kapalı Genleşme Deposu'nun doldurma basıncının (Pa), sistemin minumum çalışma basıncı (Pe) ile uygunluğunu kontrol ediniz.
3-Sisteme su doldururken, sistemden havanın dışarı atılmasını temin ediniz.Bu kolonların üzerindeki en üst noktadaki hava pürjörlerim açarak yapınız. Hava almayı bir kere de pompayı durdurduktan sonra yapınız.
4- Sistem en az yarım gün maksimum sıcaklıkta çalıştırılmalıdır. Bundan maksat su içerisindeki havanın tamamen en üst noktalarda toplanmasıdır. Daha sonra pompayı durdurunuz ve hava alma işlemini tekrarlayınız.
5- Sistemden havanın atılması ile basınç manometrede düşecektir. Basıncı normal seviyeye gelene kadar sisteme su doldurunuz (Pa).
6- Pst. Emniyet ventilinin açma basıncıdır.
Not : Kapalı Genleşme Depolu sistemlerde katiyen OTOMATİK PÜRJÖR kullanmayınız.
ISITMA SİSTEMLERİNDE KAPALI GENLEŞME DEPOLARININ HESAPLANMASI
VA : Sistemdeki toplam su hacmi (lt)
Ve : Suyun genleşme miktarı (lt)
n : Suyun genleşme katsayısı /%)
Vv : Su genleşmesine emniyet olarak ilave edilen genleşme miktarı (lt)
Df : Basınç faktörü
Pa : Sistemdeki ilk basınç = sistemin soğuk su ile dolu halindeki manometrede okunan basınçtır = sistemin statik basıncı (bar)'dır.
Pe : Sistemin son basıncı = sistemin max. dereceye kadar ısıtılmış ve pompanın çalışması halindeki basıncı (bar)'dır.
Psv : Emniyet ventilinin açma basıncı (bar)'dır. 2. Sistemin su hacmi (VA)
İlk önce sistemdeki su hacmi bulunur. Bu aşağıda belirtilen birimlerdeki su miktarlarının toplanması ile elde edilir. Isıtıcı Ünite (kazan, eşanjör vs.) + Mahal Isıtıcıları (radyatör, konvektör vs.) + Boru Sistemi
Ancak VA'nın bu şekilde bulunmaması halinde, ampirik değerlerle hesaplama yoluna gidilir. Sistemin su hacmi VA, sisteminin (Q) ısı kapasitesi (Kw) olarak, aşağıda belirtilen katsayılarla çarpılarak bulunur.
Radyatörlü sistemlerde : 13.5 lt
Panel radyatörlü sistemlerde : 8.5 lt
Konvertörlerde : 6.0 lt
Hava apareylerinde : 8.0 lt
Yeden ısıtmada boru uzunluğuna ve çapına göre hesaplanmalı ve kazan su hacmi ilave edilmelidir.
3. Suyun genleşmesi (Ve)
Isınan suyun hacminin ilk durumuna g öre artış miktarıdır.
90/70'li sistemlerde maksimum sıcaklık 90C olduğundan n = 3.55 alınır.
(Vv): su genleşmesinde emniyet olarak ilave edilen faktör.
(DİN 4X07 -Kasım 2'ye göre Ve'nin %0.5-1.0 arasında değer kabul edilir. Küçük sistemlerde %1.0, büyük sistemlerde %0.5 gibi)
4. Basınç Faktörü (Df) (Tablo 3)
Kapalı Genleşme Deposu'nun genleşen sistem suyundan kendi içinde alabildiği miktarı (Vo) İt. ile gösterilir. Bu (Pa) sistemin ilk basıncına ve (Pe) sistemin son basıncına bağlıdır.
(Pa) sistemin ilk basıncı: tesisatın maksimum sıcaklıktaki doymuş buhar basıncı + statik basınç = Kapalı Genleşme Deposu'nun Azot gazı ile doldurulma basıncıdır. (Pe) ampirik olarak, sistem için seçilen emniyet vanasının açma basıncından, 0.5 bar daha azdır. Bu emniyet vananın açma basıncının 5.0 bara kadar olan haller için geçerlidir. (DİN 3320). 5.0 bardan büyük olması halinde, emniyet açöa basıncının % 10'u alınır.
Basınç faktörü aşağıdaki formülle de bulunur :
Dikkat: Her kapalı genleşme deposu sistemdeki basınç değerlerine bağlı olarak su alabilir. Bu nedenle kapalı genleşme deposunun su alma kapasitesi, bir imalat özelliği olmayıp, fizik kaidelerinden gelen bir husustur.
Bu nedenle : Kapalı Genleşme Deposu'nun Tanım Hacmi = Kapalı Genleşme Deposu'nun su alma kapasitesi, mümkün olamaz.
OTTO KAPALI GENLEŞME DEPOLARININ HESAPLANMASI
KALORİFER SİSTEMLERİ = 90/70 C için ÖRNEK :
1- KAZAN KAPASİTESİ : 130.000 Kcal/h
130.000/860= 151 Kw
2- SİSTEMDEKİ SU HACMİ : VA = Q x 13.5 = 2038 lt
Katsayı : 13.5 It/Kw (Radyatörlii sistemlerde)
8.5 lt/Kw (Panel radyatörlii sistemlerde)
6.0 İt (Konvektörlii sistemlerde)
8.0 İt/K w (Hava anareyli sistemlerde)
3- Statik Yükseklik Pa : Kapalı genleşme deposu ile en üst noktadaki ısıtma ünitesi arasındaki yükseklik farkıdır.
Pa (ilk basınç - Pa veya statik basınç- Pst-). Pa = Pst'dir.
Pa = 1.7 bar (Projeden alınır)
4- EMNİYET VENTİLİ BASINCI : Psv = 3.0 bar (bu değer Pst'ye göre emniyet valfı imalatçısının katalogundan seçilir.;
5- SİSTEMİN SON BASINCI: Pe (sistem ısınmış ve pompa çalışırken) Pratik olarak Pe. emniyet valfı basıncından 0.5 bar daha küçük olarak alınır. Psv < 5.0 bar Pe = 3.0 - 0.5 = 2.5 bar ise. Psv > 5.0 ise Psv'nin % 10'u alınır.
6- SİSTEMDEKİ SUYUN GENLEŞME MİKTARI :
Emniyet olarak. Ve değerine, sistemdeki su miktarının %0.8 ilave edilir. VA X 0.008 = 2038 x 0.008 = 16.30 lt
Bu durumda toplam genleşme miktarı = 72.35 + 16.30 = 88.65 lt'dir.
7- BASINÇ FAKTÖRÜ
8- KAPALI GENLEŞME DEPOSU HACMİ:
SEÇİM : OTTO Katalogundan OTTOMAT 400/320/5.0 bardır.
Burada : 400 (lt. olarak Tank Hacmi), 320 (lt olarak Tankın su alabilme hacmi), 5.0 bar (Tankın maksimum çalışma basıncıdır.)
Not : Bu metin ayrıca fasakül olarak ilgilenenlere gönderilebilir. Çünkü, tablo ve hesaplama tarzı bakımından pek çok mühendisin
elinde bulunması gereği olan bir konudur.
