Bölüm IVKAZANLAR, KAZAN DAİRESİ

VE GENLEŞME DEPOLARI

Doç. Dr. Selahattin Çelik

Makine Mühendisliği Bölümü

17.10.2017

Kazanların Sınıflandırılması • 1.Kazan İmalatında Kullanılan Malzemeye Göre

• a) Dökme dilimli kazanlar

• b) Çelik kazanlar

• 2. Kazan Ocak Tipi, Tasarım Şekli ve Gazın Ocak Dışına Atılışına Göre

• a) Tam yanışlı kazanlar

• b) Alttan yanışlı kazanlar

• 3. Kullanılan Yakıtın Cinsine Göre

• a) Gaz yakıtlı kazanlar (Doğalgaz, LPG)

• b) Sıvı yakıtlı kazanlar (Motorin, Fuel-oil)

• c) Katı yakıtlı kazanlar (Kömür)

• 4.Yanma Odası Basıncına Göre

• a) Karşı basınçlı kazanlar (Ters basınçlı)

• b) Karşı basınçsız kazanlar

• 5. Isıtıcı Akışkanın Cinsine Göre

• a) Sıcak sulu kazanlar

• b) Kızgın sulu kazanlar

• c) Alçak basınçlı buhar kazanları

• d) Yüksek basınçlı buhar kazanları

• 6. Kazanın Yapısal Tasarımı Açısından

• a) Alev borulu kazanlar

• b) Alev duman borulu kazanlar

• c) Duman borulu kazanlar

• d) Su borulu kazanlar

• e) Radyasyon kazanları

• 7. Kazan Şekline Göre

• a) Yarım silindirik kazanlar

• b) Yatık konumlu tam silindirik kazanlar

• c) Dik konumlu tam silindirik kazanlar

• d) Prizmatik paket kazanlar

Kazan Dairesinin Yerleştirilmesi • 16 Ocak 1985 tarih ve 186637 sayılı

Resmi Gazetede yayınlanan yönetmeliğe göre, o kazan kenarlarının duvardan veya duvara

monte edilmiş cihazlardan uzaklığı en az 70 cm

o iki kazan arasındaki uzaklık en az 40 cm olmalı

o Bacalar duman geçişine kolaylık sağlamak ve ısı transferini azaltmak için iç ve dış kısmı sıvalı olmalıdır. Ayrıca baca çıkışlarının komşu binalardan en az 6 m uzakta ve bina mahyasının en az 80 cm üzerinde olmalıdır

o Baca yapımında yön değişiminden kaçınılmalı, mutlaka yön değişimi gerekiyorsa en az % 60 eğimli olmalıdır.

o Kazan dairelerinde yanma için gerekli temiz havanın girebilmesi için zemin düzeyinde ve baca kesitinin en az % 50’si kadar kesitte bir temiz hava girişiyle dış havaya bağlanmalıdır. Kazan dairesinin içerisinde toplanabilecek pis havanın atılması için baca kesitinin en az % 20’si kadar kesitte ve kazan dairesinin tavan düzeyinde bir pis hava bacası bulunmalıdır.

Kazan Kapasitesi ve Isıtma

Yüzeyi Hesabı • Sıvı yakıtlı (motorin, fuel-oil) ve doğalgaz kazanlarında kazan kapasitesi ısıl kapasite olarak

tanımlanır.

• Bu durumda kazan kapasitesi şöyle hesaplanır.

ZR Katsayısı için üç durum tanımlanmıştır:1. Ana dağıtma ve toplama boruları yalıtılmış, sıcak hacimlerden geçiyor ve Kolonlar duvarın iç yüzeylerinde bulunuyorsa ,ZR: 0,05 alınır.2. Ana dağıtma ve toplama boruları yalıtılmış, ısıtılmayan hacimlerden geçiyor ve kolonlar duvarın iç yüzeyinde bulunuyorsa, ZR: 0,10 alınır.3. Ana dağıtma ve toplama boruları yalıtılmış, ısıtılmayan hacimlerden veya kanallardan, kolonlar ise tesisat bacalarından geçiyorsa; ZR : 0,15 alınır.

Kazan Kapasitesi ve Isıtma Yüzeyi Hesabı

• Kömürlü tip kazanlarda kazan kapasitesi, ısıtma yüzeyi ile tanımlanmaktadır. Kömürlü kazanlarda ısıtma yüzeyi hesabında ‘Qh’ ısıtıcıların toplam ısı kapasiteleri değeri esas alınır.

• Sistemde tek kazan kullanılacaksa ( DIN 4701 ‘e göre ) kazan yüzeyi hesabında şu formül kullanılır:

Kazan Seçimi İçin Örnek • Bir binanın toplam ısı ihtiyacı 198000 W ise buna karşılık

gelen kazan seçimini yapalım:

• Binanın ısı ihtiyacı: 198000 W

Firma Kataloğundan Kazan Seçimi

Genleşme Depoları ve Güvenlik Boruları

• Sıcak sulu ısıtma sistemlerinde 90/70 ortalama su sıcaklığı 80 ºC dir. Şehir şebekesi suyu da 10 ºC civarındadır. Su 10 ºC dan 80 ºC sıcaklığa ısıtıldığında suyun özgül hacmi yaklaşık % 3 oranında bir değişim gösterir.

• Suyun yoğunluk ve özgül hacmin sıcaklıkla değişimi aşağıdaki çizelgede gösterilmiştir.

Genleşme Depoları

• Genleşme depoları sistemdeki basıncın kontrolü ve

sisteme gerekli su desteğinin sağlanması

bakımından çok önemlidir.

• Genleşme depoları iki tiptir. Bunlar;

• 1.Açık tip genleşme depoları

• 2.Kapalı tip genleşme depolar

Açık Tip Genleşme Depoları

• Atmosfere açık olarakçalıştırıldıkları için açıkgenleşme depoları olarakadlandırılır. Genleşen suhacmini toplamak üzeredağıtım sisteminin en yükseknoktasından biraz dahayükseğe yerleştirilirler. Eğergenleşme deposu dağıtmasisteminden daha yüksek birnoktaya yerleştirilmezseözellikle pompanın dönüşteolduğu sistemlerde üst katradyatörler hava yapar.

Açık Tip Genleşme Depoları

• Kazanlarda genleşen su gidiş emniyet borusu vasıtasıylagenleşme deposunda toplanır. Tesisattaki su soğuduğu zamantesisatın eksilen suyu dönüş emniyet borusu vasıtasıylagenleşme deposu tarafından tamamlanır. Açık genleşmedepoları atmosfere açık olduğundan sistemde basınçyükselmesi durumunda sistemin emniyetini sağlar.

• Sistemin ilk devreye alınması sırasında şehir şebeke suyu ilesistem doldurulur. Bu doldurma sırasında sistemdeki havanınalınması gerekir. Sistemin havası genelde tesisatın en üstnoktasında havalık borularının toplandığı hava tüplerindenyapılır. Bazı sistemlerde direkt genleşme deposuna da bağlantıyapılarak sistemin havası atılabilir.

• Sistemde herhangi bir sebeple tıkanma olursa basınç tehlikelinoktalara çıkabilir. Bu durumda genleşme deposu emniyetboruları vasıtasıyla tehlikeyi ortadan kaldırabilir.

Tesisattaki genleşen su hacmi

aşağıdaki formül ile hesaplanır;Vg= 0,08 Vs (lt)

Vg: Genleşen su hacmi (lt)

Vs: Tesisattaki su hacmi (lt)

Açık genleşme deposunun hacmi;

Vgen.dep.açık = 0,00215 Qk (lt) formülü ile hesaplanır.

Qk: Kazanın ısıl kapasitesi (W)

Tesisatta bulunan her kazan kapasitelerine göre ayrı genleşme deposu konulması önerilmektedir. Fakat uygulamada genelde 2 veya 3 kazan 1 genleşme deposuna bağlanır. Emniyet gidiş, emniyet dönüş borularının üzerine vana kesinlikle konulmamalıdır.

Haberci borusu vasıtasıyla tesisattaki su seviyesi kontrol edilir. Eğer haberci

borusundan su gelmiyorsa tesisata su takviyesi yapılır.

Gidiş ve dönüş emniyet, boru çapları şu formülle bulunur:

d gidiş= 15+ 1.5x 0,86Qk /1000 (mm)

d dönüş= 15+ 0,86Qk /1000 (mm)

Qk: Kazanın ısıl kapasitesi (W)

Genleşme deposu bağlantı şekilleri

• Çeşitli Genleşme Depoları İçin Gidiş ve Dönüş

Emniyet Boru Çapları

Çeşitli genleşme depoları için gidiş emniyet ve dönüş emniyet boru çapları aşağıdaki çizelgede gösterilmiştir. Haberci boru çapı genellikle ½” tir.

Tesisattaki su miktarı Vg=0,08 Vs formülü ile hesaplanır. Ancak kazan, radyatör ve boru içlerindeki su miktarı için üretici firma kataloglarından yararlanılır. Boruların su kapasiteleri, kazan ve ısıtıcılardaki yaklaşık su hacimleri aşağıdaki çizelgelerde gösterilmiştir.

• Genleşme depoları TSE 713 te boyutlandırılmıştır. Depo hacmine göre standart genleşme deposu boyutları ve kazan kapasitesine bağlı olarak tesisattaki su hacmini veren diyagram aşağıda gösterilmiştir.

Kazan kapasitesine bağlı olarak tesisattaki su hacmi

Yerleştirme problemleri, çok soğuk bölgelerde donma olayları ve sistemde daha fazla korozyon yapması ayrıca ek boru maliyeti gibi nedenlerle günümüzde kapalı genleşme depoları tercih edilmektedir.

Kapalı Tip Genleşme Depoları

• Kapalı tip genleşme depolarıkazan dairesine yerleştirilir. Bunedenle sistemdeki suseviyesi her an kontroledilebilir. Ayrıca donmaproblemi de ortadan kalkar.Tesisata emniyet gidiş,emniyet dönüş ve haberciborularının da çekilmesiniortadan kaldırır.

• Kapalı genleşme depolarıdiyaframlı veya büyükkapasiteli olanları gaz yastıklıolabilir. Diyaframlı tip kapalıgenleşme deposu yandagösterilmiştir.

Diyaframlı tip kapalı genleşme deposu

• Sistemde mutlaka emniyet ventili ve manometre

bulundurulmak zorunludur. Sistemde yaylı veya

diyaframlı emniyet ventili kullanılabilir. Bu ventillerin

boyutları aşağıda verilmiştir.

Diyaframlı Emniyet Ventili Seçimi ( 3 Barlık İşletme Basıncına Kadar Kullanılır)

Yaylı Emniyet Ventili Seçimi ( Sistem ısı gücüne göre)

Kapalı Genleşme Depolarının Faydaları

1. Sistem atmosfere kapalı olacağından korozyon azalacak, dolayısıyla sistemin ömrü uzayacaktır.

2. Sistemde basınç dağılımı eşit olacağından, tüm radyatörlerde ısınma dengeli hale gelecektir. Böylece sistemde az ısınma problemi ortadan kalkacaktır.

3. Kazan dairesine monte edileceğinden, çatıya çekilen emniyet boruları ve haberci borularından, genleşme deposu ve emniyet boruları yalıtımından ve işçilikten tasarruf sağlanacaktır.

4. Çatıdaki genleşme deposu kalkacağından buradaki ısı kaybı önlenmiş olur.

5. Açık genleşme depolarında donma problemi, kapalı genleşme depolarının kazan dairesine yerleştirilmesiyle ortadan kalkar.

6. Sistemdeki su seviyesi her an gözetim altındadır.

Günümüzde artık ısıtma sistemlerinde kapalı genleşme depoları kullanılmaktadır. Kapalı genleşme depoları sıvı ve gaz yakıtlı ısıtma sistemlerinde kullanılmaktadır.

Çift kazanlı bir sistemdeki kapalı genleşme deposunun sistemdeki yeri ve sisteme bağlantısı aşağıdaki şekillerde gösterilmiştir.

Çift kazanlı bir sistemde kapalı genleşme deposunun sistemdeki yeri

Kapalı genleşme deposunun sisteme bağlantı şekli

Pst ve Püst basınçlar, kapalı genleşme deposu hacmi formülü kullanılırken,

1 bar eklenerek mutlak basınç olarak yazılmalıdır. Üst basınç

hesaplanırken de statik basınca 1 ile 2 bar arasında bir değer eklenmelidir.

Kapalı Genleşme Deposu Seçimi İçin Örnek

• 105 KW kapasiteli bir kazan için genleşme deposu belirleyelim

• 1. Sistemde panel radyatör kullanılmış olsun

• 2. Sistem 90/70 lik bir sistemdir

• 3. Statik su yüksekliği 10 mSS

• 4. İşletme basıncı: 2 bar

• 5. Emniyet ventili açma basıncı: 2.5 bar

• Not: Emniyet ventili açma basıncı işletme basıncından 0.5 bar büyük ayarlanmalıdır.

• 6. Tesisattaki su hacmi 105 KW güç ve panel radyatör için V: 1100 lt

Not: Katalogdan ERM 200 genleşme deposu seçildi. Bu seçim tablo ve

diyagramlar yardımıyla yapılmıştır. Teknik eleman tesisatın durumunu

göz önüne alarak kapasiteyi artırabilir.

Kapalı Genleşme Depolarının Özellikleri Standart uygulamaların yanı sıra konforlu uygulamalar için daha yüksek kapasiteli genleşme depoları önerilmektedir. 350 kW kapasitesinin altında diyaframlı tip genleşme deposu olan sistemlerde uyulması gereken kurallar şunlardır. 1. Sadece sıvı veya gaz yakıtlı için kullanılabilir. 2. Statik yükseklik 15 m yi geçmemelidir. 3. Sistem, termostatik kontrole ve limit termostatına sahip olmalıdır. 4. Kazan dairesinde emniyet ventili olmalıdır. 5. Sistemde termometre ve manometre bulunmalıdır.

350 kW kapasitesinin üstünde ya da 350 kW nın altında olup, statik su yüksekliği 15 metreyi geçen tesislerde uyulması gereken kurallar şunlardır; 1. Maksimum su gidiş sıcaklığı 100 ºC ve basınç maksimum 5 bar olmalıdır. 2. Termostat ve limit termostat kontrolü bulunmalıdır. 3. Sadece sıvı veya gaz yakıt kullanılmalıdır. 4. Emniyet ventili bulunmalıdır. 5. Prosestat ve su seviyesi kontrolü bulunmalıdır 6. Sistemin basınçlandırılması genleşme deposundaki basınçlı gazla, hava kompresörü ile veya basınçlandırma pompası ile gerçekleştirilir. 7. Tesisatta manometre ve termometreler bulundurulmalıdır. 8. Sistemde basınç testi yapılması gerekir.