Genleşme Tankı Nedir? Hesabı, Seçimi ve Çeşitleri

Özet: Genleşme tankı, kapalı bir ısıtma veya soğutma devresinde suyun sıcaklıkla değişen hacmini karşılayan ve sistem basıncını emniyet sınırları içinde tutan zorunlu bir emniyet elemanıdır. Küçük seçilirse emniyet ventili boşaltır ve sisteme sürekli taze su girer; büyük seçilirse gereksiz maliyet ve yer kaybı olur; ön basıncı yanlış ayarlanırsa tank hiç çalışmaz. Bu yazıda genleşme tankının nasıl çalıştığını, EN 13831 / DIN 4807-2 yöntemiyle hacim hesabını, ön basınç ayarını, tank çeşitlerini, bağlantı yerini ve bakımını sayısal örneklerle ele alıyoruz.

Genleşme tankı nedir, ne işe yarar?

Su ısındıkça genleşir. 10 °C’de 1.000 litre olan su 80 °C’ye çıktığında yaklaşık 1.029 litre olur — yani 29 litre fazladan hacim ortaya çıkar. Kapalı bir devrede bu fazlalığın gidecek bir yeri yoksa basınç saniyeler içinde emniyet ventilinin açma basıncına ulaşır.

Genleşme tankının görevi tam olarak budur: bu fazla hacmi içine almak ve sistem basıncını kontrollü bir aralıkta tutmak. Üç işlevi birden görür:

• Hacim dengeleme: Isınmada genleşen suyu alır, soğumada geri verir.
• Basınç sınırlama: Sistemin azami basıncının emniyet ventili açma basıncının altında kalmasını sağlar.
• Negatif basınç ve hava emme önlemi: Sistem soğurken en yüksek noktada basıncın atmosferin altına düşmesini ve oradan hava emilmesini engeller.

Üçüncü madde çoğu zaman göz ardı edilir ama en pahalı sonuçlara yol açanıdır: sisteme giren oksijen korozyonu başlatır, radyatörlerde ve eşanjör kanallarında hava yastığı oluşturur, pompayı kavitasyona sokar.

Nasıl çalışır? Membranlı tankın iç yapısı

Modern kapalı genleşme tankı bir çelik gövde ve içini ikiye bölen esnek bir membran (diyafram veya balon) ile bu bölmeleri ayrı tutan bir gaz yastığından oluşur:

• Su tarafı: Sistem suyuna bağlıdır.
• Gaz tarafı: Fabrikada azot veya kuru hava ile ön basınçlandırılmıştır; üzerinde bir sibop (valf) bulunur.

Çalışma sırası şöyledir:

1. Sistem doldurulurken doldurma basıncı ön basıncın hemen üzerine çıkarılır; membran çok az açılır, tank neredeyse boştur.
2. Su ısındıkça genleşen hacim membranı iter, gaz sıkışır, basınç yükselir.
3. Azami sıcaklıkta tank en dolu halindedir ve sistem basıncı azami tasarım değerine ulaşır — bu değer emniyet ventili açma basıncının altında kalmalıdır.
4. Sistem soğurken gaz membranı geri iter ve suyu sisteme geri gönderir.

Kritik nokta: Tankın içine alabileceği su miktarı (“kabul hacmi”) nominal hacminden küçüktür. 100 litrelik bir tank 100 litre su almaz; ön basınç ve azami basınç oranına göre tipik olarak 30–45 litre alır. Hesabın tamamı bu orana dayanır.

Genleşme tankı hesabı: EN 13831 / DIN 4807-2 yöntemi

Avrupa’da ve Türkiye’de kullanılan standart formül şudur:

V_n = e × V_a ÷ (1 − P_a / P_e)

Dikkat: P_a ve P_e mutlak basınçtır. Manometrede okuduğunuz değere 1 bar eklemeniz gerekir. Bu, sahada en sık yapılan hatadır ve tankı doğrudan yarı yarıya küçük seçtirir.

Suyun genleşme katsayısı (e)

10 °C referansına göre:

Glikol kullanılan devrelerde genleşme daha büyüktür; %30 etilen glikol için bu değerler yaklaşık %10–15 artırılır. Glikolün diğer etkileri için glikol oranı ve kapasite kaybı yazımıza bakabilirsiniz.

Ön basınç (P₀) nasıl belirlenir?

Ön basınç, tankın gaz tarafındaki fabrika basıncıdır ve tankın monte edileceği noktadaki statik yüksekliğe göre ayarlanmalıdır. Kural:

P₀ = P_st + 0,3 bar

Burada P_st, tankın bağlandığı noktadan sistemin en yüksek noktasına kadar olan su sütununun basıncıdır: her 10 metre yükseklik = 1 bar.

Doldurma basıncı ise ön basıncın yaklaşık 0,2 bar üzerine ayarlanır:

P_dolum = P₀ + 0,2 bar

Azami basınç ise emniyet ventiline göre belirlenir. Yaygın kural, emniyet ventili açma basıncının %90’ıdır:

P_e (mutlak) = 0,9 × P_{emniyet ventili} + 1

Yüksek binalarda ön basınç arttıkça tankın kabul hacmi oranı düşer, yani aynı su hacmi için daha büyük tank gerekir. 15 kattan yüksek yapılarda çoğu zaman membranlı tank yerine basınçlandırma ünitesi (kompresörlü veya pompalı) tercih edilmesinin sebebi budur.

Adım adım sayısal örnek

Tesis: 8 katlı bir toplu konut bloğu, merkezi ısıtma. Sistem su hacmi ölçülmüş: 4.500 litre. Azami gidiş sıcaklığı 80 °C. Tank kazan dairesinde, sistemin tepe noktası tanktan 24 m yukarıda. Emniyet ventili 6 bar.

1) Genleşme katsayısı: 80 °C için e = 0,0290

2) Ön basınç: P_st = 24 m ÷ 10 = 2,4 bar → P₀ = 2,4 + 0,3 = 2,7 bar (manometre) → P_a = 3,7 bar mutlak

3) Azami basınç: P_e = 0,9 × 6 + 1 = 6,4 bar mutlak (5,4 bar manometre)

4) Hacim:

V_n = 0,0290 × 4.500 ÷ (1 − 3,7 ÷ 6,4) = 130,5 ÷ (1 − 0,578) = 130,5 ÷ 0,422 = 309 litre

5) Seçim: Bir üst standart ölçü seçilir: 400 litre tek tank veya 2 × 200 litre paralel. İkinci seçenek bakımda birini devre dışı bırakabilme avantajı sağlar ve kazan dairesine sığdırması genellikle daha kolaydır.

6) Doldurma basıncı: 2,7 + 0,2 = 2,9 bar

Aynı sistemde neyi değiştirirsek ne olur?

Sistem su hacmi (V_a) nasıl bulunur?

Hesabın en büyük belirsizliği burasıdır. Üç yöntem vardır, doğruluk sırasıyla:

1. Ölçüm (en doğru): Sistem boşaltılıp sayaçlı doldurulur. Mevcut tesislerde en güvenilir yöntemdir.
2. Bileşen toplamı: Boru hacmi (çap ve uzunluktan) + kazan/eşanjör su hacmi + radyatör veya fan coil hacmi + tank ve boyler hacimleri toplanır.
3. Kaba tahmin (yalnızca ön tasarım): Isı gücü başına litre olarak:

Uyarı: Kaba tahmin yöntemi ancak ön tasarım içindir. Sisteme büyük bir denge kabı veya akümülasyon tankı eklendiğinde bu hacim genleşme tankı hesabına mutlaka dahil edilmelidir; unutulduğunda tank tipik olarak %30–50 küçük çıkar.

Genleşme tankı çeşitleri

İmbisat deposu (açık genleşme deposu)

İmbisat deposu, açık sistemlerde binanın en üst noktasına konulan, atmosfere açık bir sudur deposudur. Genleşen su buraya yükselir, soğuyunca geri iner. Basitliği avantajıdır ancak iki ciddi sakıncası vardır: su sürekli hava ile temas ettiği için oksijen korozyonu kaçınılmazdır ve çatı katındaki depo donma riski taşır. Bugün yeni tesislerde kullanılmaz; mevcut sistemlerde kapalı membranlı tanka dönüşüm, ömür ve verim açısından neredeyse her zaman kârlıdır. Dönüşümde sistemin doldurma, emniyet ventili ve otomatik hava atma düzeni de yeniden kurgulanmalıdır.

Kullanım sıcak suyu (KKS) genleşme tankı

Boyler devresine konulan genleşme tankı ısıtma tankından farklıdır: içme suyuyla temas ettiği için membran malzemesi ve iç kaplaması gıdayla temasa uygun olmalıdır. Isıtma devresi tankı KKS hattında kullanılmamalıdır. KKS tarafında hesap, su hacmi yerine boyler hacmi ve şebeke basıncı üzerinden yapılır.

Nereye bağlanır? Montaj kuralları

1. Pompanın emiş tarafına bağlayın. Genleşme tankının bağlandığı nokta sistemin “sabit basınç noktası”dır. Pompa emişine bağlanırsa pompa basıncı devrenin tamamına pozitif olarak dağılır; basma tarafına bağlanırsa devrenin bir kısmında basınç düşer ve tepe noktada negatif basınç oluşabilir.
2. Dönüş hattına bağlayın. Dönüş suyu daha soğuktur; membran ömrü uzar.
3. Tank ile sistem arasına kilitlenebilir servis vanası koyun. Bakım için gereklidir ancak kilitli veya kurşun mühürlü olmalıdır — yanlışlıkla kapatılan bir vana, tankı devre dışı bırakır ve emniyet ventilini tek koruma haline getirir.
4. Emniyet ventili ile kazan arasına asla vana koymayın.
5. Bağlantıyı alttan yapın (membranlı dikey tanklarda su bağlantısı altta, gaz sibobu üsttedir), böylece tortu tankta birikmez.
6. Büyük tanklarda ayak veya askı takviyesi yapın; dolu haldeki ağırlık boru hattına binmemelidir.
7. Sibobu erişilebilir bırakın; yıllık ön basınç kontrolü buradan yapılır.

Devredeki hava ve tortunun ayrı ayrı yönetilmesi gerektiğini de unutmayın; genleşme tankı hava atma görevi görmez. Bu konuda hava ve tortu ayırıcı yazımıza ve separatör ürün sayfamıza bakabilirsiniz.

Bakım: yılda bir kez yapılması gereken tek şey

Genleşme tankının tek düzenli bakımı ön basınç kontrolüdür ve sırası şudur:

1. Sistemi soğutun.
2. Tankın servis vanasını kapatın ve tankın su tarafını boşaltma musluğundan boşaltın. Bu adım atlanırsa ölçüm yanlış çıkar — su tarafında basınç varken sibobu ölçmek sistem basıncını okumak demektir.
3. Sibobu bir manometreli lastik ölçerle ölçün.
4. Değer hesaplanan P₀‘ın altındaysa kuru hava veya azotla tamamlayın, üstündeyse boşaltın.
5. Servis vanasını açın, sistem basıncını doldurma basıncına getirin, havayı alın.

Membran patladıysa nasıl anlaşılır?

• Sibobu bastığınızda gaz yerine su gelir — kesin işaret.
• Tank tamamen soğukken bile ağırdır ve alt-üst sıcaklık farkı hissedilmez.
• Sistem basıncı ısınmayla hızla yükselir, emniyet ventili sık sık boşaltır.
• Sık sık su takviyesi gerekir — bu aynı zamanda kireç ve oksijen yükü demektir.

Sık su takviyesi, sistemdeki en pahalı gizli hasar kaynağıdır. Her takviye taze oksijen ve sertlik getirir; kazan ve eşanjör yüzeylerinde kabuk oluşur. VDI 2035 gibi su kalitesi kılavuzları bu nedenle takviye suyu miktarının kayıt altına alınmasını önerir.

Sık yapılan 8 hata

1. Mutlak basınç yerine manometre değeri kullanmak. Formülde 1 bar eklemeyi unutmak tankı yarı yarıya küçültür.
2. Ön basıncı fabrika ayarında bırakmak. Tanklar genellikle 1,5 bar ön basınçla gelir; 8 katlı bir binada bu değer tamamen yanlıştır ve tank hiç çalışmaz.
3. Denge kabını veya akümülasyon tankını su hacmine katmamak. En sık görülen küçük seçim sebebi.
4. Servis vanasını kapalı unutmak. Devreye alma veya bakım sonrası en tehlikeli hata.
5. Isıtma tankını kullanım suyunda kullanmak. Membran malzemesi içme suyuna uygun değildir.
6. Tankı pompanın basma tarafına bağlamak. Tepe noktada negatif basınç ve hava emme.
7. Emniyet ventilini tek koruma sanmak. Emniyet ventili son çaredir; sürekli açması normal değil, arıza işaretidir.
8. Yıllık ön basınç kontrolünü atlamak. Membranlı tanklarda gaz yavaş kaçar; 2–3 yılda ölçülebilir düşüş olur.

İlgili içerikler

• Separatör: hava ve tortu ayırıcı seçimi
• Isı pompasında denge tankı bağlantı şemaları
• Isıl denge kabı ve buffer tank kullanımı
• Denge kabı ile buffer tank arasındaki fark
• Tank ve boyler seçim rehberi
• Isı pompası buffer tank hesabı
• Merkezi ısıtmada verimlilik: 10 kontrol noktası
• Bölge ısıtma abone istasyonu tasarımı
• Tanklar ve boylerler · Isıl denge elemanları
• Otel ve toplu konut uygulamaları · Mühendislik ve danışmanlık

Kaynaklar

1. Caleffi — Expansion vessels 556/568/5557 technical specification (EN 13831, DIN 4807-2 hesap yöntemi)
2. Caleffi idronics 12 — Hydronic Fundamentals
3. Caleffi idronics 17 — Thermal Storage in Hydronic Systems
4. Caleffi idronics 15 — Separation in Hydronic Systems
5. VDI 2035 — Isıtma sistemlerinde su kalitesi kılavuzu

Genleşme tankı hesabı, mevcut sisteminizin ön basınç kontrolü veya özel ölçü tank imalatı için iletişim sayfamızdan ulaşabilir veya +90 216 620 83 32 numaralı hattımızı arayabilirsiniz.