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팽창탱크, 압력 조절의 핵심 기술

일반 리포트 2024년 11월 23일
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목차

  1. 요약
  2. 팽창탱크의 기본 원리
  3. 팽창탱크의 종류와 특징
  4. 팽창탱크의 압력 조절 기능
  5. 팽창탱크와 관련 기술
  6. 팽창탱크의 시장 동향
  7. 팽창탱크의 문제점 및 해결 방안
  8. 결론

1. 요약

  • 이 리포트는 팽창탱크 시스템의 작동 원리, 구조, 종류별 특징을 다양한 자료를 통해 분석하고, 압력 조절 기능과 연계된 기술 발전을 다루고 있습니다. 팽창탱크는 배관의 압력을 안정적으로 유지하여 손상을 방지하며, 개방형과 밀폐형으로 나뉩니다. 밀폐형은 공기 혼입을 방지하여 부식을 줄이고 효율성을 높입니다. 또한, 압력 감지 센서는 배관 내압을 실시간 모니터링하여 시스템의 안정성과 안전성을 확보합니다. 관련 기술로는 펌프와의 연동 및 자동 제어 장치가 있으며, 이러한 기술들이 팽창탱크의 효율적 운영을 지원합니다. 시장 분석에서는 에너지 효율이 높아지면서 팽창탱크의 적용 범위와 중요성이 커지고 있다고 결론짓습니다.

2. 팽창탱크의 기본 원리

  • 2-1. 팽창탱크의 작동 방식

  • 팽창탱크는 배관의 압력을 적절히 조절하여 배관 시스템의 손상을 방지하는 장치로 기능합니다. 변동하는 배관 압력에 따라 유체가 탱크와 연결된 배관으로 이송되거나 다시 회수됩니다. 특정 경우, 온도 상승 등으로 유체가 팽창하면, 압력감지센서에 의해 유체가 팽창탱크로 이송되어 압력이 안정화됩니다(KR100932689B1). 또한, 팽창탱크는 밀폐형과 개방형으로 구분되며, 밀폐형 팽창탱크는 대기와의 접촉을 차단하여 부식 문제를 감소시킵니다(KR101462071B1).

  • 2-2. 팽창탱크의 구조 및 구성요소

  • 팽창탱크는 탱크 본체, 블래더(고무 재질), 공기 주입부 등 다양한 구성 요소로 되어 있습니다. 블래더는 유체 저장과 압력 조절 기능을 수행하며, 공기 주입부는 탱크 내부의 압력을 조절합니다. 팽창탱크 연결 시, 정확한 설치 위치를 선정해야 하는데, 이는 밀폐 회로에서 압력이 일정하게 유지되도록 하여 시스템 안정성을 높입니다(KR7248545029325916705-0-0). 특히, 각 탱크의 연결 위치에 따라 전체 배관 시스템 내 압력 변화가 달라지므로 매우 중요한 요소입니다.

3. 팽창탱크의 종류와 특징

  • 3-1. 개방형 팽창탱크

  • 개방형 팽창탱크는 저렴한 가격의 장점을 가지고 있지만, 공기가 혼입되고 배관 부식 등의 여러 가지 문제점을 발생시키는 주된 요인입니다.

  • 3-2. 밀폐형 팽창탱크

  • 밀폐형 팽창탱크는 배관을 완전히 밀폐시켜 공기의 혼입을 원칙적으로 차단하고, 배관 내 부식을 방지할 수 있습니다. 또한, 공기로 인한 순환 장애 현상과 이로 인한 불균형 현상을 해소할 수 있는 기능이 있습니다.

  • 3-3. 각 종류의 장단점

  • 각 종류의 팽창탱크는 고유의 장단점을 가지고 있습니다. 개방형 팽창탱크는 초기 설치 비용이 저렴하나 장기적으로 발생할 수 있는 공기 혼입과 배관 부식 문제로 인해 비용이 증가할 수 있습니다. 반면 밀폐형 팽창탱크는 초기 설치 비용이 상대적으로 높지만, 배관의 부식 방지와 난방 수의 순환 장애를 최소화하여 장기적으로는 에너지 효율성을 증대시키는 효과가 있습니다.

4. 팽창탱크의 압력 조절 기능

  • 4-1. 압력 조절 메커니즘

  • 순환배관 시스템의 압력 조절 기능은 개방회로와 밀폐회로 방식으로 크게 나뉩니다. 개방회로 방식에서는 일부 배관이 대기와 접촉하여 수조와 연결되어 있습니다. 이러한 구조는 공기에 접촉하게 되어 용존 산소량이 많아지고, 그로 인해 배관 부식이 일어날 가능성이 큽니다. 반면, 밀폐회로 방식에서는 모든 배관이 대기와 차단되어 있으며, 이 경우에는 탱크가 항상 압력을 유지하여 수온에 따른 물의 팽창 및 수축을 흡수할 수 있도록 합니다. 또한 팽창탱크의 설치는 공조배관의 효율적이고 안정적인 운전을 위해 압력 요구 사항을 기반으로 적절히 이루어져야 합니다. 예를 들어, 탱크 압력이 200 kPa(게이지)인 시스템에서 양정이 70 kPa(게이지)일 경우, 탱크가 배관에 연결되어 있는 위치에 따라 흡입 측과 토출 측에서의 압력 변동이 발생합니다. 이는 탱크의 압력이 배관 압력과 컴포넌트 간의 차이에 따라 다르게 나타나며, 밀폐회로 시스템에서 중요한 요소입니다.

  • 4-2. 압력 감지 센서의 역할

  • 압력 감지 센서는 팽창탱크의 제어 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 이 센서는 배관 내압이 설정된 압력 범위 내에 있는지 지속적으로 감지하며, 압력이 범위를 초과하거나 부족할 경우 이를 마이크로프로세서에 전달합니다. 마이크로프로세서는 이 정보를 바탕으로 전자변이나 부스터 펌프를 작동하여 안정적인 압력 범위를 유지합니다. 예를 들어, 난방수가 온도 상승으로 인해 팽창할 경우, 이 센서는 압력을 감지하여 팽창탱크로 물이 유입되도록 하여 압력을 조절합니다. 또한, 온도가 하락하여 압력이 낮아질 경우, 부스터 펌프가 작동하여 물을 다시 배관 시스템으로 공급하여 압력 변화를 안정화 시킵니다. 이러한 과정은 배관 시스템의 구조적 안전성과 효율성을 유지하는 데 필수적입니다.

5. 팽창탱크와 관련 기술

  • 5-1. 펌프와의 연동

  • 밀폐식 팽창탱크는 난방수의 온도변화에 따라 수압을 조절하기 위해 펌프와 연동되어 작동합니다. 난방수가 열교환기를 지나면서 온도가 상승하면, 팽창탱크는 내부로 물이 유입되도록 설계되어 있습니다. 이때, 팽창수는 압력감지센서에 의해 감지되며, 설정된 압력보다 높을 경우 전자변이 열리게 되어 팽창탱크로 물이 유입됩니다. 또한, 압력이 하강할 경우 부스터 펌프가 작동하여 팽창탱크 내부의 물을 배관으로 순환시키며 시스템의 압력이 항상 일정하게 유지되도록 합니다. 이러한 과정은 팽창탱크의 블레더가 외부 공기와 균압 상태를 유지하면서 이루어집니다.

  • 5-2. 자동 제어 시스템의 적용

  • 팽창탱크 시스템은 마이크로프로세서 제어장치를 통해 난방수의 압력을 지속적으로 모니터링하고 조절합니다. 압력감지센서가 배관 내 압력을 감지하면, 이 신호는 마이크로프로세서로 전송되어, 설정된 압력 범위를 벗어나는 경우 자동으로 전자변이나 부스터 펌프가 작동하도록 지시합니다. 이 과정에서 팽창탱크의 내부 압력이 항상 설정치에 맞춰 조절될 수 있도록 하여, 난방수의 온도차에 따른 압력 변화를 효율적으로 관리합니다. 또한, 공기 분리가 이루어짐으로써, 배관수의 부식을 방지하고 시스템 성능을 최적화할 수 있습니다.

6. 팽창탱크의 시장 동향

  • 6-1. 글로벌 시장 분석

  • 현재 팽창탱크의 글로벌 시장은 에너지 효율과 지속 가능한 발전에 대한 관심이 높아짐에 따라 확장되고 있습니다. 특히, 바이오메탄 정제 기술 개발과 함께 팽창탱크 시스템의 활용도가 증가하고 있습니다.

  • 6-2. 기술 발전 및 응용 분야

  • 현재 바이오메탄 정제 시스템은 기존의 보일러, 열병합 발전 등 전기 또는 열을 생산하는 여러 공정에서 중요한 역할을 하고 있습니다. 최근에는 바이오메탄을 연료로 사용하는 경향이 확대되며, 메탄 농도가 97% 이상의 고농도 바이오메탄 정제 방법들이 연구되고 있습니다. 이러한 기술 발전은 관련 산업에 있어서 필수적인 요소로 자리잡고 있습니다.

7. 팽창탱크의 문제점 및 해결 방안

  • 7-1. 현재의 문제점

  • 팽창탱크 Bladder의 파손 문제가 발생했습니다. 수압 테스트를 실시할 때 팽창탱크의 허용압력 이상으로 진행된 것으로 추정되며, 이로 인해 Bladder가 손상되었습니다. 이외에도 급탕탱크에 온수가 가열될 때 압력이 급격히 상승하여 안전밸브가 개방되는 상황이 자주 발생하고 있습니다. 또한, 설치된 열교환기가 초기부터 난방 불량 현상을 보여주며, 이물질이 배관 내에 삽입되거나 용접 슬래그가 순환하여 정상적인 흐름을 방해하고 있습니다.

  • 7-2. 해결 방안 및 개선 가능성

  • 팽창탱크 내 Bladder를 교체한 후 문제를 해결하였습니다. 그러나 수압 테스트 시에는 사용압력 범위 내에서 진행하고, 부속 밸브를 통해 배관과 팽창탱크를 분리시키거나 테스트 완료 후 설치하여야 합니다. 또한, 배관 청소를 철저히 하여 이물질이 팽창탱크로 들어가지 않도록 해야 합니다. 열교환기 문제를 해결하기 위해서는 압력 게이지를 조사하여 용접 슬러지 및 이물질을 제거해야 하며, 대류펌프를 설치하여 급탕탱크 내부의 유량을 순환시켜야 합니다.

결론

  • 결론적으로, 팽창탱크는 난방 시스템의 에너지 효율성을 높이는 중요한 역할을 하며, 압력 조절 기능이 핵심입니다. 특히 밀폐형 팽창탱크의 우수성은 배관 부식 방지와 순환 장애 해소라는 장점을 통해 명확히 드러납니다. 압력 감지 센서는 시스템의 안정적 운영을 돕는 필수 요소로, 촉진된 기술 발전에 따라 시장에서 그 중요성이 증가하고 있습니다. 그러나 Bladder의 파손 문제와 배관 내 이물질 등 몇 가지 문제점이 지속적으로 존재합니다. 이러한 문제는 수압 테스트의 주의와 철저한 배관 청소로 개선할 수 있습니다. 향후 이러한 시스템의 지속적인 기술 발전은 에너지 절감과 관련 산업의 지속 가능한 발전에 크게 기여할 것입니다. 특히 자동 제어 및 압력 감지와 같은 기술의 발전이 이를 뒷받침할 전망입니다.

용어집

  • 팽창탱크 [설비]: 팽창탱크는 난방 시스템에서 배관 내 물의 온도 변화에 따른 압력을 조절하는 장치로, 개방형과 밀폐형 두 가지 종류가 있다. 이 시스템은 배관의 압력을 안정적으로 유지하여 손상을 방지하고, 효율적인 난방을 지원하는 중요한 역할을 수행한다.
  • 압력 감지 센서 [기술]: 압력 감지 센서는 배관 내 압력을 실시간으로 모니터링하여 팽창탱크의 작동을 제어하는 데 중요한 역할을 한다. 이 센서는 시스템의 안정성과 안전성을 높이는 데 기여하며, 자동 제어 시스템과의 연동으로 효율적인 작동을 지원한다.

출처 문서