압력텡크(Pressure tank)란?

1. 압력탱크의 기원

         본인이 압력 탱크의 기원에 대하여는 연구한 바가 없어 잘 모르겠지만 난방 시스템의

   팽창용  압력 탱크의 시초는 증기기관의 발명이 그 기원이 아닐까 싶기도 하다.

   압력탱크는 그 용도에 따라 2가지로 구분 되어진다.

   팽창탱크 : 온수  순환 방식의 난방 사이클에 설치된 압력의 팽창을 일시 흡수 하였다가 다시

                  수축 시에 보충시키는 이른바 난방 관 팽창탱크( Heat expansion tank)가 있고.

   버퍼탱크 : 펌프의 급 기동 시에 발생하는 압력을 일시 흡수하는 버퍼(Buffer tank)기능을

                  하는 압력  탱크가 있다.  이들 모두 구조나 원리가 같으나 용도가 다르니 만큼

                 탱크의 재질이나  마감 방법이 다를 수 있다.

2. 압력탱크 의 기능

    2.1 난방 시스템 용 팽창 탱크로서 기능.

        오늘날 거의 모든 자동차에는 엔진 냉각용 라지에다(Radiator)가 있다. 라지에다 를 살펴

        보면  뚜껑내부에 스프링이 있고 옆에 구멍이 나 있으며 여기에 호스로 별도 설치한

        프라스틱 통에   연결되어 있음을 볼 수 있다.   자동차로 보면 바로 프라스틱 통이 개방형

        팽창 탱크인 셈이다.

    2.1.1. 팽창탱크의 발전 과정

        팽창 탱크에는 구조와 원리가 다르게 여러 가지가 있으며 그 특성에 맞게 사용되고 있다.

        가.  개방형

              40대 이상인  우리 나라 사람을 연탄보일러를 알고 있을 것이다. 보일러 옆 위 부분에

              프라스틱 통이 호스에 연결되어 매 달려 있는 것을 보았을 것이다. 바로 이것이 개방형

               팽창탱크인 것이다.

              아파트나 빌딩의 경우에는 단지 대 단위 난방 설비이기 때문에 규모가 큰 물 탱크로

              대체된 것 뿐이지 원리는 똑 같다. 여기서 개방이라는 의미는 탱크가 대기 중에 노출된

              즉 탱크내의 물이 압력을 받지 안고 공기 중에 열려 있다는 뜻이다.  따라서 개방형

              팽창 탱크는 어느 경우이든 간에 난방 설비의 부하( 난방 코일 또는 난방용 라지에다

              등)기기의 설치 위치보다 1미터 상부에 설치하여야 된다.

       나. 밀폐형(압력 대응식)

            a. 압력 발란스(대응)식

                1.배관 시스템이 완전히 구성된 후 배관 내에는 유체가 없으므로 초기에는 공급

                   밸브를  통하여 상부 수실에 보급유체를 가득 충 수 시키고 다시 보급밸브를

                   통하여 배관 시스템 내에 유체를 충 수 시킨다.

                - 초기의 팽창탱크 내에는 배관 시스템 및 보급유체와 동일한 압력으로 보급 유체로

                  가득 차있다. 여기서 밸브들은 단방향으로 작동하도록 설계되어 있다.

               2.배관 시스템이 가동되기 시작하면 배관내의 유체온도가 상승하게 되고 유체가

                  팽창하게 되어 배관내의 압력이 상부 수실 압력보다 높게 되어 하부 수실로 팽창

                 유체가 유입된다. 따라서 상부 수실의 유체 압력이 상승하고 차압작동식 배출

                 밸브는 열려 고가탱크 혹은  다른 배관 시스템으로 흘러 들어가게 된다.

               3.시스템이 정지되어 온도가 내려가면 팽창유체는 다시 수축되어 하부 수실에 있는

                  팽창   유체는 다시 배관계통으로 유출되고 상부 수실에는 하부 수실에서 빠져

                 나간 팽창 수  만큼이 다시 밀려 들어온다.

              4. 만약 배출밸브  를 통하여 상부 수실에 있는 유체가 역류할 수 없을 경우에는

                 차압식 안전 밸브  를 통하여 상부 수실에 있는 유체를 대기 또는 다른 곳으로

                 방출하여 이상 고압의 발생을 방지한다.

          b.  압축가스 충전식

               b.1  기 원

                유럽에서는 1950대 초기 개발 되었으며 국내에서는 1978년 경 당사에서 태양열 난방

                시스템을 도입 설치하면서 같이 부품으로 미국에서 수입을 한 기억이 있으나 제조를

                시작한 회사는  없었다.

               b.2 원리 및 기능  

                소정의 압력을 견딜 수 있는 철제의 용기내부에 탄성이 있는 고무 막 (Diaphram-

                격막)을  설치하여 공기와 팽창되는 물을 격막을 사이에 두고 압력을 대응 시킨다.

                이때 철제용기가  부식되는 것을 방지하기 위하여 압축공기 대신 질소 가스를 충전

                하는 것이 원칙으로 되어있다.

                그림에서 보는 바와 같이 난방수가 팽창하게 되면 충전된 압력보다 높아지게 되므로

                질소 가스가 들어있는 쪽으로 밀리게 되어있다.

                이는 질소 가스는 압축이 되는 기체이며 철제용기의 부식을 방지하기 때문이다.

                다시 난방수의 온도가 내려가 물이 수축하게 되면 다시 역으로 격막이 움지기게 된다.

                 이러한  반복 작업이 이루어 지는데 일정 기간 사용하면 격막이 손상되는 수가 있

                 으며 적기에 보수하지 못하면 난방 계통의 배관 및 고가의 펌프 등이 깨져나가 물

                 난리를 겪을 수 도 있기 때문에 제어 감시 가 필요하다.  따라서 밀폐식 수동 팽창

                 탱크라도  경보 장치는 갖추는 것이좋다.

          b.3 소 형의 구조   

          b.4. 중 대형의 구조

    c. 압축기 가동식 자동팽창 탱크

             난방설 비 자동화가 발달되면서 외기 온도에 의한 보상 조건 또는 제 3의 압력 요인에

             의한 팽창탱크의 작동 조건이 달라질 때를 감안하여 자동으로 압력과 수위를 감지하여

             PLC 나 Micom에 의하여  제어되는 제품이 필요하게 되었다.  

             이는 밀폐식 팽창탱크에 공기 압축기와 압력, 레벨 센서 등을 부착하여 자동화한 것으로

             압축기 가동식 팽창탱크이다. 이는 기능상의 이유에서 개발된 동기도 있지만 건물의

             고층 화와 대지의 고가 현상 등으로 좁은 공간에 설치하기 위한 해결책이기도 하다.  

             왜냐하면  압축기식  팽창탱크는 그 부피가 밀폐식 수동에 비하여 1/2로 줄일 수 있기

             때문이다. 내부 다이프램의 규격과 모양은 메이커 별로 다소 다르지만 원리는 가 동일

             하다.

      3. 버퍼 탱크로서의 기능

            팽창탱크 와는 달리 버퍼 탱크는 그 기원이 오래되지 안으리라 생가된다. 그 이유는

            부스터  펌프와 같은 펌프 제어 시스템이 제조 되기 시작한 것이 그리 오래되지 않았기

            때문이다.

            이것은 여러 대의 가압용 펌프를 압력에 의하여 대수 제어를 하는 과정에서 펌프가 기동

            시에 갑작스런 압력 상승이 발생하는데 이때 발생한 압력을 일시적으로 흡수하여 주는

            완충 탱크의 역할이 필요하다.    따라서 역시 일정압력을 견디도록 설계한 철제나 알루

            미늄 제 용기에 격막을 만들어 질소 가스를 충전하여 펌프의 토출(Discharge)측 배관에             부착하여 사용한다.

 3. 압축 탱크(팽창탱크)의 종류 장 단점 비교

   필자  주

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