공조냉동기계기사 냉장부하 계산 — 현열·잠열·냉동톤·열통과율

냉동능력은 빼앗아야 하는 열량을 1냉동톤 3320kcal/h로 나누어 구한다. 물을 얼릴 때는 온도를 낮추는 현열과 얼리는 잠열을 모두 더한다. 15℃의 물 50kg을 0℃의 얼음으로 만들면 50×1×15=750kcal와 50×80=4,000kcal를 더해 4,750kcal/h이고, 3320으로 나누면 약 1.43RT다.

얼음을 더 차갑게 만들 때는 얼음의 비열도 넣는다. 20℃의 물 500kg을 -10℃의 얼음으로 만들면 물 냉각 500×1×20=10,000kcal, 응고 500×80=40,000kcal, 얼음 냉각 500×0.5×10=2,500kcal를 합쳐 52,500kcal다. 3320으로 나누면 약 15.81RT다.

액체를 식히는 열량은 비열×질량×온도차다. 비열 0.92kcal/kg·℃인 액 920kg을 25℃에서 5℃로 한 시간 동안 식히면 0.92×920×20=16,928kcal/h이고, 약 5.1RT다. 같은 열량을 kJ로 주면 3600으로 나누어 kW를 만든 뒤 3.5kW당 1RT로 환산한다.

브라인 유량은 냉동부하를 밀도×비열×온도차로 나눈다. 부하 36,000kcal/h, 밀도 1200kg/m³, 비열 0.705kcal/kg·℃, 입출구 온도차 6℃이면 36,000÷(1200×0.705×6)로 약 7.1m³/h이고, 분당으로는 약 118L/min이다.

압축기 소요동력은 응축기 방열량에서 냉동부하를 빼서 구한다. 물 1800kg/h를 30℃에서 -10℃ 얼음으로 만들면 냉동부하는 0.5kg/s×(4.2×30+335+2.1×10)로 약 241kW다. 냉각수 50m³/h가 30℃에서 35℃로 오르면 방열량은 13.89kg/s×4.2×5로 약 292kW이고, 그 차이인 약 51kW가 압축기 동력이다.

벽체를 지나는 열은 열통과율에 면적과 온도차를 곱해 구한다. 열통과율 0.24kcal/m²h℃, 면적 500m², 안 -5℃와 바깥 33℃이면 온도차 38℃를 곱해 4,560kcal/h다.

열통과율은 총열저항의 역수다. 콘크리트 15cm(λ=1.4), 모르타르 5cm(λ=1.2), 안쪽 표면 열전달률 8, 바깥쪽 20이면 저항을 1/8+0.15/1.4+0.05/1.2+1/20로 모두 더해 약 0.3238을 얻고, 역수를 취해 약 3.09kcal/m²h℃가 된다.

냉매 순환량은 총냉동량을 증발기 입출구 엔탈피 차로 나눈다. 40RT는 40×3320=132,800kcal/h이고, 369-128=241kcal/kg로 나누면 약 551kg/h다.