수축열 방식의 축열재 구비조건으로 잘못된 것은?
- 단위체적당 축열량이 적을 것
- 가격이 저렴할 것
- 화학적으로 안정할 것
- 열의 출입이 용이할 것
정답과 해설 보기
정답 ① · 축열재가 갖추어야 할 구비조건 중 잘못된 것을 고르는 문제이다. 축열재는 단위 체적당 축열량이 클수록 작은 부피로 많은 열을 저장할 수 있어 설비가 소형화되고 효율적이다.
축열재는 단위 체적당 축열량이 많아야 효율적이므로, 적어야 한다는 조건은 잘못된 것이다.
개념 한 쪽
이 세트는 열을 저장하고 옮기는 설비로 에너지 이용 효율을 높이는 방법을 다룬다. 축열재의 구비조건, 축열조의 운전 이점, 빙축열과 수축열의 용도 차이, 열펌프의 난방 원리와 사방밸브, 흡수식 냉동기의 냉매와 흡수제 짝이 중심이다.
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축열재는 열을 담아 두는 물질이므로 단위 체적당 축열량이 많아야 한다. 같은 부피로 더 많은 열을 저장할 수 있기 때문이다. 값이 싸고 화학적으로 안정하며 열을 잘 전달하는 것도 갖추어야 한다. 축열량이 적어야 한다고 하면 축열의 목적과 반대다.
축열조는 열원기기를 부하 변동에 직접 맞추지 않고 고부하로 오래 돌릴 수 있게 한다. 그 덕분에 효율이 좋아지고, 피크 부하를 깎으며, 부분부하에도 대응하기 쉬워진다. 축열조가 부분부하 대응을 어렵게 한다고 하면 장점을 거꾸로 설명한 것이다.
빙축열과 수축열은 쓰임이 다르다. 빙축열은 낮은 온도의 열을 저장하므로 냉방 피크를 줄이는 데 유리하고, 설비를 작게 만들거나 설치 장소를 고르기 쉬운 장점이 있다. 반면 난방처럼 높은 온도의 열을 공급하는 데는 적합하지 않다. 수축열은 난방용으로 쓴다.
열펌프는 외부의 열을 옮겨 난방이나 냉방을 한다. 난방할 때는 응축기에서 내놓는 열을 실내로 보내고, 냉방할 때는 증발기가 실내의 열을 빼앗는다. 공기열원 열펌프에서 냉방과 난방 사이클을 바꿀 때는 사방밸브로 냉매의 흐름 방향을 뒤집는다. 체크밸브는 한쪽 방향만 열고, 릴리프밸브는 과압을 내보내는 역할이라 전환과는 다르다.
흡수식 냉동기의 냉매와 흡수제 짝도 구분해야 한다. 물-리튬브로마이드 방식은 물이 냉매이고 리튬브로마이드가 흡수제다. 암모니아 흡수식은 암모니아가 냉매이고 물이 흡수제다. 흡수식에는 기계적 압축기가 없고, 흡수와 재생 과정으로 압력을 올린다.
열펌프 가열운전에서 토출가스 온도가 지나치게 높을 때 원인을 가릴 때도 방향을 헷갈리지 않는다. 순환 온수 유량을 늘리면 열교환이 좋아져 토출가스 온도가 낮아진다. 그러므로 유량 증가는 고온의 원인이 아니라 고온을 완화하는 조건이다.
출제 패턴은 네 가지다. ① 축열재 — 단위 체적당 축열량이 많고, 싸고, 안정하고, 열전달이 잘되어야 한다. ② 축열조 — 열원기기의 고부하 연속 운전으로 효율을 높이고 피크를 깎으며 부분부하 대응이 쉽다. ③ 빙축열·수축열 — 빙축열은 냉방 피크와 소형화에 유리하고 난방 고온 공급에는 부적합하며, 수축열은 난방용이다. ④ 열펌프·흡수식 — 난방은 응축기 방열을 쓰고 모드 전환은 사방밸브이며, 물-리튬브로마이드와 암모니아-물의 역할을 구분한다.
수축열 방식의 축열재 구비조건으로 잘못된 것은?
정답 ① · 축열재가 갖추어야 할 구비조건 중 잘못된 것을 고르는 문제이다. 축열재는 단위 체적당 축열량이 클수록 작은 부피로 많은 열을 저장할 수 있어 설비가 소형화되고 효율적이다.
축열재는 단위 체적당 축열량이 많아야 효율적이므로, 적어야 한다는 조건은 잘못된 것이다.
시간당 2000kg의 30℃ 물을 -10℃의 얼음으로 만드는 능력을 가진 냉동장치가 있다. 아래 조건에서 운전될 때 이 냉동장치의 압축기 소요동력(kW)은 약 얼마인가? (단, 열손실은 무시하고, 응축기 냉각수 입구온도 : 32℃, 냉각수 출구온도 : 37℃, 냉각수의 유량 : 60m³/h, 물의 비열 : 1kcal/kg℃, 얼음의 응고잠열 : 80kcal/kg℃, 얼음의 비열 : 0.5kcal/kg℃ 이다.)
정답 ④ · 제빙 냉동장치의 냉동능력은 물을 식히는 냉각열과 어는 응고열, 그리고 생성된 얼음을 더 식히는 과냉열의 합으로 계산합니다. 먼저 물을 30℃에서 0℃로 식히는 열량은 2000kg × 1kcal/kg℃ × 30℃ = 60,000kcal/h이고, 0℃의 물을 -10℃의 얼음로 변하는 응고열은 2000kg × 80kcal/kg = 160,000kcal/h입니다.
공기열원 수가열 R-22 열펌프 장치를 가열운전(시운전)하는 상태에서 압축기 토출밸브 부근에서 토출가스온도를 측정하였더니 130~140℃로 나타났다. 이러한 운전상태로 나타난 원인이나 상황 등과 관계가 없는 설명은?
정답 ④ · 열펌프 난방 운전 시 압축기 토출 온도가 130~140℃로 과도하게 높은 것은 고장 징후입니다. 이러한 과열(Overheating)의 주요 원인으로는 냉매의 과압축, 팽창밸브의 과도한 교축으로 인한 냉망체적 감소, 증발기의 착상(Frosting)으로 인한 열흡수 불량 등이 있습니다.
토출가스 온도 과고는 열교환 불량을 유발하는 요인과 관련되며, 열교환 증가는 온도를 낮춘다.
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