공조냉동기계기사 제빙 및 동결장치 — 축열 방식과 흡수식·지열

축열 방식은 무엇을 저장하느냐로 갈린다. 수축열시스템은 물처럼 열용량이 큰 물질의 비열을 이용해 온도를 올리고 내리면서 열을 담는 현열 저장 방식이고, 빙축열시스템은 물을 얼려 얼음이 될 때의 잠열에 냉열을 담는 방식이다. 그래서 수축열이 얼음에 냉열을 저장한다고 적으면 빙축열의 성질을 수축열에 옮겨 붙인 것이 된다. 잠열축열은 물질이 얼거나 녹을 때의 잠열을 이용한다는 점에서 빙축열과 같은 계열의 이름이다.

빙축열 설비는 심야의 값싼 전력으로 냉동기를 돌려 얼음을 만들어 축열조에 넣어 두고, 낮에 냉방 수요가 몰릴 때 꺼내 쓴다. 구성은 냉동기, 축열조, 판형 열교환기, 냉각탑, 펌프이며, 저장해 둔 냉기를 냉방수로 넘겨주는 판형 열교환기가 빠지지 않는다. 보일러나 증기트랩, 브라인펌프, 에어프리히터는 이 설비의 일반적인 구성이 아니다. 얼음은 같은 열량을 더 작은 부피에 담으므로 축열조를 작게 만들 수 있고 운전비용도 아낄 수 있지만, 얼음을 만드는 제빙 운전은 냉수를 만드는 운전보다 증발온도를 낮게 잡아야 해서 압축기 부하가 커지고 소비동력은 오히려 늘어난다.

땅을 쓰는 방식과 바다를 쓰는 방식도 갈라 둔다. 토양축열은 지중 열교환기로 지하의 흙이나 암반과 열을 주고받으며 그 열용량을 이용하는 방식이고, 심해의 해수온도를 이용하는 것은 토양축열이 아니라 해수이용 계통의 방식이다. 지열 히트펌프는 일정 깊이로 내려가면 온도가 거의 일정하다는 성질을 이용해 계절과 날씨에 구애받지 않고 냉방과 난방, 온수 공급에 쓸 수 있고, 가연성 연료를 쓰지 않아 화재 위험이 없으며 냉난방 비용을 아낄 수 있다.

흡수식 냉동장치는 냉매 가스를 물리적으로 압축하는 대신, 냉매 가스가 용매에 녹는 정도가 온도와 압력에 따라 달라지는 성질을 이용한다. 흡수기와 용액 펌프, 발생기가 압축기를 대신하므로 구성에 압축기가 없고, 증발기와 응축기는 압축식과 마찬가지로 갖추며, 전기 대신 증기나 온수 같은 열에너지로 돌아간다. 물을 냉매로 쓰는 냉방 방식이 바로 이 흡수식이다. 물은 상압에서 끓는점이 높아 압축기에 그대로 넣기 어려우므로, 진공 상태로 끓는점을 낮춰 증발 잠열을 얻는 구조를 쓴다. 터보식이나 증기압축식은 프레온계나 암모니아를 냉매로 쓰며, 진공식은 따로 쓰는 방식의 이름이 아니다.

흡수식은 돌아가는 모습도 압축식과 다르다. 냉매와 용액이 순환하며 안정되기까지 시간이 걸려 정격 성능에 이르는 속도가 느리고, 리튬브로마이드 용액이 금속을 부식시키므로 기밀 관리와 부식 억제제 보충에 주의해야 하며, 진공 상태에서 운전한다. 야간에 열을 저장해 두었다가 낮에 꺼내 쓴다는 설명은 흡수식의 특징이 아니라 열을 저장하는 설비 쪽의 성질이다.