개념 한 쪽
공조냉동기계산업기사 냉열원기기 — 흡수식·빙축열·지역난방과 냉각탑
냉열원기기는 냉방에 필요한 열을 만들거나 빼앗는 설비다. 열로 냉동을 일으키는 흡수식, 심야전력으로 얼음을 저장하는 빙축열, 열을 공급하는 지역난방, 열을 버리는 냉각탑이 각기 다른 원리로 움직인다.
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뜻
흡수식 냉동기는 증기나 고온수, 직접 연소 가스를 열원으로 삼아 냉동 사이클을 돌린다. 그래서 여름철 냉방 수요가 있을 때 보일러를 가동해 증기나 고온수를 공급하면 냉동이 이루어진다. 압축기를 쓰지 않아 회전 부품이 적고 소음과 진동이 작으며, 진공 상태에서 운전하므로 파열 위험도 낮다. 반면 증발기와 응축기에서 주고받는 열량이 압축식보다 약 1.7~2.0배 커서, 개방식 냉각탑을 설계할 때 이 비율을 고려해야 한다.
빙축열은 심야전력을 이용해 얼음을 만들어 열을 저장했다가 필요할 때 녹여 쓴다. 축열조 안 코일의 내부에 저온 브라인을 순환시켜 코일 주변의 물을 얼리는 방식이 관외 착빙형이고, 코일 안쪽의 물을 얼리는 방식이 관내 착빙형이다. 심야전력 활용, 수전설비 축소, 설비 분리운전에 따른 신뢰성 확보가 장점으로 꼽힌다. 다만 기계장치가 많이 들어가 진동과 소음이 생길 수 있고 설치 면적이 필요하다.
열원방식은 에너지원과 공급 방식의 특수성으로도 나눈다. 태양열, 열회수, 지역난방이 특수 열원방식에 속한다. 흡수식 냉온수기는 일반적인 중앙식 기계로 분류되므로 특수 열원방식에 넣지 않는다.
지역난방에서 증기를 보낼 때 게이지 압력은 대개 1~2MPa 수준이다. 15~30MPa는 발전용 초초임계압 보일러의 압력 범위이므로 지역난방 설명으로 적절하지 않다. 온수를 보낼 때는 고온수 순환과 고지대 대응을 펌프 압력으로 해결한다.
개방식 냉각탑은 증발과 비산으로 물이 줄어들므로 보충수 공급이 필수다. 관리만으로 보충수를 없앨 수는 없다. 열교환 효율을 위해 충진물과 엘리미네이터를 갖추며, 압축식 기준의 어프로치 값을 흡수식 설비에 그대로 적용하지 않는다. 익스팬션 탱크는 물의 열팽창에 따른 부피 증가를 흡수하는 장치이지 연료를 저장하는 오일탱크가 아니다.
열원을 비교할 때 온수난방과 증기난방의 차이도 함께 본다. 온수난방은 배관 부식이 많고 방열기 면적이 커지는 쪽이므로, 부식이 적다거나 방열면적이 작다고 서술하면 어긋난다.
예제
선지 판단은 흡수식 냉동기를 여름철 보일러 열원으로 돌릴 수 있다고 보는지, 빙축열의 관외 착빙형을 코일 내부 브라인 순환으로 설명하는지, 흡수식 냉온수기를 특수 열원방식으로 분류하는지, 지역난방 증기 압력을 1~2MPa로 보는지, 흡수식 냉동기의 냉각탑 열량을 압축식의 1.7~2.0배로 보는지, 온수난방의 배관 부식이 적다고 보는지에서 갈린다. 보일러 열원으로 흡수식을 돌린다고 본 선지, 관외 착빙형의 원리를 바르게 적은 선지, 증기 압력을 1~2MPa로 본 선지, 열량 비를 1.7~2.0배로 본 선지가 맞고, 흡수식 냉온수기를 특수 열원방식으로 넣은 선지와 온수난방의 부식이 적다고 적은 선지는 어긋난다.
자주 묻는 물음
- 흡수식 냉동기는 왜 여름에도 보일러를 가동하나요?
- 증기나 고온수, 직접 연소 가스를 열원으로 냉동 사이클을 돌리기 때문입니다. 여름 냉방 수요가 있을 때 보일러에서 증기나 고온수를 공급하면 냉동이 이루어집니다.
- 빙축열의 관외 착빙형과 관내 착빙형은 어떻게 다른가요?
- 관외 착빙형은 축열조 코일의 내부에 저온 브라인을 순환시켜 코일 주변의 물을 얼립니다. 관내 착빙형은 코일 안쪽의 물을 얼리는 방식입니다.
- 흡수식 냉동기를 쓸 때 개방식 냉각탑 설계에서 무엇을 고려하나요?
- 흡수식은 압축식보다 증발기와 응축기의 열량이 약 1.7~2.0배 크므로 이 비율을 설계에 반영합니다. 냉각탑은 증발과 비산 손실이 있으므로 보충수 공급도 필수입니다.
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