공조냉동기계산업기사 열교환기 — 플레이트형·히트파이프와 열관류율

열교환기는 구조에 따라 원통다관형, 관형, 스파이럴형, 플레이트형으로 나눈다. 이 이름들은 열을 주고받는 물리적 구조를 가리킨다. 전열 교환기는 열전달 현상을 두루 일컫는 일반 용어이므로 특정 구조의 장치 이름으로 보지 않는다.

플레이트형 열교환기는 스테인리스 강판에 리브형 홈을 만들어 합성고무 가스켓으로 수밀하는 구조다. 초고층 건물의 수-수 열교환기로 많이 쓴다. 여러 전열판을 겹쳐 놓고 볼트로 조이면 판과 판 사이로 유체가 지그재그로 흐르면서 열교환 능력이 매우 높아지고, 필요한 설치 면적이 좁아진다. 전열판을 늘리거나 줄여 기기 용량을 바꾸기도 쉽다.

공조기 안의 코일은 냉온수의 통로 수를 어떻게 묶는지로 분류한다. 풀 서킷, 하프 서킷, 더블 서킷이 표준이고 플로우 서킷은 이 분류에 없는 이름이다. 직접팽창코일에서는 냉매를 각 관에 고르게 보내야 하므로 관 입구에 디스트리뷰터를 둔다. 헤더는 모으고 나누는 구조일 뿐 균일 분배를 보장하지 않고, 리버스 리턴은 배관을 배치하는 방식이다.

상변화를 이용하는 열교환기도 있다. 히트 파이프는 밀봉된 용기 안에 윅 구조체와 증기 공간을 두고, 길이 방향으로 증발부와 응축부, 단열부를 나눈다. 한쪽을 가열하면 작동유체가 증발하며 잠열을 흡수하고, 증기가 저온 쪽으로 이동해 응축하면서 열을 내놓는다. 윅의 모세관 힘이 응축된 유체를 증발부로 되돌린다. 전열 교환기나 플레이트형 열교환기는 상변화 없이 감열만 이용하고, 히트 펌프는 압축기 같은 외부 동력이 필요하다.

열관류율을 바꾸는 인자는 열저항과 관계가 있다. 유체의 유속은 대류 열전달 계수를 바꾸고, 벽면의 재질은 전도 저항을, 오염도는 오염층 저항을 바꾼다. 내구성은 재료의 기계적 강도 특성일 뿐 열전달 성능을 직접 좌우하지 않는다.

열을 옮기는 장치와 열을 만드는 장치도 구분한다. 펌프와 송풍기, 덕트는 열을 운반하는 장치이고, 보일러는 열을 생산하는 열원장치다. 축열시스템은 야간 전력을 이용해 열을 저장해 피크 부하를 줄이고 열원 장치의 용량을 낮춘다.