이도희"의 HVAC 이야기"입니다.         방명록    질문/답변    게시판
 


목차


필자의 변  

환기 ---------

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환경 ---------

에어컨, 냉난방기

냉동 원리 -----

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적용사례 ------

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설치 ---------

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수출입 이야기 --

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 압축기 역회전

 냉매 누설

 응축수 처리문제




냉매의 누설 이야기
 

냉동시스템은 (냉장고, 룸쿨러, 카쿨러, 에어컨, 칠러 등등) 냉매의 증발작용에 의하여 필요한 냉동효과를 얻는 것으로, 필요한 일정량의 냉매가 주입되어 있습니다.    일본은 封入되었다고 하고, 영어로는 charge되었다고 합니다.   이 냉매 량은 공장에서 미리 주입하기도 하고 (냉장고, 룸쿨러, 카쿨러, 일체형 에어컨, dx 칠러 등), 현장에서 주입하기도 (분리식 에어컨, 칠러 등) 합니다.

공장에서는 계산된 일정량을 무게로 달아 주입하며, 현장에서는 기본량의 냉매를 주입한 후 과열도와 과냉도를 측정하면서 잔여 냉매를 정확히 주입하여야 합니다.

주입된 냉매는 누설이 되지 않는 한, 냉동시스템의 운전에 의하여 마모되거나 소모되지 않습니다.

냉매가 누설되면 시스템은 곧 고장으로 연결됩니다.
냉장고는 냉장실에 얼음이 생기지 시작하면서, 냉장 온도가 올라가게 되고, 에어컨은 미지근한 바람이 나오며, 칠러는 냉수온도가 떨어지지 않습니다.

냉매는 조금씩 보충주입을 하여야 하는 줄로 잘못알고 있는 사람들이 예상외로 많습니다.
여름이 돌아오면, 카쿨러에 냉매를 좀 보충하여야 한다고, 버젓이 안내하는 자동차전문가도 있고, 이를 믿고, 냉매 조금 보충하면서, 기 만원을 (냉매값 기 천원), 카센터에 기꺼이 지불하는 운전자도 있습니다.

복잡한 시스템일수록 누설부위가 생기기 마련인데, 제조자는 누설이 생기지 않도록 용접 및 브레이징 작업을 제대로 하여야 하고, 품질 좋은 밸브 등을 써야 합니다.

필자의 서초동 아파트에 87년에 설치한 에어컨은 실외기에 붙은 서비스 밸브로 냉매가 새는 것이었습니다.
 깨끗해야할 부부에 기름기가 보이면 냉매가 새는 징조로 알 면됩니다.  내매와 함께 냉동유도 같이 새어 나오기 때문입니다.   서비스밸브의 캡을 아무리 잠거도 조금씩 새었는데, 첫 여름은 그럭저럭 지났으나, 두 번째 여름 부터가 문제였습니다.    보증기간이 지나 서비스를 요청하기도 뭣하고 해서, 아예 20kg 들이 R22 냉매 통을 하나 사서, 매니폴드 게이지를 물려 놓고, 저압만 보면서 며칠 만에 한번 씩 조금 씩 보충하면서 몇 년을 보냈습니다.

한번은 아차 하는 사이에 냉매가 너무 많이 들어가, 들어간 냉매를 날리기도 하였습니다.

이러다가 몇 년 전에 현재의 아파트로 이사를 하였습니다.    설치 업자를 불러 다시 설치를 하면서, 서비스 밸브를 아예 없애 버리고 그 부분의 양쪽 동관을 맡 물려 때워 버린 후로는 다시는 새는 일이 없어졌습니다.  밸브가 없어졌으므로 Pump-down은 할 수가 없으나, pump-down할 일도 없어, 별 불편이 없이 지냅니다.

대형 칠러의 경우 누설 가능성 부위가 굉장히 많아집니다.
각종 서비스 밸브의 캡 부분, 열교환기의 가스켓, 트랜스듀서/압력스위치의 연결부위, 배관 연결 부위 등인데, 공장에서는 물론 철저히 검사를 하여, 누설부위가 없음을 확인하고 출고를 합니다.
소형 왕복동 dx 칠러는 냉매를 주입한 상태에서 출고를 하나, 대형 flood cooler를 장착한 칠러는 냉매를 주입하지 않고, holding charge만 하여 출고합니다.
 
그러나 현장에 설치를 했을 때는 누설부위가 추가로 생길 수 있습니다.   운반 도중 또는 설치할 때 충격으로 인하여, 공장에서의 합격이 현장 까지 연결되지 못하기 때문입니다.

그래서 칠러 제조사는 현장 설치 후 반드시 누설 테스트를 하여, 누설 부위가 있으면 수정을 한 후 냉매를 주입할 것을 요구하고 있습니다.  이런 요구를 안 하는 제조사는 일단 수준 이하의 제조사라고 보면 됩니다.

필자가 판매한 YORK 대형 스크류 칠러를 국내 서비스 전문가가 평가하기를 품질이 형편없는 칠러라 하였는데, 이유를 물었더니, 냉매가 새는 곳이 많기 때문이라고 하였습니다.  이 서비스 전문가는 그 칠러의 설치설명서 첫 페이지도 읽어보지 않은 상태에서 누설검사를 생략한 채 냉매를 주입했고 시운전을 했으며,  평가를 하는 것이었습니다.    모르면 용감한 거지요.

제조자 역시 운반과정에서도 누설 부위가 생기지 않도록 설계 제작에 최선을 다 하여야 합니다.
밸브 개소를 줄이고, 공명진동이 생기지 않도록 하는 배관 설계 등에 세심한 주의를 하여야 하는데, 이는 하루 이틀에 될 수 있는 일이 아니고, 그 회사의 제작기술과 품질관리 연륜에 비례한다고 볼 수 있습니다.

드물게는 열교환기 경판의 동관 확관부위에서도 누설이 생기기도 합니다.   이는 주로 열교환기의 운전 수압 이상의 수압에서 운전을 시켜, 경판이 휠 경우 생깁니다.   xxx 빌딩에 설치된 수냉식 dx 왕복동 칠러의 응축기 공장 제조 압력이 150psig 이었습니다.    그 빌딩의 지하 기계실에서 받는 응축수의 수압도 150 psig였습니다

그런데, 칠러를 냉각수 펌프의 흡입 축에 설치를 해야 하는데, 설계가 잘못되어 칠러를 펌프의 토출 측에 설치를 했기 때문에, 펌프가 가동을 하면, 칠러가 받는 수압은 "자연수압+펌프토출측 동압" 이 되어 150 psig를 초과하는 것이었습니다.

설계 수압을 견디지 못한 응축기의 경판은 일 년이 지나면서 서서히 안쪽으로 휘었습니다.    
그리고, 확관 부위의 동관이 고정위치에서 서서히 탈착을 하여, 냉매가 새기 시작하는 것이었습니다.
 
이 경우에도 칠러의 잘못은 전혀 없는 것입니다.
어떤 경우에도 응축기의 허용 수압 150psig 이상에서 운전을 하지 말았어야 했습니다.
설계 잘못이지요.

운전 중인 대형 칠러에도 어느 날 새로운 누설 부위가 생길 수 있습니다.
이런 경우를 대비하여, 현장에는 반드시, 냉매 회수기를 비치하고 있어야 합니다.
칠러를 구입할 때 아예 같이 구입하는 것이 좋습니다.

주입된 냉매를 모두 회수한 후, 누설 부위를 수리하고, 완전히 수리가 끝난 후, 회수한 냉매를 재 주입하여야 합니다.  그 많은 냉매를 날리면  절대 안 됩니다.  

소형 시스템을 현장 냉매 배관작업 할 때, 동관 연결을 잘못해도 냉매가 누설될 수 있습니다.

동관 연결은 반드시 다음 그림과 같이 해야 합니다.
 
Swaging 길이는 동관 직경의 1/3 내지 1/2 이 좋습니다.
빨간 부분은 은납으로 브레이징한 부분입니다.

나사 연결에 대하여
실내기와 실외기를 Flare Nut로 연결하기도 하나, 필자는 이 방법을 반대합니다.
에어컨이 가동할 때와 가동하지 않을 때의 온도차이로 인하여, 연결부분에 항상 팽창 수축이 일어나고, 계속되는 팽창 수축의 반복으로 Flare 연결 부분의 탄력도 언젠가는 없어질 수 있습니다.
그리되면 Flare 부분으로 서서히 냉매가 새기 시작합니다.
Murphy의 법칙이 적용됩니다.

실제로 미국의 에어컨 제조사들 대다수는 실외기 연결부분을 Brazing하도록 제조하여 출고합니다.  간단한 Flaring 공구 대신 Brazing torch를 동원해야하는 불편은 있으나, 길게 내다보고 Brazing으로 연결하는 것이 좋습니다.  
Brazing 부위가 새는 경우는 거의 없습니다.

 * 머피 (MURPHY) 의 법칙 =  잘못될 수 있으면 결국 잘못된다는 머피의 주장.





2001. 7. 29 --초고
2001.11.3   --그림 추가(
2003.5.22   -- "나사 연결에 대하여" 추가

2004. 1. 2. 맞춤법에 맞게 고쳐 썼습니다.
2010. 10    스마트폰에도 알맞게 고쳤습니다.