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


목차


필자의 변  

환기 ---------

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냉동 원리 -----

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적용사례 ------

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에너지 절약

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압축기의 회전 속도 조절에 의한 운전 kw 절약

냉동 시스템의 설계는 최대 부하 조건을 전제로 합니다.
예를 들어 일반 냉방용 냉수냉동기 (터보, 왕복동, 스크류 등)의 냉수입출구 온도는 7-12o
c, 냉각수입출구 온도는 37-32oc를 기준으로 합니다.
이 조건은 외기 온도와 습도가 가장 높을 때를 기준으로 한 것이지요.

그러나 우리나라처럼 4계절이 뚜렷한 나라에서는 년 중 며칠을 제외하고는 냉방 용량이 설계된 용량보다 줄어든 상태 (95%이하) 또는 냉각수 온도가 32o
c 보다 내려간 상태에서 운전을 하게 됩니다.
그래서 압축기가 설계된 "일"보다 가벼운 "일"도 효율적으로 하게 하여야 합니다.

압축기의 회전 속도를 줄이지 않고, 압축기의 일을 덜 시키려면 (Unloading이라고 합니다), 터보압축기는 입구에 PRV (Pre Rotation Vane = Inlet Guide Vane)을 달아 들어가는 냉매가스의 량을 줄이며, 왕복동압축기는 일하는 실린다 수를 줄이며, 스크류 압축기는 Slive Valve로 냉매가스의 압축 량을 줄입니다.

이 경우 에너지 절약은 가능하나, 에너지 절약을 (일본사람들은 "省에나지"라 함) 극대화 할 수는 없습니다.

에너지 절약의 극대화는 역시 필요한 만큼만 압축을 하도록 압축기의 회전수를 줄일 수 있어야 합니다.


( 1) 터보 압축기의 Speed Control
스팀 터빈이나 가스 터빈을 쓸 경우 회전수를 손쉽게 조절할 수 있습니다.  실제로 미국에서는 1930-1940년대에, 스팀터빈 구동 터보 압축기가 많이 쓰였습니다.
그 뒤 값싸고 효율 좋은 전기 모터가 개발되면서 터보 압축기의 구동은 거의 전기 모터에 의하게 되었지만, 전기 모터는 일정한 회전수만 가질 수 있어 (60hz의 4극 모터는 1750 rpm) 자체로서는 Speed Control이 되지 않습니다.
모터의 회전수를 조절하려면, 모터에 들어가는 전기의 hz를 변경하면 됩니다.  이를 Inverter라고 하는데, Inverter를 쓸 경우 Inverter자체에 의한 에너지 손실 약 5%를 감안하더라도, 고정 회전 압축기를 채용한 냉수기에 비하여 전 운전기간에 걸쳐 전체적으로 약 30%의 Kw 입력을 절약할 수 있습니다.  이는 대단한 에어지 절약으로  미국에서는 터보 전용 Inverter를 개발하여 칠러에 장착하기도 하고, 단독 상품으로 개발 시판하는 메이커도 있습니다.

이 문제와 관련된 터보냉수기 전반에 걸친 이야기는 방대한 자료를 바탕으로 이야기를 해야 하는데, 이 이야기만도 조그만 책자로 만들 수 있는 분량이므로, 이 다음에 시간나는 진행을 해보기로 하고, 오늘은 극히 기초적인 소개만 합니다.

다음의 Fig 1은 고정회전 방식이고, Fig 2는 Speed Control 방식입니다.


 

(2) 소형 압축기의 Speed Control
일본에서 수입하는 소형 압축기 (1-5hp 정도) Inverter를 소개하는 hvac 제조사가 많은데, 소형 Inverter 시스템은 그 에너지  절약 비용으로  높은 기계 값을 쉽게 보상할 수 있어야 합니다.   소형 hvac시스템은 에어컨의 자동  on-off 기능만으로도 실내 온도 유지에 별 무리가 없습니다.   물론 너무 용량이 큰 에어컨을 설치하여  에어컨 압축기가 자주 돌았다 섰다 할 경우 높은 기동 전류 때문에  전기료가 많이 나오겠지만, 빠듯한 용량의 에어컨은 한 여름에는 서지 않고 계속 돌아가기 때문에 잦은 자동 on-off 운전은 없습니다.

대부분의 에어컨이 기계식 Pressure Switch와 Thermostat를 전자식 Transducer와 Thermocouple로 바꾸었으므로 Inverter 장착은 별 문제가 없으리라 생각하나,  Inverter 를 멀티공조시스템의 냉방용량제어 용으로 쓸려고 하는 시도는 바람직하지 못하다고 생각합니다.


 
2000. 4. 20  처음 썼고,
2004. 1. 2.   맞춤법에 맞게 고쳐 썼습니다.
2011.10    스마트폰에도 알맞게 고쳤습니다.