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


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빙축열과 냉동기

 

싼 심야 전기로 밤새 얼음을 만들어 두었다가 낮에 그 얼음을 녹여 냉방을 하는 빙축열은 한전의 적극적인 지원이 있기 때문에 많이 보급되어 왔습니다.   

여러  시스템이 있으나 대별하여, Brine System과 Ice Harvester 2 종류로 나눌 수 있는데,

Brine System은 Brine Chiller (냉동기)로 저온의 Brine을 만들고 이 Brine을 순환시켜 얼음 탱크에 가득 들어있는 Ice Ball, Ice Coil, Ice Pack등 용기를 얼립니다.    이들 용기들은 대개 플라스틱 재질로 되어있는데 진짜 얼릴 물을 속에 담고 있습니다.   이 속에 들어 있는 물이 저온의 Brine에 의하여 밤에는 얼고, 낮에는 녹는 것이지요.
물을 Chiller가 직접 얼리는 것이 아니고 Brine이란 매체의 의하여 얼리기 때문에 간접 얼리기로 중간에 한 단계를 거치는 비효율성이 있습니다.   게다가, 브라인을 칠러 용 냉수로 그대로 쓸 수 없으므로 Plate Heat Exchanger로 냉방에 필요한 냉수를 만듭니다.
설치비가 저렴한 장점이 있으나, 설계와 시공을 매우 정확하게 하지 않으면 실패할 수 있는 취약점이 많습니다.
  
Ice Harvester 방식은 Compressor Unit (냉동기)로 밤새 직접 얼름을 만들어, 얼린 얼음 조각을 얼음 탱크에 채곡채곡 차곡차곡 채워두었다가 낮에 그 얼음 녹인 물을 바로 건물 냉방의 냉수로 이용하기 때문에 Brine처럼 간접 방식이 아니고, 중간 단계를 없앤 방식으로 시스템의 효율이 매우 좋고 시스템의 취약점이 적으나, 설치비가 매우 비싸다는 단점이 있습니다.

여기서 Brine system에서 흔히 간과하는 Brine Chiller (냉동기) 문제를 알아봅니다.  

우선 얼음을 만들 Chiller의 선정에 각별한 주의를 해야 합니다.

필요한 얼음이 100톤인데, 그 때 운전 조건 (예를 들어 응축온도 50도, 증발온도 -10도)에서 냉동 용량 100톤짜리를 선정하면 안 됩니다.  경험이 없거나, 경험이 있어도 Chiller 특성을 정확히 이해하지 못하면, 적당히 100톤 짜리 또는 약간 여유를 더 주어 110톤짜리 정도의 냉동기를 선정하기 쉬운데, 이렇게 된 시스템의 사용자는 자주 끔찍한 시스템 실패를 경험하게 됩니다.

모든 Chiller 최저 unloading 치가 있습니다.   스크류 Chiller는 제조사의 사양에 따라 10-30%, 왕복동 Chiller는 실린다 수에 따라 x% 등으로, 카탈로그에 명시되어 있습니다.

예를 들어 최저 unloading 능력이 30%인 스크류 Chiller를 선정할 때, 이 Chiller가 만들 수 있는 얼음은 70톤에 불과합니다.  얼음 70톤을 만든 시점에서, 대체적으로 Chiller 부하는 30% 정도로 떨어집니다.
이 때 Chiller의 운전을 중지시켜야 합니다.
 
이 30% 이하로 떨어진 부하상태에서 계속 운전을 시키면 각종 고장을 일으키게 됩니다.   스크류는 냉동유가 시스템으로 넘어가 오일압력 저하로 기계가 서게 되고, 왕복동은 액 냉매가 압축기에 들어가 압축기 밸브 플레이트를 망가트리고, 심하면 피스톤 까지 깨트립니다.

답답한 사용자는 Chiller가 나쁜 기계라고 생각하기 쉬운데, 기계에게는 아무런 잘못이 없는 것입니다.  잘못이 있다면, 이런 Chiller의 특성을 이해 못하고, Chiller의 사양을 잘못 만든 설계자의 잘못이지요.   이 과정에서 설계자는 흔히 비난 대상에서 빠진 제3자로 취급을 받기 쉬운데, 크게 잘못된 관행입니다.

건축주가 저가 입찰 방식으로 공사를 맡기면, 빙축열 공사는 100% 실패한다고 단언할 수 있습니다.
빙축열 공사는 싸고 좋게 할 수는 없습니다.  공사업자가 자재와 인건비에서 폭리를 취하지 않는 한, Ice Harvest방식을 필자는 적극 권장합니다.   Ice Harvester가 Brine system보다  최초의 설치비는 훨씬 비싸나, 효율이 훨씬 높고, 유지 보수비가 훨씬 적게 들므로, 최초에 초과 투자한 자금은 낮은 유지보수비로 몇 년 내로 환수가 된다고 봅니다.

이러니, 건축주가 건물만 지어, 분양해 버리는 분양 건물이나, 임대 업자에서 넘겨 버리는 값싼 건물에는 해당이 안 되겠습니다.     어디까지나 고품위의 자가 건물에 해당되는 이야기입니다.

운전 편 "칠러를 최소 부하 이하에서 운전하면"에서도 이 문제에 대한 언급이 나옵니다.


2000.  6. 30.    처음 썼고,
2004.  1. 2.    맞춤법에 맞게 고쳐 썼습니다.
2011.10        스마트폰에도 알맞게 고쳤습니다.