냉각탑자료실

[그림자(朴 鉉求)]

                                      

냉각탑 보충수의 산정[개방식.밀폐식] 1.증발량(WE)kg/h 냉각탑에서 온수를 냉각하는 방법은 그 온수의 일부를 증발시켜서 온수로부터 증발열을 빼앗아서 수온을 낮추며 다라서 물의 일부는 감량되어 갑니다. 2.CARRY OVER(WD)kg/h 송풍기에 의해서 어떤 풍속으로 공기가 흐르기 때문에 그것을 타고 물방울이 날아가 버리고 수량이 감량되어 갑니다.이것을CARRY OVER라 하며 탑의 구조양식, 탑체 풍속에 따라 좌우되지만 개략적으로 적으나 동상 순호나 수량의 0.1%정도(밀폐식의 경우,SPRAY WATER 수량을 기준으로 하므로 순환수량의 0.05%정도) 입니다. 3.BLOW DOWN량(WB)kg/h BLOW DOWN하기 때문에 수량이 감소 합니다. BLOW DOWN이란 순환수의 일부를 버리는 것입니다. 이것은 순환수가 반복 증발함에 따라 용해물은 조금도 제거되지 않고 더욱 고형물이 농축해서 순환수가 부식성을 높이고 혹은 SCALE을 형성하기 쉽게 되므로 순환수의 일부를 버리게 됩니다. BLOW DOWN하기 위해서는 다음방법중 하나를 선택한다. (1)운전중에 DRAIN VALVE를 약간 열어둔다. (2)운저수위를 높여서 계속 OVER FLOW시킨다. (3)하부수조의 청소를 겸해서 정기적으로 물을 갈아 넣는다. BLOW DOWN량은 수질 혹은 농축도에따라 다르지만 공조용인 경우는 일반으로 순환수량의 0.3%정도(개방식,밀폐식)가 필요합니다. 4.보충수량(△L)kg/h △L = WE + WD + WB 일반공조용의 경우에 입.출수 온도차가 5도 이므로 증발량은 순환 수량의 0.84%가 됩니다. 따라서 전체 필요 보충수량은 개방식의 경우 1.24%, 밀폐식의 경우 1.19%가 되면 실제로는 순환수량의 1.8~2.0%정도 예상할 필요가 있습니다.
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냉각탑 설치시 유의사항 | 냉각탑자료실

 냉각탑 설치시 유의사항

1) 탑에서 배출된 공기가 다시 탑내로 유입되지 않도록 외벽등과의 거리를 충분히
잡고 탑을 둘러 쌓는 벽의 높이는 냉각탑 높이 이하로 한다. (항목 1-7 참조)

2) 설치는 풍압이 걸리기 쉬운 장소이므로 BOLT로 체결하여 수평되게 설치한다.

3) 냉각탑 주위의 배관도중에 공기가 차지 않게 냉각탑을 향해서 1/200의 상향구배
로하고 공기는 냉각탑에 빠질수 있도록 한다. 합성수지제의 냉각탑은 특히 탑에 배관을 접속할 때 무리한 배관으로 인한 배관의 하중이 냉각탑에 걸리지 않도록 주의한다

4) 냉각탑과 배관의 접속개소에는 방진을 고려하여 FLEXIBLE JOINT를 사용 시공한다.

5) 통수전에 냉각탑내를 CLEANING후 통수한다.

6) 냉각탑의 소음은 12m 떨어진 위치에서 COUNTER FLOW 방식의 경우 저소음형으로 70-76폰 정도이고 주택가, 학교, 병원, 도서관 등 특히 소음이 문제되는 건물과 인접해서 설치할 경우, 또는 극장 카바레, 호텔 등 심야에 냉각탑을 운전하게 되는 경우는 차음벽을 설치하도록 관련 부서와 협의한다.

7) 측벽과 냉각탑의 간격은 너무 가까우면 냉각 효과가 감소하므로 적어도 탑높이의
1/2 이상 떼어준다.    

 

8) 연도가스를 흡입하지 않도록 굴뚝 정상과의 거리는 되도록 떨어지게 하는 동시에
풍향에 유의한다.

    
 

9) 냉각탑의 방진장치는 충분한가 조사한다.

2. 냉각수의 온도제어 방법

흡수식 냉동기를 사용하는 경우나 연간공조를 하는 경우, 항온항습실의 공조, 스포츠센터 등 응축온도를 일정하게 유지할 필요가 있을 때는 냉각수의 수온제어를 아래와 같은 방법으로 한다.

1) 3-WAY VALVE에 의한 방법은 PUMP와 냉각탑의 LEVEL차가 적을 때는 설치하지 못한다. 이와 같은 경우에는 아래 그림과 같이 CHECK VALVE를 설치한다.
< 3-WAY VALVE에 의한 냉각수 수온제어>

   
 

2) 2-WAY VALVE에 의한 수온제어 응축기 가까이 설치하는 것이 제어성이 좋고, VALVE SIZE는 정확하게 Cv값에 의해 결정한다.

   
 

3) 냉각탑 FAN MOTOR의 ON-OFF에 의한 수온제어는 "1)"의 방법보다 제어성이 나쁘나 PACKAGE 사용시에는 적합하다. (윗 그림 참조)

3. 겨울철에 냉각탑을 사용할 경우

IMMERSION TYPE HEATER 를 냉각탑수조내에 설치하여 동결을 방지토록 한다HEATER BATTERY의 부속품으로는 CONTROL BOX, 온도조절기, 과열 방지용 S/W가 공급될 수 있도록 자재발주시 SCOPE OF SUPPLY를 정한다.
 

냉각탑(cooling tower)

냉동기의 응축기용 냉각수를 재사용하기 위하여 대기와 접촉시켜서 물을 냉각하는 장치를 말하며
공기조화용으로는 위에서 물을 분무, 낙하시켜서 충전재에 보내서 송풍기에 의해 공기를 강제송풍
하는 구조의 것이 많고 공기의 접촉법에 따라 향류형 냉각탑, 직교류식 냉각탑등이 있다.
구조는 송풍기, 케이싱, 살수장치, 충진재, 엘리미네이터, 하부구조, 보급수장치등으로 구성된다.

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냉각탑 주위 배관도


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향류형(counter flow type) 냉각탑
냉각탑의 구조

 

송풍기

살수관
 
충전재

물의 낙하 장면 


보급수 장치(볼탭과 overflow)


하부구조


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직교류식(cross flow type) 냉각탑
대용량의 공조용과 산업용에 적합하다.







냉각탑 송풍팬(fan)



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증발형(evaporative type) 냉각탑
개방형

밀폐형

5. 냉각탑(cooling tower)

응축기의 냉각용수를 재냉각시키는 장치로서 건물의 옥상 등 통기가 잘 되는 곳에 설치한다. 이물과 공기의 비는 보통의 유인 통풍형 냉각탑에서 물이 1℃의 온도강하일 때는 0.2%의 증발이 일어나고 물이 튀어 나가는 경우도 있으므로 조금씩 보충해 주어야 한다.

<표 8-3>냉각 장치의 냉각 효율(%)

		최 소	보 통	최 대
분 무 지		30	40~50	60
냉 각 탑	자연통풍식	40	45~55	60
	대 기 식	50	50~60	90
	강제통풍식	50	55~75	93

                                      

냉각탑(Cooling Tower) 선정방법 | 냉각탑자료실

http://blog.naver.com/hwsin66/100023130899

블로그 > 生而不有
http://blog.naver.com/ddojobb/120002950566

냉각탑의 선정방법

한국냉동공조기술협회-소헌영

Ⅰ. 머리말

냉각탑 선정의 중요성은 날로 더해가고 있다. 냉동기의 제성능 발휘를 위하여 계획된 냉각수온을 얻는 것이 점점 어려워지는 경향은 설치장소의 제한, 미관위주의 배치방법, 냉각탑에 대한 잘못된 통념등에 기인된다. 올바른 선정을 위한 사전 숙지사항은 다음과 같다. 

● 냉각탑의 형태별 적용의 일반적 사항
● 능력선정을 위한 성능관계 요소의 이해
● 미관을 고려한 배치방법
● 냉각탑의 공해요소 

이에, 

(1) 냉각탑 형태와 각 부품 형식에 따른 용도 및 특징에 대한 일반적 이해를 넓히고
(2) 성능관계 제요소의 숙지와 능력 선정방법에 대해 알아본다.
(3) 성능과 미관을 고려한 배치방법과 문제점을 점검한다.
(4) 냉각탑 공해요소(진동, 소음, 비산, 백연)중 비산방지에 대해 중점적으로 알아본다. 

Ⅱ. 냉각탑 선정의 일반사항

냉각탑의 선정순서는 대개 아래와 같다. 

● 냉동기의 냉각수계통 설계조건 결정
● 습구온도의 결정
● 냉각탑 형태 및 배치방법 결정 

☞ 먼저, 형태별 선정시 참조사항을 검토해 보기로 한다. 

1. 향류형과 직교류형 

물과 공기의 교차방법에 의해 구분지어진 형태로서의 특징 차이는 공조용에 있어서 크지 않다. 대형의 산업용에서는 사용구분이 명확하다. 향류형은 점검 및 보수의 기능면에서 상대적으로 불편하고 그외의 시설비, 동력비, 설치면적 등 모든 면에서 유리하다. 직교류형은 수분배 계통의 점검성이 매우 좋아서 수질이 나쁠 경우 비말형(SPLASH) 충진재와 함께 사용된다.
공조용인 경우 이러한 구분없이 사용되지만 직교류형은 점검성이 좋은 대신 시설비가 다소 높은 측면을 가지고 있다. 낙하수의 소음으로 향류형의 소음이 다소 크다. 

2. 흡입식과 압송식

냉각탑 공기출구측에 휀을 위치시켜 공기를 배출시키는 흡입식이 일반적으로 사용되나 냉각탑 하부의 공기 입구측에 위치시켜 공기를 불어넣는 압송식도 쓰이고 있다. 압송식은 원심형 휀을 부착하여 높은 정압을 필요로 하는 실내 및 지하에 설치하는데 유용하다.
반면에 압송으로 인해 냉각수에 대한 저항이 더 커지며 향상된 축류휀보다 효율이 떨어져 상당히 더 큰 동력을 필요로 한다.
또한, 흡입속도가 빠르고 배출속도가 느려서 바람에 의한 토출공기 재순환으로 열성능 저하가 심각하다. 겨울철 운전시 압송식은 휀 결빙에 의한 언바란싱에 특별한 주의가 요망된다. 

3. 원형과 사각형 

냉각탑 몸체가 원통형을 이루면 재순환에 의한 영향을 적게 받는다. 반면 사각형은 바람에 대한 방해 정도가 크므로 후면쪽에 압력이 낮은 후류가 형성되어 토출공기의 재순환이 더 많다. 그러나 국내에서 많이 사용되는 FRP 제의 원형은 많은 단점이 있으므로 주의가 요망된다. FRP 원형 냉각탑은 엘리미네이터가 없어서 비산량이 100배이상 많고 공기흡입구에서 바람에 의한 비산량도 엄청나다. 또한 건축물과의 조화성이 떨어지며 스카이라인이 좋지 않아 추가 건축비용을 유발시킬 수 있다. 

4. 개방형과 밀폐형 

밀폐형은 주로 나관(BARED TUBE) 내부로 냉각수를 순환시키고 외부에 관외수를 살포시키는 증발식으로서 냉각수가 공기와 직접 접촉하지 않으므로 오염이 되지 않는 특징이 있다. 냉각시스템이 오염된 냉각수로 인해 문제가 발생될 우려가 있는 경우에 밀폐형이 적합하다. 또한 물 이외의 용액 냉각에도 좋으며 겨울철 결빙의 문제로 인해 관외수를 살포하지 않고 부동액을 관내로 순환시키며 공냉만 시킬 경우 또는 겨울철 냉동기를 운전하지 않고 냉수로 활용하는 시스템을 구성할 경우에 사용할 수 있다.
그러나 나관을 사용하고 관외살포수가 없을 경우 열교환성능은 상당히 떨어짐에 유의해야 한다. 겨울철 겸용일 경우 겨울철 부하가 작을 경우에만 공냉식이 가능하다. 

5. 조립형식 

크기와 형태에 따라 현장설치형과 공장조립형으로 나눌 수 있다. 공장조립형은 운반가능한 최대치수로 제한되어 대용량일 경우 여러셀로 구성되어야 하나 안정된 품질과 설치기간의 단축을 기대할 수 있다. 

6. 셀수 

물과 공기를 별도로 조정할 수 있도록 구획하여 칸막이된 최소단위가 셀이며 하나의 셀에 송풍기는 여러개일 수도 있다. 셀수가 적으면 관리는 쉬워지나 부분 보수능력이 떨어지고 동력절약을 위한 CONTROL STEP이 적다. 또한 냉각탑의 높이는 셀수와 반비례 한다. 

7. 충진재의 형태 

충진재는 SPLASH TYPE(비말형)과 FILM TYPE이 있다.
SPLASH TYPE은 막대기 등을 상하로 교차시켜 물을 잘게 부수고 낙하를 반복 방해하여 공기와의 접촉면을 늘리는 것이고 FILM TYPE은 넓은 수직면 필름 표면에 수막을 형성하면서 물이 흘러내리게 된다. FILM TYPE의 효율이 3~5배 좋으므로 많이 사용되며 화재 예방차원에서 대개 PVC를 사용하고 있다. SPLASH TYPE은 오염된 냉각수를 사용하여 막힐 염려가 있거나 청소가 필요한 경우 또는 FILM TYPE의 부스러기가 문제되는 경우 등으로 한정되어 있다. SPLASH 충진재는 전통적으로 방부처리 목재를 사용해 왔으나 프라스틱 재료도 많이 개발되고 있다. 최근의 경향은 고효율 저 저항의 복합 FILM FILL을 선호하고 있는데 루바, 충진재, 엘리미네이터를 일체형으로 하여 고성능화 하고 있다. 

8. 동력전달 형식 

휀의 적정한 회전속도는 대개 전동기 속도와 맞지 않으므로 감속하게 되며 V벨트와 기어감속기를 많이 사용한다. V벨트는 저소음이며 보수가 용이하나 벨트의 장력 상태 점검과 교환이 빈번하다.
기어감속기는 소음이 크고 제품선정에 신중해야 한다. 기어의 SERVICE FACTOR는 최소 2.0이나 베어링 수명시간의 설계치와 함께 높은 안전율 채택이 중요하다. 소형은 전동기 직결방식 또는 GEARED MOTOR를 사용하기도 하나 토출기류 안에 전동기가 놓일 경우 부식이 심하므로 권장할 것이 못된다.
어느 경우라도 전동기는 휀 실린더 바깥측에 위치하도록 하는 것이 좋다. 

9. 구성재료 

냉각탑은 전체적으로 옥외에 설치되어 햇볕과 바람의 영향을 받으며, 물과 고온 다습한 공기의 내부 조건으로 내부식성과 내구·내화성의 재료를 필요로 한다. 플라스틱은(FRP, PVC) 이에 매우 양호하며, 골조는 용융도금 철제를 기본으로 하여 고층 설치등 교체비용이 문제될 경우에는 스텐레스 스틸이 좋다.
모든 볼트넛트류는 SS304로 하는 것을 추천하며, 햇볕에 직접 노출되는 부위는 자외선 방지제를 첨가해야 한다. 모든 플라스틱류는 내와성으로 하는 것이 마땅하다. 

Ⅲ. 냉각탑 능력 선정 

냉각탑의 능력선정은 하기 사양에 의해 선정한다. 

● 순환수량 kg/h(L)
● 입구 수온(HWT)
● 출구 수온(CWT)
● 입구공기 습구온도(WBT) 

상기 사양에 의한 선정은 냉각탑 제조자에 의해 이루어지나 순환수량, 입구수온, 출구수온은 냉동기 제조업체 사양에 의해 결정되고 입구공기 습구온도는 설비설계자의 책임사항이다.
각 사항에 대해 냉각탑 크기와의 관계성 이해와 입구공기 습구온도 결정을 위한 제반요소를 이해하는 것이 필요하다. 보편화되고 있는 흡수식 냉동기용 냉각탑의 호칭도 냉동기 용량, 터보냉동기 용량으로 환산한 용량, 순환 수량등으로 혼동할 수 있는 여지가 많으므로 주의해 사용해야 한다. 

1. 제요소의 이해 

가. 열부하, Range, Approach

열부하는 시스템에서 부과되며 냉각탑의 크기는 이에 비례하며 계산식은 아래와 같다. 

열부하(Kcal/h) = 순환수량(kg/h) x Range(℃) x 비열 

여기서 Range = 입출구수온차(HWT-CWT)이며 열부하가 같더라도 순환수량과 Range의 조합은 무한함을 알 수 있다. 같은 열부하에서 순환수량을 작게하고 Range를 크게 하는 것이 냉각탑 크기를 줄이게 된다.
이것은 수온의 변화와 순환수량의 변화에 따른 냉동기 성능의 변화경향을 아는 것 또한 시스템 설계의 기본이 됨을 말해준다.
Approach = CWT-WBT로서 냉각된 물의 온도와 습구온도의 차이이며 작을수록 냉각탑 크기는 0 Approach를 향하여 점근선적으로 커지기 때문에 3℃이하로 설계하는 예는 드물다. 

나. 습구온도

증발형 냉각탑에서 열성능 설계의 공기측 기초는 습구온도가 된다. 습구온도의 결정은 사용자 및 설계자 책임사항으로 냉각탑 형태와 배치상황에 따라 달라져야 하며 초기시설비와 운전비의 합리적 비교 선택의 귀결로 이어져야 하는 기본조건이다.
설계 습구온도는 여름 4개월간 전체 사용시간의 2.5%를 넘지 않는 점을 기초로 할 때 대부분 문제가 없다. 그러나 최근의 환경변화 추세와 지역별, 주변환경별 상승요인에 주의할 필요가 있다. 습구온도는 주변 습구온도와 입구습구온도로서 구분할 수 있으며 주변습구온도는 냉각탑을 향해 바람 불어가는 쪽에서의 대기 온도이며 입구습구온도는 냉각탑으로 흡입되어지는 실제의 공기습구온도를 말한다.
주변습구온도가 설계조건으로 주어지면 냉각탑 제조자가 잠재적 재순환 등의 보상을 위한 습구온도로 상향조정을 해야 한다.
같은 조건의 경쟁을 유발시키고 냉각탑성능 시험의 문제소지가 없게끔 입구습구온도로서 지정할 수 있다.
만일 특기사항이 없다면 냉각탑 제조자는 입구습구온도로 간주하여-용량, 배치상태를 고려하여 재순환을 보상조정한 것으로-설계하기 때문에 성능상 문제가 일어나기 쉽게 된다.

다. 간섭

냉각탑으로 바람 불어 오는 쪽의 열원은 습구온도를 높게하여 성능에 영향을 끼친다. 기 설치된 냉각탑이 이러한 열원중의 하나가 될 것이다. 

 

                     

라. 재순환

앞에서 주변습구온도와 입구습구온도의 중요한 차이를 설명하였으며 입구습구온도는 냉각탑에서 이미 배출된 공기의 일부가 다시 탑의 흡입구로 들어오는 것에 의해 상승될 수 있다. 이러한 현상을 재순환이라고 하는데 냉각탑의 배치방법, 주변환경의 영향을 많이 받으며 설계시 필히 반영하여야 한다. 재순환의 감소와 조절의 요인을 살펴보면,
- 탑의 모양 : 원통모양을 갖출 경우 바람결이 유선형으로 통과하여 후면쪽에 압력감소지점이 아주 작아져 재순환이 적어진다.
- 바람의 방향 : 바람과 마주치는 탑면적이 작도록 해야하며 바람의 속도와 재순환 량은 비례한다.
- 공기배출속도 : 탑에서의 공기배출속도가 작으면 바라에 의해 재순환 비율이 커지게 된다.
- 압송식의 경우는 배출속도가 1/3 정도로 작아서(그림3) 재순환비율은 흡입식이 2배가 되기 쉽다. 

2. 습구온도의 결정 

냉각탑 입구습구온도는 주변습구온도에 "재순환에 의한 상승온도"와 "배치환경에 따른 할증"을 보상해 주어야 한다. 

가. 주변습구온도

전술한 바와 같이 여름기간 1~5% 시간을 넘지 않는 조건으로 설정하며 대개 냉방부하 계산시의 건구온도와 상대습도에 의한 습구온도와 동일하게 한다. 서울의 경우 27℃ WBT를 추천한다.

나. 재순환

배치환경을 고려한 재순환 영향의 정확한 평가는 모델링 풍도시험을 해야하며 산업용 대형냉각탑의 경우 종종 수행하기도 하나 공조용에서는 시간과 비용상 매우 어렵다.
재순환에 의한 온도상승은 (그림4)에 의한다.
이것은  간섭이 없고 냉각탑보다 주변이 높지 않고 추천된 탑간 거리를 유지하였을 경우이며 Range=5℃, Approach=5℃인 경우이다.
추천치와 평균최대치 사이를 선정하며 Range 및 Approach가 다를 경우 (그림5)의 보정계수를 곱한다. (그림5)의 실선은 Range와 점선은 Approach와의 관계보정계수이다. 압송식의 경우에는 1.5배 이상의 할증이 필요하다. (그림4)의 상당 RT는 냉각탑이 위치해 있는 한구역의 총 냉각탑 합계 용량이다. 

3. 상당 RT의 결정 

냉각탑의 용량은 반드시 순환수량, 입출구수온, 입구공기 습구온도로서 표시되어야 한다. 그러나 습구온도의 변화와 여러 흡수식 냉동기 형태별 차이를 감안한 비교를 위해 상당 RT로의 변환도 필요하다. 즉, 냉각탑의 상당 RT 의미를 표준적 조건에서 운전되는 왕복동 또는 터보 냉동기 몇 RT를 감당해내는 냉각탑 용량인가? 하는 것이다. 이 상당 RT는 냉각탑 발주사양이 되어서는 안되지만 냉각탑 상대크기 비교를 위해 충분하며 냉각탑 1상당 RT는 아래와 같이 표시된다. 

● 냉각열량 : 3900Kcal/h
● 입구수온 : 37℃
● 출구수온 : 32℃
● 습구온도 : 27℃
● 순환수량 : 13LPM=0.78M³/H 

1냉동톤은 물 1TON을 24시간에 결빙시키는 능력이다. 1TON=20001b로 사용하는 미냉동톤은 3024kcal/h, 일본냉동톤은 3320kcal/h로 표시되며 이에 상응하는 왕복동 및 터보 냉동기용 냉각탑은 표준적 조건으로 상기와 같이 사용해 왔다.
상당 RT로의 변환은 (그림6)과 (그림7)에 의한다. (그림6)은 Range=5℃ 기준시 WBT별,Approach별 R.F를 구할 수 있고 (그림7)은 Approach=5℃ 기준시 WBT별, Range별 R.F를 구할 수 있다. 이 R.F(Rating Factor)는 조건에서의 순환수량 13LPM(또는 0.78M/H)당, 냉각탑 상당 RT가 된다.  

 

Ⅳ. 냉각탑의 배치방법 

실제적으로 냉각탑의 배치는 형식의 결정과 함께 미관적 고려에서 이루어지는 것이 많은 현실이다.
우선, 성능저하를 최소로 하는 간격배치와 주위방해물의 영향에 대해 이해하고 시야에 노출되는 냉각탑의 미관 개념을 알아본다. 

1. 냉각탑의 배치 

가. 방해벽과의 거리

(그림8)과 같이 상당 RT별 간격을 유지한다. 방해벽의 높이는 냉각탑 휀 실린더보다 낮아야 한다. 거리가 작을 경우 벽에 루바를 설치해야 한다.

나. 냉각탑간의 거리

바람에 의한 간섭영향이 없도록 배치되어야 한다. 저항 및 후류가 없는 횡방향 배치간격은 냉각탑 길이 만큼을 추천하고 있다. 흡입구가 마주 놓일 경우 (그림8)을 참조한다.

다. 공기유동제한

배치간격의 최소치 개념은 공기 저항을 더 일으키지 않도록 공기흡입구 정미면적만큼의 공기 유동의 자유면적을 확보하는 것이다. 냉각탑 하부에 골조를 세워 배관 공간 및 공기 유도의 면적으로 사용하면 배치간격은 훨씬 더 줄일 수 있다.

라. 바람방향에 대해서는 적은 면적의 냉각탑면이 마주치게 하는 것이 좋다. 배관 및
     자동제어에 따라서도 배치방법이 고려되어야 한다. 냉각탑보다 높은 주변의 구조물은
     바람의 영향으로 재순환을 유발시키므로 이를 설계조건에서 보상 해야 한다.
     경우에 따라 한 측면만 흡입되는 냉각탑 형식을 검토할 수 있다. 

   

L  치  수
5~15 RT	0.5m 이상
20~60 RT	1.0m 이상
80~100RT	2.0m 이상

L  치  수
125~175 RT	2.5m 이상
200~400 RT	3.0m 이상
500 RT 이상	3.5m 이상

[그림8]

2. 냉각탑의 미관 

미관의 판단은 주관적 견해가 많이 작용하여 건축주와 건축설계자는 나름대로의 개념을 달리 가질 수 있다. 현실적으로 진행되는 냉각탑 관련 사항은 개선되고 있음에도 불구하고 바람직하지 않다.
보편적인 잘못된 관행은 설비 설계 기술자에 의해 성능상 문제없고 미관상 조악한 냉각탑이 선정되고, 건축설계자에 의해 외관 차단용 울타리로 가리게 되므로서 엄청남 추가 건축비를 지불하면서, 공기유동을 방해하여 성능을 떨어뜨리는 것이며, 보다 큰 문제점은 이러한 것이 패턴화·보편화되는 일이다.
냉각탑 제조자들도 미적 감각을 갖는 냉각탑 외형을 설계하는데 최근 주력해왔다. 그 결과 건축물과 스카이라인 모두에 조화되는 외형을 갖추고 색상적으로 배색가능한 칼라링 주문제가 장착되었다.
이제 차단벽을 과감히 철폐하고, 지상에도 설치하여 시야에 노출시킬 수 있는 설계도입의 인식확대가 필요하다.
냉각탑에 대한 공통적 미관 고려사항은 다음과 같다.

- FRP 원형은 건축물과 어울리지 않는다.
- 루바의 수평선도 눈에 띄지 않아야 한다.
- 아연도금면이 차지하는 비율이 많거나 단일 색상으로만의 처리는 조화가 되지 않는다.
- 냉각탑의 폭 길이에 대해 안정적 높이를 가져야 한다.
- 배관, 계단등의 처리에 유의한다. 

Ⅴ. 비산 방지 

냉각탑 선정시 공해요소에 대한 검토는 필수불가결하다. 냉각탑의 공해요소는 진동·소음·비산·백연이며 설치장소의 밀집화와 환경 안락화 요구에 따라 전통적인 진동·소음 문제뿐 아니라 비산·백연이 점점 문제점으로 대두되고 있다. 진동 및 소음에 대한 냉각탑에 있어서의 특성과 현실적 문제, 백연에 대한 연구와 방지 대책에 대한 논의는 다음 기회로 미루고 비산 및 방지책, 레죠넬라균에 대해 알아본다. 

1. 비산이란? 

물의 온도를 떨어뜨리기 위해 송풍기로 강제통풍하여, 공기를 냉각수와 직접접촉시켜 열 교환시킨 다음 배출시킨다. 비산은 이 과정에서 냉각수의 작은 물방울이 공기와 함께 외부로 배출되는 것을 말하며 증발한 수증기는 포함되지 않는다. 이 비산을 줄이기 위해서 엘리미네이터를 설치하며, 물방울을 공기와 분리시키게 된다.
엘리미네이터는 비산방지의 핵심이며, 비산량을 줄이면서 공기저항을 같이 줄이는 구조를 갖는 것이 과제가 된다. 또한, 바람에 의해 물방울이 날리거나 공기입구의 루바에서 튀어나가는 낙하수도 포함되어야 한다. 비산량 표시는 순환수에 대한 % 또는 시간당 비산수량(kg/hr)으로 한다. 

2. 비산에 의한 공해 

가. 레죠넬라균의 확산 : 치명적인 재향군인병을 일으키는 이 균은 비산이 주 경로이며 호흡기를 통해 전염된다.
발견되지 20년이 되지 않아 위험인식과 대책이 부족한 형편으로 특별한 주의가 요망되며 심각한 공해 요소가 된다. 비산을 줄이는 것이 이 균의 확산에 대한 최대의 억지책이다.
나. 변색된 냉각수에 의해 근처 건물등을 오염시키며 변질 정도를 심화시킨다.
다. 사람에게 직접 낙하될 경우 심한 불쾌감을 유발시킨다.
라. 바닥에 떨어져 고여서 결빙이 되거나 이끼류가 생성되어 오염되고 낙상 위험이 커진다.  

3. 비산을 줄이는 방법 

가장 중요한 것은 성능이 우수한 엘리미네이터를 사용하는 것이다. 두 번째로는 바람에 의한 비산을 막기 위해 적합한 WIND BAFFLE을 설치하고 올바른 루바를 채택하는 것이다. WIND BAFFLE은 바람이 냉각탑을 통과하지 않도록 중간을 칸막이 하는 것으로 공기 흡입구 높이만큼 하는 것이 통례이다.
루바의 간격과 각도가 적당치 않으면 튀어나가는 비산이 많아지고 경사진면에서는 공기량 조절감소에 따라 낙하수가 튀김으로서 더욱 많아진다. 

가. 엘리미네이터의 선정

비산제거원리는 공기진행방향을 갑자기 바꿈으로써 원심력에의해 물방울을 분리시키고 엘리미네이터 표면에 붙어내려오게한다. 공기진행방향을 여러번 바꿀수록 비산량은 줄어드나 공기저항이 커진다.

   

환경영향 문제로 현재 상당한 기술적 발전이 이루어졌으며 형태별로 비산량과 공기저항이 현격한 차이를 보인다. (그림9)는 엘리미네이터의 형태이며 (그림10)은 압력손실과 비산손실을 나타낸다. 비산을 무리하게 감소시키기 위해 간격을 좁히게 되면 압력손실은 반비례하여 커지게 된다. 그러므로 더 낳은 형태에 의하지 않은 비산손실 감소는 공기저항의 과대로 휀동력이 커지는 결과를 낳는다.
재료는 내부식성이 좋은 플라스틱(주로 PVC)이 널리 쓰이며 이전에는 아연도철판 또는 방부처리된 목재를 사용해 왔다. 최근에는 세포형의 엘리미네이터를 충진재 및 루바와 함께 일체화 시킨 복합형을 사용하여 비산손실을 줄이고 있다. 

4. 재향군인병 (Legionaires Disease) 

냉각탑에 기인되며 레죠넬라균에 의해 발병되는 재향군인병은 무서운 집단 감염성과 높은 사망률에도 불구하고 이에 대한 인식과 대책이 부족하다. TV, 신문등의 대중매체에서는 여름기간 동안 건물냉방용 냉각탑에 대한 고발성 취재만 할 뿐, 특성과 대비책에 대해 보도가 미흡하다.
공조용 냉각탑은 생활환경과 가깝게 위치해 있으며 보수작업자의 감염위험은 인식부족으로 직접노출되어 있다. 

가. 발견 

1976년 미국 필라델피아의 호텔에서 모임을 갖던 재향군인회원 221명에 발병되어 34명이 사망함으로서 알려지고, 1985년 영국스테포드병원에서 101명에 발병하여 28명이 사망해서 전세계에 경종을 울린 세균성 질환이다. 

나. 병균 

레죠넬라균(Legionella)으로서 냉각탑등의 물에서 번식하다가 물분무 입자와 함께 이동되며, 사람의 호흡기를 통해 폐에 침투함으로서 감염된다. 폐렴과 유사한 증상으로서 현재도 매년 미국에서만 5만~10만명이 발병하고 치사율은 치료를 받는 경우도 15%에 달하며 치료를 받지 않거나 잘못된 치료의 경우 45%에 이른다. 특히, 감염되기 쉬운 사람은 담배를 피우거나 허약한 중년 남성이다. 

다. 특성 

이 균은 거의 모든 자연원수에 존재해 있으며, 수도관을 통하여 이동될 수 있고, 식수용의 안전한 처리방법에도 완전하게 살균되지 않는다. 65℃이상에서는 살지 못하며 37℃ 부근에서 번식력이 매우 높고(8시간에 2배로 증식) 매우 낮은 온도에서도 잠복한다. 즉, 냉각수의 일반적 온도에서 빠르게 증식되고, 농축되는 냉각탑 특성에 따라 치명적인 SERO GROUP I의 농축레벨이 된다. 이 병의 전염은 잘못 설계되거나 보수 소홀로 인한 냉각탑에 기인하며, 이런 경우 세계 어느 곳에서나 이 병이 발생하지 않은 적이 없었다. 감염병로는 냉각탑의 비산(DRIFT)으로 부터이며 비산량 조절은 이 균의 퍼짐을 억제할 수 있는 KEY이다. 대량 감염은 공기조화기의 외부공기 흡입구를 통해 실내로 전달되어 일어날 수 있으나 바람에 의한 비산수의 이동과 보수작업자의 직접 흡입에 의해 감염될 수 있다.
5미크론이 넘지 않는 분무입자에 이 균은 반드시 이동된다. 또한 이 균은 ALGAE, SLUDGE, SLIME내의 죽은 박테리아를 좋은 영양물로 삼으며 IRON OXIDE는 번식하느네 도움이 된다. 염소 및 어떠한 SLIME CONTROL 약품 투입에도 불구하고 이 균은 멸균되지 않는다. 

라. 감염 위험을 줄이는 방안 

냉각탑 제조업체에서는 여러 가지 방법으로 이 균에 대응해 왔고, 수처리 또는 특별한 여과장치등을 사용하거나 위험을 줄이는 효과적인 방법은 다음과 같다. 

1) 비산방지형 냉각탑의 설치

표준 DRIFT ELIMINATOR를 설치(비산율 : 0.001%), 바람에 의한 공기 흡입구에서의 비산을 줄일 수 있는 WIND BAFFLE 설치, 토출공기 속도를 바람의 영향을 덜 받도록 빠르게 한다.(압송식 냉각탑 등은 토출공기 속도가 작으므로 바람에 의한 이송이 쉽다.)빈틈이 없는 표준 PVC 충진재의 사용, 보수점검을 쉽게 할 수 있고 운전중 청소가 가능한 구조.
SLUDGE를 쉽게 모을 수 있는 BASIN 구조와 쉽게 배수시킬 수 있는 바닥 드레인 설치, FRP나 STAINLESS STEEL 등 부식을 최소화 시킬 수 있는 재료로 구성

2) 냉각탑 위치선정

냉각탑의 위치선정을 사무실 환기 시스템과 떨어지게 하며 바람의 방향도 고려해야 한다.

3) 여과기, 수처리 설비의 가동과 점검 및 청소 철저 수행, 염소보다는 오존처리가 멸균력이 더 강한것으로 나타나고 있으며 SIDE STREAM FILTER의 사용이 바람직하다. 냉각탑 작업자는 작업시 방독면을 착용하고, 냉각수가 분무상태로 되지 않도록 주의한다.

4) DRYCOOLER의 사용

매우 바람직하나 낮은 냉각수 온도를 얻기 어렵고 시설비와 설치공간이 더 필요하며, 소음이 더 크고 운전비용이 6배 이상 더 소요된다. 

   

마. 기타 

냉각탑의 수조청소는 1~2주 간격으로 1회씩 하는 것이 좋다. (그림11)은 청소 후 레죠넬라균수의 변화를 보여주고 있다. 225RT 직교류형은 1주일 간격으로, 15RT 향류형은 연속으로 배수하였으며 염소이온치의 변화는 (그림12)와 같다. 일반세균수의 곡선이 ~파형이고 레죠넬라균수도 일반세균수와 증감의 양상이 같다. 실험실의 테스트에서 오존(O₃)이 레죠넬라균의 비활성화에 좋은 결과를 낳았지만 확인된 사용결과 비교치는 없다. 일반적으로 운전중인 냉각탑의 60~70%가 레죠넬라균이 검출된다고 하지만 실제조사에서는 98%가 검출되었다. 냉각수 처리와 공조장치에 멸균설비의 추가만으로 이균에 대처하는 것은 대단히 위험스럽다. 

Ⅵ. 맺음말 

문헌을 통해 냉각탑 선정시 필요한 고려사항에 대해 알아 보았다. 과거의 사용패턴, 초기화 되어 있는 사양, 경쟁적 수주상황등이 실제에 있어 선택의 폭을 더 좁게 하는 요인일 수 있으며, 인식부족과 경솔, 무리함은 실패를 가져올 것이다.
목적하는 바, 성능의 최대보장을 이끌어내고 예술적 감각과 운전비용을 고려한 경제성과 균형을 갖추는 것, 문명의 혜택에 반대 급부적인 환경오염 측면에 대한 세밀한 분석과 단호함을 갖는 것, 모두가 현대의 기술자가 갖추어야 할 기본소양이라고 생각하며, 냉각탑과 관련하여 이에 조금이나마 도움이 되었으면 한다. 

참고문헌

● 일본 "설비와 관리" '90년 7월호
● 냉동공조기술지 '92년 2월호
● CTI JOURNAL 1987 SUMMER
● CTI JOURNAL 1990 WINTER
● CTI TECHNICAL PAPER TP 85-18
● CTI BULLETIN RFM-116 RECIRCULATION
● COOLING TOWER PRACTICE, BRITISH
● COOLING TOWER FUNDAMENTALS, MARLEY 

에너지 효율등급 표시제, 신고제로 전환 

상공자원부는 지난해(92년) 9월부터 냉장고, 조명기기, 에어컨 등을 대상으로 시행중인 에너지소비효율 등급부여를 6월 1일부터 신고제로 전환했다.
이는 에너지소비효율 등급제 실시 시행결과 등급부여기간이 한달이상 걸려 생산업체에 부담을 주고 있다는 업계의 건의를 받아들인 것으로 앞으로는 전기 냉장고와 냉방기를 제품의 등급 산정결과를 30일 이내에 공진청을 경유 에너지관리공단에 신고하고 조명기기는 에너지관리공단에 바로 신고하게 되며 이날로 등급여가 인정된다. 

※ 한국냉동공조기술협회발행 1993년 6월호 

                                      

냉각탑 소음의 원인과 대책 | 냉각탑자료실

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냉각탑 소음의 원인과 대책

 이성춘
(주)N.S.V 기술연구소
소장/기술사

Ⅰ. 서론

 최근 도시의 과밀와와 이에 따른 지가의 상승으로 모든 건물들이 급격히 대형화되고 있으며 사람들의 생활수준 향상으로 건물이 점점 더 고급화 되어 가고 있다. 이에 따라 각종 건물에서 설비가 아주 중요한 비중을 차지하게 되고 그 중 냉방을 위한 공조 시스템이 핵심 설비이다. 공조 시스템 중에서 냉각탑은 그 기능상 부피가 크고 외부 공기의 순환이 용이한 개방 지역에 설치되며 냉각 성능 향상을 위하여 대형 Fan으로 많은 양의 공기를 강제 순환시키는 구조로 되어 있다. 이 대형 Fan과 Fan 구동 모터는 소음과 진동의 발생이 심하고 개방 지역에 설치되어 있으므로 주변으로 전파가 용이하여 소음 문제를 야기할 수 있다.
그리고 근래 들어 산업 공장에서는 수자원 절약과 수질 오염을 줄이기 위하여 공업 용수를 재 사용하는 것이 보편화되고 있는데 한번 사용된 용수에는 공장에서 사용한 막대한 에너지에서 발생한 열이 흡수되어 수온이 상당히 높아져 있는 것이 보통이다. 이 용수의 재 사용을 위해서는 용수에 포함된 오염물질의 제거와 함께 사용전 용수의 온도로 낮추어야하는 경우가 대부분이고 이때도 대규모 냉각탑이 사용된다.
이 경우 냉각탑은 공장의 주 소음원이 되어 소음 공해의 원인이 될 수 있다.
본고는 이상의 소음 관련 문제점을 미연에 방지하기 위하여 필요한 사항을 기술한다.

Ⅱ. 냉각탑 일반 사항

 냉각탑은 대류를 이용한 일종의 열 교환기로서 냉동기 또는 여타 발열 장치의 고온부에서 열을 흡수하여 더워진 물을 냉각시켜 재 사용할 수 있게 하는 장치이다. 따라서 냉각탑의 용량은 단위 시간당 열발산 능력으로 나타내고 단위로는 표주 냉각톤(CRT, = 4.53KW = 3900Kcal/hr)을 사용한다. 그리고 표준 설계 조건은 냉각수 입구온도 37℃, 출구온도 32℃로 한다.
냉각탑은 동력 사용 유무에 따라 별도의 동력을 사용하지 않고 자연 대류에 의한 공기의 유통을 이용한 대기압식(Atmospheric Tower)과 Fan을 이용하여 강제로 많은 공기를 통풍시키는 기계식으로 분류된다. 대기압식에는 물을 직접 대기중에 뿌려 냉각시키는 대기 분무식(Atmospheric Spray Tower)과 굴뚝을 설치하여 공기가 일정 방향으로 흐르도록 유도하여 냉각 효율을 좀 더 향상시킨 자연 통풍식(Natural Draft Tower)이 있다. 대기압식은 공기의 유통을 자연 대류에만 의존하기 때문에 열의 발산이 제한적이고 따라서 충분한 양의 열 발산을 위해서는 대형 굴뚝 형태로 설치된다. 이것은 넓은 설치 공간을 차지하고 초기 설치비용이 많이 소요되는 단점이 있지만 동력을 사용하지 않으므로 유지비가 저렴하다. 따라서 발전소 또는 대규모 산업시설 등에서 간혹 사용된다. 이들의 형상은 그림 [그림1]과 같다.

 

 기계식은 통풍 방식에 따라 하부에서 공기를 압입하는 압송식과 상부에서 공기를 빨아들이는 흡입식으로 구분된다. 기계식 냉각탑 각각의 형태는 다음 [그림2]와 같다.

 

 흡입식 냉각탑은 낙하하는 물의 방향과 반대방향으로 공기가 흐르는 대향류형과 낙하하는 물과 수직 방향으로 공기가 흐르는 직교류형으로 분류된다.
현재 각종 건물의 공조용과 산업용 냉각탑으로는 대부분 기계식, 흡입식 냉각탑이 사용되고 있다.
그 중 직교류형은 상대적으로 냉각 효율이 높고 소음의 발생이 낮으며 여러 대를 병렬로 연결하여 셀형으로 구성하면 전체 용량의 증감이 용이하므로 가장 많이 사용된다. 대향류형은 그 구조가 비교적 간단하여 종래에 많이 사용하였으나 상기한 직교류형의 장점으로 최근에는 대용량의 경우에는 많이 사용되지 않고 적은 용량의 것으로 주로 사용된다.
직교류형 및 대향류형 냉각탑 형태는 다음 [그림3]과 같다.
이 밖에도 냉각탑은 충진재 종류에 따라 필름형과 비말형으로, 설치 방법에 따라 공장 조립형과 현장 조립형으로, 모양에 따라 사각형, 원형, 연결형으로, 열전달 방식에 따라 개방형과 밀폐형으로, 소음의 발생 정도에 따라 일반형, 저소음형, 초저소음형 등으로 분류된다.
저소음과 초저소음형 냉각탑은  몸체의 크기를 크게 하고 열의 발산이 용이한 구조로 하여 적은 양의 공기 유통으로 충분한 냉각 성능을 갖도록 한 냉각탑으로 우리 나라 단체 규격에 다음 [표1]과 같이 규정되어
있다.

[표1] 저소음형과 초저소음형 소음 기준치

표준냉각톤(CRT)	저소음형	초저소음형	표준냉각톤(CRT)	저소음형	초저소음형
60	63	58	400	71	66
80	64	59	450	72	67
100	65	60	500	72	67
125	66	61	600	73	68
150	67	62	700	71	69
175	68	63	750	71	69
200	68	63	800	71	69
225	69	64	900	75	70
250	69	64	1000	75	70
300	70	65	1200~1800	77	72
350	71	66	1800~2500	79	74

 * 상기 기준치는 설치 면에서 1.5m 높이, 냉각탑 폭 만큼 떨어진 거리에서 측정한 값 기준임.
(본고 냉각탑 소음 측정 항 참조)

Ⅲ. 냉각탑의 소음 발생과 전파

1. 냉각탑 소음의 원인

(1) Fan 소음

냉각탑 소음원 중 가장 큰 비중을 차지하는 것이 Fan소음이다. 그리고 가장 보편적으로 사용되는 대향류형 및 직교류형의 흡입식 냉각탑에서 Fan은 다량의 공기를 유통시켜야 하므로 밀폐가 어렵고 냉각탑의 최 상단에 장착되어 있어 그 영향 범위 또한 넓어 가장 문제가 된다. 그리고 냉각탑의 설치 공간이 협소하면 냉각탑의 크기가 작아야 하고 충분한 열교환을 위해서는 Fan의 용량이 커야하므로 소음의 발생이 급격히 증가한다.
Fan소음은 대단히 복잡한 공기역학적 요인에 의하여 발생하므로 그 크기를 해석적으로 정확히 예측하기는 어렵다. 다만 경험적으로 Fan의 종류, 풍량 그리고 가압 정도에 크게 의존하는 것으로 아려져 있으며 500Hz에서 400Hz 사이의 주파수 범위에서 평균 음향파워레벨(Sound Power Level)은 다음의 경험 식으로 예측할 수 있다.

Lw = 10logQ + 20logPt + K ---- (1)

여기서, Lw :  평균음향 출력 레벨 (dB)
           Q  : 체적유량 (㎥/s)
Pt : 토출정압 (cmH₂O)
K  : Fan의 형식과 단위계에 따른 상수(77dB) 상기 음향 파워 레벨 식의 상수 K는 Fan의 형식과 사용 단위계에 따라 정해지는 상수로서 위 식에 표시된 미터 단위계를 사용하면 냉각탑의 Fan은 주로 프로펠러형 축류 Fan이므로 77dB이 된다.
Fan 소음에 비교적 큰 영향을 미치는 인자에 깃의 통과 주파수(Blade Passing Frequency)가 있다.
깃의 통과 주파수는 깃이 특정지점을 통과하는 주파수로서 다음 식으로 구한다.

        N x RPM
Bf =     60            ---- (2)

여기서, Bf : 깃의 통과주파수
           N  : 깃의 수
           RPM : Fan의 분당회전수

만약 깃의 통과주파수(Bf)가 500에서 400Hz 사이의 주파수 범위에 들어가면 (1)식으로 구한 평균 음향 파워 레벨에 3dB를 더한다.

[표2] 주파수별 보정값

Fan 형식	Octave Band 중심주파수
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000	BPFI
튜브형 축류 Fan	-7	-6	0	-1	-3	-4	-10	-12	7

만약 Fan의 소음을 주파수별로 좀 더 자세히 구할 필요가 있으면 음향 파워 레벨 식으로 구한 평균 음향 파워 레벨에 각 주파수별로 [표2]의 값으로 보정하여 구한다. 깃의 통과 주파수의 영향은 표의 BPFI값을 해당 주파수의 소음 레벨에 더하여 구한다. 그리고 전체 발생소음은 이들 각 주파수별 음향 파워레벨을 일반적인 음의 합성방법으로 합성하여 구한다.
이상에서 설명한 Fan의 소음 발생량은 Fan이 최적의 효율로 운전될 때 발생하는 보편적인 소음수준을 나타낸 것이며 만약 Fan의 크기가 적당하지 않거나 규정 회전수와 다른 속도로 운전되거나 또는 입구와 출구 쪽에 공기의 정상적인 흐름을 방해하는 물체가 있을 경우 등에는 아주 큰 소음이 발생할 가능성이 있다.
Fan은 주어진 풍량과 정압을 유발할 수 있어야 냉각에 필요한 공기를 유통시켜야 하므로 소음의 발생이 불가피하다. 그리고 Fan에서 발생하는 소음의 정도는 대략 다음과 같은 경향이 있다.

① 소음의 발생은 Fan Blade의 끝단 속도에 따라 증가한다.
② 소음은 동력 소모량에 비례하고 정압의 증가에 따라 증가한다.
③ Fan의 Blade 개수를 증가시키면 소음이 감소한다.

냉각탑의 경우 주로 프로펠러형 축류 Fan을 사용하므로 기종의 선정에 제약이 많지만 Blade의 형상을 최적화 하여 효율을 높이고 공기 유통 경로에 저항을 최소화하여 정압이 높게 걸리지 않게 하며 냉각에 필요한 최저 회전수로 운전하는 등의 노력으로 소음의 발생을 다소 줄일 수 있다.

(2) 전기 모타 소음

전기 모타의 소음은 주로 회전 불평형, Rotor와 Stator의 간섭, 모타 구조체의 진동, 냉각 공기유동등에 의하여 발생한다. 발생 소음의 크기는 주로 Motor의 마력 수와 회전속도에 크게 의존하고 주파수 특성은 회전수와 모타의 형상에 의하여 결정된다. 전기 모타의 경우 500~400Hz 사이의 주파수 범위에서 전체 음향파워 레벨은 대략적으로 다음 식으로 구할 수 있다.

Lw = 20log HP + 15log (rpm) + 13 (dB)
여기서, Lw : 음향파워레벨
           HP : 모타 마력수
           rpm : 모타 분당회전수

일반적으로 유도 모타 소음은 2극에 비하여 4극, 6극 등으로 극수가 많을수록 소음의 발생이 적다. 그리고 회전수가 느릴수록 소음의 발생이 적다. 그러나 동일 출력의 경우 회전수가 느릴수록 가격이 비싸다. 이를 감안하여 모타 제작사의 자료를 참고하여 적절한 모타를 선정하면 소음을 다소 줄일 수 있다.

(3) 낙수소음

대부분의 냉각탑이 물을 낙하시키면서 열을 발산하는 구조를 채택하고 잇기 때문에 낙수음이 발생한다. 특히 대향류형 냉각탑은 물의 낙차가 크기 때문에 낙수음이 크다. 낙수음은 직교류형의 경우 1~2dB, 대향류형의 경우 3~4dB 가량 영향을 미친다.
같은 크기의 음 2개를 합성하면 3dB이 증가하므로 대향류형의 경우 낙수음이 Fan 소음을 포함한 여타 모든 원인에 의하여 발생하는 소음과 그의 같은 크기이거나 그 이상이 된다는 것을 의미한다. 낙수지점에 방음 매트를 설치하여 낙수가 하부 수조의 수면에 직접 떨어지지 않게 하면 약 9dB 정도 저감되는 것으로 알려져 있다.
직교류형의 경우 낙수 소음은 충진재의 영향을 크게 받는다. 필름형은 비말형에 비하여 물이 필름의 표면을 타고 흐르므로 낙수음의 발생이 적다. 그리고 이 필름을 하부 수조에 잠기도록 연장하면 큰 효과가 있다.

(4) 구조물 진동에 의한 소음

구조물이 진동하면 그 구조물과 접한 공기가 진동하고 이 공기의 진동이 사람의 귀가 들을 수 있는 주파수 범위 (20~20,000Hz)에 있으면 소음이 된다. 이를 구조소음이라고 한다.
Fan, Motor 등의 기계에서 발생하는 진동은 회전수와 관련된 기본 주파수의 진동과 이것의 정수배에 해당하는 고주파 Hamonic 성분을 포함하고 있을 뿐만 아니라 베어링 진동, Casing 진동 등은 상당히 높은 주파수 성분의 진동을 유발한다. 이런 진동이 냉각탑의 몸체 구조물에 전달되어 구조물이 진동하면 소음이 방사된다. 특히 구조물 특정 부위의 고유 진동수가 기계에서 발생된 진동 주파수와 일치할 경우 그 부위가 공진에 의하여 심하게 진동하고 소음이 크게 발생한다. 그리고 간혹 구조물의 조립이 단단하게 되어 있지 않으면 진동에 의하여 인접 구조체와 간섭이 일어나 충돌음이 발생한다.
구조 소음을 줄이려면 주 진동원인 Fan과 모터를 Rubber Pad 등을 이용하여 몸체에 고정하여 진동의 전달을 차단하고 몸체 구조체 조립시 느슨한 부위가 없도록 모든 체결구를 확실히 체결하여야 한다. 기계에서 진동의 발생과 전파, 그리고 구조소음의 발생 메카니즘은 아주 복잡하여 이를 구조물 설계에 반영하여 구조 소음의 발생이 적은 구조물을 설계하는 것은 거의 불가능하지만 구조소음은 판 형태의 부재에서 크게 발생하므로 이런 부재에 제진 Sheet를 부착하면 큰 효과를 볼 수 있다.
냉각탑이 건물의 옥상, 옥내 또는 건물과 직접 연결되어 있는 구조체에 설치될 경우 냉각탑의 가동 진동이 건물 구조체로 전달되고 건물의 벽체, 바닥, 천장 등이 진동하면 여기서 소음이 방사된다. 특히 이런 건물 구조 소음은 100~500Hz 사이의 주파수 범위에서 순음에 가까운 특정 주파수 성분음이 발생하여 문제가 된다. 이 고주파 진동 성분의 주파수가 벽체 또는 바닥 슬라브 등의 건물 구조체의 굴곡파 진동 주파수와 일치할 경우 구조소음은 60dB에 육박하는 수준으로 아주 높을 뿐만 아니라 멀리까지 전파된다. 뿐만 아니라 구조소음은 거의 순음에 가까운 단순한 주파수 특성을 지니므로 일반소음에 비하여 사람이 느끼는 정도는 훨씬 크게 느껴진다. 환경 소음 평가시에도 순음성분의 소음은 정상소음보다 5dB 높게 평가하게 되어있다.
500Hz 이상의 아주 높은 진동은 전달과정에서 쉽게 감쇠 되므로 그의 문제가 되지 않는다.
이런 건물 구조소음을 저감하려면 이 성분 진동을 잘 차단할 수 있는 방진 재료로 냉각탑 본체를 건물 구조물과 분리하여야 한다. 구체적인 설계는 대책편에서 기술한다.

(5) 공기 유동 소음

공기 유통량이 많을 경우 공기의 난류(Turbulence)에 의한 소음이 아주 크게 발생하는 경우가 있다. 공기 유동음의 저감을 위해서는 공기의 흐름을 방해하는 각종 장애물을 잘 배치하여 공기의 흐름을 방해하는 각종 장애물을 잘 배치하여 공기의 흐름을 원활히 해야하고 Fan 상부 안전망을 Fan Blade와 충분한 간격을 유지하도록 해야 한다.

(6) 기타

상기한 원인 이외에도 동력 전달 계통, 감속기, 베어링 등에서도 소음이 발생한다. 특히 이런 부위에 주유가 충분치 않거나 조립이 부적절하게 되어 있으면 큰 소음의 발생은 물론 치명적인 고장의 원인이 되므로 철저한 관리가 필요하다. 그리고 동력 전달 계통에서 기어, 체인 등을 고무벨트로 교체하면 소음이 많이 저감된다.

2. 냉각탑 소음의 측정

상기한 바와 같이 냉각탑의 소음 원인은 아주 다양하고 그 발생기구 또한 아주 복잡하므로 이론적으로 소음의 발생 정도를 예측하는 것은 거의 불가능하다. 따라서 냉각탑의 소음 발생 정도는 측정을 통하여 평가하는 것이 일반적이다.
일반적으로 소음의 현황을 파악하기 위한 측정의 경우 전체 소음 레벨만 측정하면 되지만 저감 대책 설계, 소음원별 기여도 파악등을 위하여 측정하는 경우 소음의 주파수 특성이 파악되어야 한다. 방음벽, 소음기 부착등의 일반적이니 대책 설계의 경우 1/1 옥타브 밴드 주파수 분석이면 충분하고 소음의 원인 분석 및 기여도 파악 등을 위해서는 1/3 옥타브 밴드 분석 또는 그 이하의 협대역 분석이 필요하다.
우리나라 소음 진동 규제법의 경우와 저소음형 판단 기준이 모두 사람의 청감 특성을 감안한 A특성 보정 소음 레벨(dB(A))을 기준으로 하고 있으므로 측정도 dB(A)로 하는 것이 좋다.
냉각탑의 저소음형, 초저소음형 등 냉각탑의 구분과 소음 발생 현황을 파악하기 위한 소음 측정 위치는 다음 [그림4]와 같다.

 

3. 냉각탑 소음의 전파 경로

전술한 원인에 의하여 발생한 소음은 주변 지역으로 전파되어 문제를 야기한다. 다음 [그림5]는 냉각탑 소음이 가장 크게 문제가 되는 경우로 주거지역에 있는 주상복합건물의 상가 옥상에 설치된 냉각탑에서 발생한 소음이 주변 지역으로 전파되어 문제를 일으키는 경로를 보인 것이다.

 

상기 그림의 경로 중 1, 2, 3은 공기 전달음이고 4, 5는 진동에 의한 구조 전달음이다. 상기 그림에서와 같이 특정 지점의 소음이 한가지 경로로만 전달되는 경우도 있지만 사무실과 아파트 1층과 같이 여러 가지 경로로 전달되어 문제를 야기하는 경우도 있다.
냉각탑 설치지점 주위에 소음 문제가 예상되는 지역이 있으면 그 지역으로의 전파경로를 상기 그림과 같이 파악하여 그 경로를 가장 효과적으로 차단할 수 있는 방법을 대책 방안으로 선정하면 된다.

Ⅳ. 방음 설계 기준

모든 방음 대책 목표 설정에서 가장 기본적인 요소가 되는 것이 법적 규제치가 된다. 특히 환경 관련 규제의 대상이 되는 경우 이를 만족시키는 것은 필수적이다. 현행 국내법규에서 소음 진동 환경과 관련이 있는 법규는 환경정책기본법과 소음진동규제법이 있다. 환경정책기본법은 환경에 대한 정부의 정책목표를 설정한 법으로 국민들의 생활에 실제로 적용되는 법은 아니다. 소음진동규제법은 환경정책 기본법에 명시된 정책목표를 달성하기 위하여 실제로 국민들이 지켜야 할 사항들이 구체적으로 명시한 법으로서 본 법규에 명시된 각 조항 및 기준치를 지키지 못할 경우 형사입건, 영업정지, 개선명령 등의 행정처분을 받게된다.
소음 진동과 관련한 민원 문제는 법적 규제치만 만족하면 모든 문제가 다 해결되는 것은 아니다.
소음진동 규제법은 형사상 또는 행정 처분의 대상만을 명시한 법이고 여기에 명시된 기준치를 미달하더라도 다른 사람의 생활에 불편을 주었다면 민사적으로 문제가 될 수 있고 판결 결과에 따라 손해배상 또는 시설의 개선 등을 요구받을 수도 있다.
냉각탑의 경우 상가, 오피스 빌딩 등 건물의 냉방용으로 사용되는 것이 주로 민원의 대상이 된다. 이 경우 적용되는 규제값은 다음 [표3]과 같다.

[표3] 생활 소음 규제 기준(제29조 관련)

대상지역	조석 (05:00~08:00, 18:00~22:00)	주간 (08:00~18:00)	심야 (22:00~05:00)
주거지역, 녹지지역, 준도시지역중 취락지구 및 운동휴양지구, 자연환경보전지역, 학교· 병원·공공도서관	50이하	55이하	45이하
기타지역	60이하	65이하	55이하

이 표의 규제 값은 부지 경계선에서의 소음 레벨이므로 냉각탑을 피해가 예상되는 지역의 부지 경계선에서 먼 곳에 설치하여 거리 감쇠가 일어나도록 하는 것도 대책의 하나가 될 수 있다.
이상의 법적 규제 이외에도 특별히 정숙을 요하는 지역 주변에 냉각탑을 설치하여야 하는 경우 ASHRAE등의 실내 소음 권장치, 고객의 요구 또는 자체적으로 설정된 목표 등이 설계 목표가 될 수 있다.

Ⅴ. 냉각탑 소음 저감 대책

1. 일반사항

일반적인 소음방지 대책은 크게 다음과 같이 3가지로 대별할 수 있다.

① 소음원 대책
② 전파경로 대책
③ 수음점 대책

소음원 대책은 소음의 발생이 적은 기종의 선정, 주유 마모 베어링의 교환, 회전체의 밸런싱, 장비의 운전상태 조정 등 효과적인 정비 및 유지관리 등으로 설비의 소음 및 진동의 발생 자체를 저감시켜 소음의 발생을 원천적으로 줄이는 방법이다.
전파경로 대책은 발생한 소음과 진동이 주변으로 전달되는 전파 경로를 효과적으로 차단하는 방법으로 피해 지역과 충분한 거리 유지, 탄성지지에 의한 냉각탑의 방진, Fan 토출구에 소음기 부착, 옥내에 설치할 경우 기계실 내부 흡음처리 및 벽체 차음, 특정 소음원을 덮개(Enclosure)로 씌우기 방음벽 설치 등의 방법이 여기에 해당하며 방음 대책의 대부분을 차지한다.
수음점 대책은 상기 방법들이 여의치 않을 경우 피해가 예상되는 건물에 이중창 설치, 벽체 개선 등으로 소음이 해당 실내로 유입되지 않게 하는 방법이다.
이상과 같이 다양한 대책 중 특정 경우에 대한 구체적인 대책의 입안은 문제 현황을 분석하고 대책 목표를 설정한 다음 실현 가능성, 효과, 경제성, 냉각탑의 성능저하, 공사기간 그리고 일조, 채광 등 기타 사항을 면밀히 검토하여 특정 방안을 택일하거나 몇 가지 방안을 병행하여 시행한다.
이들 방음 대책은 아주 다양하고 그 범위 또한 광범위하므로 본 고에서는 옥외에 설치된 냉각탑의 경우에 국한하여 그 대책에 관한 사항을 주로 기술한다.
이 경우 공기 전달음을 차단하기 위한 방법으로 소음기와 방음벽 설치, 그리고 구조 전달음을 차단하기 위한 방법으로 Floating Floor System 채택등이 주요 대책이 되고 그 설치 형태는 [그림7]과 같다.
일반적인  방음 업무 절차는 다음 [그림6]과 같다.

 

 

2. 음의 거리감쇠에 의한 대책

특정 음원에서 발생한 음파의 에너지는 주변의 매질로 확산되고 음원으로부터의 거리가 멀어지면 기하학적으로 확산면적이 넓어져서 음의 세기 즉 음압레벨은 감소한다. 이를 음의 거리감쇠라 하고 감쇠되는 정도는 음원과 확산 공간의 특징 및 음원에서 부터의 거리에 따라 정해진다.
냉각탑은 그 크기가 아주 크고 다양한 원인에 의하여 소음이 발생하므로 냉각탑과 아주 가까운 곳에서는 음압 레벨의 분포가 아주 복잡하지만 충분히 먼 곳(원음장, 몸체 최대 치수의 2.5배 이상 떨어진 곳)에서는 점음원으로 가정할 수 있고 주변에 음의 전파를 방해하는 장애물이 많지 않을 경우 자유 공간으로 가정할 수 있다.
음의 거리 감쇠는 다음과 같이 음의 세기 레벨 계산식으로 설명된다.

    W
I = S  (W/㎡)

(I : 음의 세기, W : 음향 출력, S : 확산 면적) 

상기 식의 양변을 대수를 취하여 레벨로 나타내면 다음 식과 같이 된다. 

IL ≒ SPL = PWL - 10logS (dB)

점음원이 자유공간에 있을 때 거리 r인 지점의 음압 레벨은 음의 에너지가 구면상으로 확산되므로 확산 면적이 구의 표면적 4πr² 이 되어 상기 식은 다음과 같이 된다.

SPL = PWL - 10logS
      = PWL - 10log(4πr²)
      = PWL - (10logr² + 10log4π)
      = PWL - 20logr - 11 (dB)

상기 식은 음원으로부터 거리가 2배가 되면 20log2, 즉 6dB이 감쇠됨을 나타낸다. 실제 측정 결과도 거리가 2배로 되면 소음이 5~6dB 감소하는 것으로 나타난다.
냉각탑 메이커에서 냉각탑에서부터 1m 또는 1.5m등 특정 지점에서의 소음 관련 자료가 주어지므로 기종 선정시 이 소음 관련 자료와 냉각탑에서 문제가 예상되는 지점까지의 거리를 감안하여 그 지점의 소음을 예상할 수 있고 그에 따라 기종을 선정하거나 추가 대책을 강구할 수 있다.  

3. 소음기  

앞에서 설명한 바와 같이 냉각탑에서 가장 문제가 되는 소음의 원인이 Fan 소음이다. 특히 몸체가 작으면서 냉각 성능이 높은 냉각탑은 공기 유통량이 아주 많으므로 소음의 발생이 특히 심하다. 이에 대한 대책으로 Fan의 토출측에 소음기를 부착하면 된다.
일반적으로 소음기의 구조로는 흡음재를 내장한 흡음형, 팽창관을 이용한 팽창형, 팽창관 대신 Diffuser을 이용한 Diffuser형, 흡음형과 팽창형을 조합한 조합형 등이 있다. 그 중 압력 손실이 비교적 적고 넓은 주파수 범위의 소음에 대하여 감음 성능이 우수한 흡음형 소음기가 많이 사용된다.
흡음형 소음기는 유로의 벽에 유리솜 등의 흡음 물질을 부착하여 음에너지를 흡수하여 감음 효과를 얻는 소음기로서 실제로는 흡음제의 비산을 막기 위하여 흡음제를 PE Film, 비닐 또는 천으로 싸고 손상을 방지하기 위하여 표면을 타공판으로 마감하는 형태로 제작된다. 흡음형 소음기의 성능은 흡음 면적에 비례하여 좋아지므로 흡음 면적을 크게 하기 위하여 사각형 소음기의 경우 스프리트형, 셀형 등의 형태로 제작되고 원형 소음기의 경우 내부에 원통형 Core를 삽입하여 제작한다.
흡음형 소음기의 성능은 다음 식으로 계산된다.  

         1.05^α1.4PL
NR =        S  

여기서, α : 내장흡음재의 흡음율
           P : Duct 내면의 둘레 길이
           L : 소음기 길이
           S : Duct 단면적 

상기 식에서 보인 바와 같이 소음기의 성능은 단면의 주장이 클수록, 소음기 길이가 길수록, 그리고 공기통로 단면적이 작을수록 좋아진다. 소음기의 길이를 설치 공간상의 제약등으로 크게 할 수 없을 때는 단면의 주장을 크게 하면 된다.
소음기를 설치하면 소음기에서 정압 손실이 발생하여 Fan의 유량이 적어질 수 있다. 그렇게 되면 냉각 성능이 저하될 수 있으므로 각별한 주의가 요망된다. 그리고 대형 소음기는 중량이 상당히 나가므로 냉각탑 구조 및 설치 구조물의 하중 부담 능력이 검토되어야 하고 냉각탑에서는 거의 포화 상태의 높은 습도의 공기가 흐르고 경우에 따라서는 수분이 비산되는 경우가 많으므로 부식에 대한 고려가 충분히 있어야 한다.
간혹 냉각탑의 공기 흡입측에도 소음기를 부착하는 경우도 있지만 상기한 바와 같이 공기 유량 감소, 중량 증가, 비용 증가등으로 특별한 경우에 한하여 시행된다.
소음기를 장착한 냉각탑의 형상은 다음 [그림8]과 같다.

 

4. 방음벽

냉각탑은 소음이 방사되는 부위가 넓고 공기 유통이 원활하여야 하므로 소음기를 부착하면 상기한 바와 같이 기능, 중량, 비용 등 측면에서 많은 문제점이 있다. 따라서 감음 목표가 그다지 높지 않을 경우에는 방음벽을 냉각탑 주변에 설치하는 것이 합리적일 경우가 많다.
방음벽에 의한 소음저감은 벽의 회절감쇠에 기인하고 감음 정도는 다음 [그림9]와 같이 음의 전달 경로차에 따라 결정된다.

 

음원에서 수음점까지의 직접전달 경로는 상기 그림에서 A+B이고, 회절경로는 C+D이다. 회절 경로의 길이와 직접 경로의 길이의 차이를 경로차라고 한다. 방음벽이 음원에 근접해 있고 수음점이 음원에서 상당히 멀 경우 상기 그림에서 거리 B와 D는 거의 같게 되므로 경로 C와 A의 차이를 경로차로 간주하면 된다.
회절감쇠에 의한 벽의 삽입손실은 경로차 뿐만 아니라 해당 음의 주파수(파장)와 밀접한 관계가 있다. 실제 벽의 삽입손실은 경로차와 음의 파장을 고려한 Fresnel Zone Number(N)로 구하며 이는 다음 식과 같이 정의된다.

        δ       2δ       δf  
N = λ/2  =  λ   =  170

여기서, δ : 경로차(음원이 가시선(Line of Site) 위에 있으면 음으로 함)

λ : 음의 파장 =  C  =  340
                       f         f  

그리고 회절감쇠량, 즉 벽의 삽입손실은 다음 식으로 구한다.

N < -0.2  이면 IL = 0
-0.2 ≤ N ≤ 5.03 이면
                               
IL = 20log( √ 2π｜N｜   ) + 5
                tan √｜πN｜

N > 5.03 이면 IL = 20

방음벽의 회절 감쇠식을 그래프로 나타내면 [그림10]과 같다.

 

5. 구조 전달음 대책 

기계의 방진 장치로 금속 스프링 마운트를 사용할 경우 기계의 회전수와 일치하는 기본 진동은 아주 효과적으로 방진이 되어 진동 그 자체문제는 해결이 되지만 스프링 자체의 고유진동수와 일치하는 고주파 진동성분은 스프링 마운트를 통하여 거의 방진이 되지 않거나 오히려 증폭되어 크게 문제를 야기한다. 이런 현상을 스프링의 서징현상이라고 한다. 따라서 구조 전달음의 대책으로는 서징의 염려가 없는 천연고무, 합성고무 등의 점탄성 재료를 이용하여 진동의 전달 경로를 차단하는 방법이 적용된다. 구조소음 방지 대책으로 가장 보편적으로 적용되는 방법이 Floating Floor System이고 그 시공 방법으로는 비교적 탄성계수가 높은 고무(합성고무 포함) 마운트를 부분적으로 배치하는 Jack-up System과 Plywood Panel System, 그리고 탄성계수가 낮은 발포 고무 Pad를 Floor 전면에 펴고 그 위에 콘크리트를 타설하는 방법 등이 있다.
구조 소음의 크기는 진동 진폭의 제곱에 비례한다. 어떤 방법으로 방진을 할 경우 진동 전달율(Transmissio Loss, TR)은 방진을 하기전과 하고 난 뒤의 진동 진폭의 비이므로 방진에 의한 구조 전달음의 감소효과는 다음과 같다.
ΔPWL = 20 log (TR x v) = 20 log v + 20 log TR
즉 방진에 의한 감음 효과는 20logTR이 된다.
콘크리트 건물의 경우 100Hz 부근의 구조 소음이 가장 문제가 된다. Floating Floor System의 경우 일반적으로 고유 진동수가 10Hz 가량이 되고 100Hz의 외부 진동에 대한 주파수비가 10이 된다.
이 경우 전달율은 0.01 가량이 되고 이때 구조소음 감소량은 상기 식으로 40dB가 되어 구조소음 문제는 해결된다.

Ⅶ. 결론

최근 사람들의 생활수준 향상으로 쾌적하고 정숙한 환경에 대한 욕구가 급격히 증대하여 소음문제는 더욱 심각한 문제로 대두되고 있으며, 사람들의 생활은 점점 더 복잡해지고 정신적으로 스트레스를 많이 받아 점점 더 소음 문제에 민감하게 반응한다.
실제로 전체 환경관련 피해 진정 건수의 60% 이상이 소음·진동과 관련된 것이며 그 중 소음 공해에 관한 것이 압도적으로 많은 비중을 차지하고 있다. 뿐만 아니라 피해의 내용도 단순히 대화방해, 수면방해, 집중력 저하, 업무능률 저하등의 인적피해에서 가축의 낙태, 산란율 저하등과 같은 물적 피해와 지가의 하락 등의 사회적 피해등으로 점점 복잡하고 다양화되고 있을 뿐만 아니라 피해에 대한 진정이 개별적, 산발적으로 발생하든 것이 점점 집단적, 지속적으로 나타나고 있어 문제가 점점 더 복잡해지고 어려워지고 있다.
일반적으로 냉각탑은 대형 중량물이면서 냉각수 순환을 위한 배관이 연결되어 있고 기본 기능인 냉각 성능은 공기 유통량과 밀접한 관계가 있으므로 한번 설치되고 나면 설치 장소 이전, 밀폐, 차폐, 소음기 설치등의 소음 대책이 아주 어렵소 막대한 비용이 소요된다. 그리고 경우에 따라서는 냉각 성능이 저하될 수도 있다. 따라서 냉각탑은 사전에 주도 면밀한 검토를 거쳐 설치 장소와 기종이 선정되어야 하고 적절한 소음, 진동 대책이 계획되어 설치시에 반영되어야 한다.

참고문헌

1. Cooling Towers Principles and Practice, 3rd edition, G. B. Hill외, Butterworth-Heinemann
2. 쿨링 타워(日書), 高田秋一외, 省에너지 센타
3. 기계통풍식냉각탑규격(단체표준규격,KRATA B003-1996),한국설비기술협회(구.한국냉동공조기술협회)
4. 냉각탑의 기초, (주)경인기계
5. 소음·진동 기술 실무, (주)엔.에스.브이 

※ 한국냉동공조기술협회발행 1999년 1월호 

출처: 블로그 > 生而不有
http://blog.naver.com/ddojobb/120002950566

냉각탑 fan | 냉각탑자료실

2006/03/28 17:14

http://blog.naver.com/hwsin66/100022971790

                         5R/T~60R/T이하의 원형냉각탑에 주로 사용되는 알미늄 FAN

          80R/T~1000R/T의 원형냉각탑 및 직교류냉각탑에 사용되는 F.R.P  FAN BLADES

  팩키지형 직교류및 대향류형 냉각탑에 사용되는 고효율 FAN BLADES          

                       산업용 대형 냉각탑용 FAN BLADES(14' : 직경4200 이상에 사용)

  미국 허드슨사의 산업용  FAN BLADES(F.R.P)

냉각탑 비산방지시설 참고 자료사진

상.하 사진 : 원형냉각탑 내부에 설치된 고효율 비산방지시설사진 : 비산량 감소 

        비산방지시설이 설치된 원형냉각탑 내부 사진

원형냉각탑의 후드에 설치된 비산방지시설 시공사진 : 경기도청

냉각탑에 사용되는 부품들

                           산업용 냉각탑 감속기 및 실린더 휀  충진물 및 각종 노즐

          공조용 냉각탑에 주로 사용되는 V-BELT TYPE 2단 감속기

                        냉각탑 전용 수직형 모터

                            공조용 원형냉각탑에 주로 사용되는 1단 감속기 및 산수기

     고효율 비산방지판 (MUNTERS ELIMINATOR) 

                                                  반원형 비산방지판

  산업용 냉각탑용 REDUCER , DRIVE SHAFT, FAN BOSS  및  FAN BLADES

     산수기(NOZZLE HEADER) 및 FAN BOSS 

                                      

sheet type film fill -p.v.c   SHEET TYPE P.V.C FILM FILL (사각판형PVC충진물): 대향류 및 직교류냉각탑에 사용 SLATE TYPE PVC FILM FILL(스레트골 타입 PVC 충진물) : 대향류형 냉각탑 전용 충진물 LOUVER & ELIMINATOR 일체형 P.V.C 충진물 : 직교류형 냉각탑 전용 충진물       SHEET FILL: 사각 판형 P.P 충진물로 대향류 및 직교류에 가장 많이 사용되고 있다.   ROLL TYPE P.P FILM FILL : 대향류형 전용 롤 충진재로 P.P 및 P.V.C가 생산된다.
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냉각탑(Cooling Tower)의 종류 |

http://blog.naver.com/hwsin66/100022135396

자연통풍식(대류식)냉각탑- 펜이 없는 구조로 유럽 및 중국의 제철소에  아직 사용하는 곳이 있다.

대향류형 원형냉각탑 : 공조용 및 소규모 산업용에 가장 많이 사용 되는 제품이다.

대향류 사각냉각탑 : 주로 산업용에 많이 사용되며 요즘은 팩키지화하여 공조용으로동 많이 사용됨
직교류형 냉각탑 : 산업용으로 많이 사용되었으나 요즘은 소형모듈로 개발되어 공조용으로 많이 사용되고 있는 기종이다.

                                         밀폐형 냉각탑 : 지하 공간이나 설치여건이 좋지 않은 곳 특수 설계를 필요로 하는 곳등에 주로 사용되며 타기종에 비하여 가격이 고가이다.

냉각탑의 종류

1.자연식 냉각탑 : 기계나 전기적 에너지를 사용하지 않고 물을 냉각시키는 것을 말하며,  종류는 첫째, 분수지-물탱크나 유수지의 상부에 노즐을 설치하여 물을 분사시켜 공기와 접촉시켜 냉각시키는 것을 말하며, 이방식은 강제통풍식 냉각탑에 비해 약 100배의 면적이 요구되므로  현재는 거의 사용되지 않는다.
둘째, 대기식 냉각탑-현재의 직교형 냉각탑과 유사한 것으로 양면 또는 사면을 루버처리하고 내부전면적에  나무 쫄때등을 설치하고 상부에서 물을 분사시켜 자연낙하되면서 측면을 공기와 접촉하여 냉각되는 장치이다.
셋째,자연통풍냉각탑-굴뚝모양의 형상을 하고 있으며, 높이가 20~120M로 매우 높고 크며, 하단부위에 루버를 설치하고 루버상단에 충진물을 설치하며, 그위에 노즐을 설치하여 자연낙하시켜 냉각하는 장치로 공기의 대류현상을 이용한 냉각방식으로 일부 유럽의 화력발전소등에서 사용되고 있으나 시설 설치비가 많이들어 근래에는 거의 사용하지 않는다.

2.강제통풍냉각탑 :  공조용 및 산업용으로 대부분 사용되어 지고 있는 방식으로,  자연통풍에 의존하지않고 송풍기를 써서 공기를 강제로 유동시켜 냉각하는 방식으로 냉각효과가 크며 성능도 안정되어 소형 경량화 할수 있어 현재 사용되는 냉각탑의 주류를 이루고 있다.

 첫째 - 대향류형 원형냉각탑-현재 가장 많이 사용되는 기종의 하나로 중,소형의 제품이 많으며, 케이싱이 F.R.P로 되어 있어 내부식성이며 경량이고 내구성이 우수하며, 가격이 저렴하다.
둘째-대향류형 사각냉각탑-근래에 들어 원형냉각탑의 대체품으로 많이 설치되고 있으며,
원형냉각탑에 비해 비산량이 현격하게 적고 사각형 모양으로 공간활용도 면에서 유리하며, 관리비용도 원형냉각탑에 비해 저렴한 편이다.
셋째-직교류형 냉각탑 -위의 냉각탑에 비해 단면적이 송풍기 부분만큼 커지며, 대부분 수조가 상부에 있어 이끼등 미생물이 쉽게 번식하고, 냉각수온도 가장자리에서 중심부로 갈수록 높아지며 루버가 양면에 탑의 전체높이로 설치되어 있어 재순환 공기량이 많아질수 있는 단점이 있으나, 경제적이고 측면에 잇대어 설치가 가능하고 유지관리비용이 적게들어 많이 설치되어지고 있는 기종이며, 대부분 조립출고되어 공사기간이 크게 단축되는 장점이 있다.  
넷째, 기타- 밀폐형 냉각탑등이 있다. 

냉각탑의 정의(냉각탑이 뭐래요?) |

http://blog.naver.com/hwsin66/100022118130

냉각탑은 온수를 주위에 다량 존재하는 공기를 써서 물과 직접접촉시켜 냉각하는 장치를 말한다. 그 냉각작용은 물과 공기의 온도차를 이용하는 열전달에 의한 감열과 물자신의 증발을 이용하는 물질전달에 의한 감열의 두가지 작용으로 행하여진다. 그중 특히 효과가 큰 것은 물의 증발이며 이 효과를 최대한으로 발휘시키기 위해 다음과 같은 여러 가지 방법이 있다. 또한 물을 공기중으로 증발시키기 위해 수온을 습구온도 이하로 내릴 수 없고, 습구온도에 가까워질수록 장치가 크게 되므로 습구온도보다 3~4도 정도 높은 온도까지 냉각하게끔 설계하는 것이 보통이다.

                                      

공사 내역 : 원형냉각탑 500R/T - 감속기 및 모터 베이스 교체                                             -감속기 및 모터 교체                                              1.냉각탑 구동부 베이스  부식상태                                    2. 냉각탑 구동부(감속기) 베이스 제작상태                                            3.기존 감속기 베이스 철거 상태                                   4. 감속기베이스 및 감속기-모터 교체상태 5.감속기 및 모터베이스 교체완료상태(아연용융도금철재 및 스텐레스 볼트체결)

                                      

냉각탑 보수공사(감속기베이스 교체공사) | 냉각탑사진첩

http://blog.naver.com/hwsin66/100025822237

공사내역 : 원형냉각탑 250R/T 의  구동부(감속기-모터) 베이스를  교체

              기존의 감속기베이스가 아연용융도금 처리를 하지 않은 상태로 시공되어 매우 부식이

              심하게 진행되어 위험하므로 감속기베이스를 제작하여 아연용융도금 처리 한 후 시공

감속기 베이스 제작시 주위사항 :

                          첫째 : 감속기 및 모터 & FAN의 고정하중 및 운전하중에 견딜 수 있는

                                     CHANNEL 및  ANGLES, 환봉으로 제작하여야 한다.

                          둘째 : 원형부위(실린더)전면적에 하중에 고르게 전달되고, 정확한 원형이 될

                                    수 있도록 테두리는 앵글을 밴딩하여 제작하는 것이 좋다.

                          셋째 : 현장에서 조립만 하여 시공할 수 있도록 모든 부위를 용접하거나 볼팅

                                    할 수 있도록 제작하여야 한다.

                          넷째 : 감속기베이스에 안전망(그리드)을 6~8인치 격자형으로 환봉8MM이상을

                                    사용하여 제작하여야 점검시 안전하며, 만약에 FAN이 파손되었을때

                                    외부로 FAN 및 파편이 토출되어 제2의 사고를 야기하는 것을 방지할 수

                                    있으므로 반드시 안전망이 있는 타입으로 제작하여야 한다.  

                          다섯째 : 제작한 철재를 반드시 아연용융도금처리하여 시공하여야  내구성이                                    향상된다.                                             

                             1.구동부(감속기-모터)베이스 교체전 부식상태

                     2.감속기 및 모터 베이스 부식상태 

                                           3.감속기 및 모터 베이스 부식상태                       

                             4. 감속기 및 모터 베이스를 아연용융도금한 철재로 교체한 상태

  5.감속기 및 모터베이스 교체상태 (안전망간격 150MM)

                                      

냉각탑 감속기 교체공사(2단감속기를 1단 감속기타입으로) | 냉각탑사진첩

http://blog.naver.com/hwsin66/100025821144

제목: 원형냉각탑 180R/T 감속기 및 모터 & FAN 교체공사

특기사항 : V-BELT 타입 2단 감속기를 1단감속기로 교체

장점 : 공사총 비용감소, 관리의 편리성, 유지보수비 절감

                     1.원형냉각탑에 설치된 V-BELT 2단 감속기 상태

                            2.기존에 설치되어 있었던 V-BELT 2단 감속기 상태

        3. 2단감속기 철거후 1단감소기로 설치 작업 중 (FAN 및 1단 감속기, 모터 및 모터베이스)

                             4.기존의 2단 감속기를 1단감속기로 개조하여 설치한 상태

      5.기존의 2단 감속기를 1단감속기로 개조하여 설치한 상태(모터는 냉각탑 전용모터로 설치)

  6.1단감속기로 개조하여 설치 완료한 상태

                                      

냉각탑 비산방지시설 | 냉각탑사진첩

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공조용 냉각탑의 종류중에서 비산문제가 많이 발생되는 타입은  원형냉각탑입니다.

직교류형이나 팩키지타입 대향류 냉각탑은 내부에 별도의 비산방지판(eliminator)이 설치되어 있어

비산으로 인한 문제가 발생되지 않으나, 원형냉각탑은 소형의 경우는 비산방지판이 없이 시공되고 있으며 중대형의 경우도 살수노즐파이프 윗면에 F.R.P 판 또는 철판등으로   비산방지판이 설치되어 있으나, 이 비산방지판의 역할은 분사된 물이 충진재와 충돌하여 튀어 오르는 것을 일부만 방지할 수 있을 뿐  풍량과다나 노즐의 분사압력 과다 또는 노즐구멍의 막힘등으로 인한 물의 비산을 방지하지는 못하는 실정입니다.

공조용 원형 냉각탑에서 비산문제(민원등)가 발생되면  별도의 비산방지장치를 설치하여야 하는데 비산방지장치의 설치 방법으로는 다음과 같은 방식으로 시공되고 있습니다.

  첫째 ,후드를 설치하는 방법이 있는데 이는 큰 물방울의 비산에는 약간의 효과가 있으나 작은 물방울의 비산은 방지하지 못한다. 그리고 후드를 설치하는 요인은 비산방지 보다는 소음감소 및 토출공기의 재순환방지에 보다 효과가  높은 편이다. 

 둘째, 후드 및 비산방지판 병합타입 - 기존에 후드가 설치되어 있으면 후드상단부에 비산방지판 베이스를 설치한 후 그 위에 비산방지판을 설치하는 타입으로 내부 충진물 및 산수기의 상태 점검등에는 유리하나 후드와 비산방지시설을 함께하게 되면 아무래도 비용이 많이 증가되게 된다.

 셋째. 내부식 비산방지장치- 냉각탑의 FAN BLADES(날개) 와 NOZZLE HEADER(산수기=살수기)의 사이에 지지대를 설치한 후 지지대 위에 비산방지판(ELIMINATOR)을 설치하는 방식이 있다.

 이 방식은 모듈러 또는 팩키지 타입의 대향류 사각냉각탑의 구조에서 볼 수 있는 비산방지판을  원형냉각탑 내부에 설치한 형태로 비용과 효과면에서 가장 권장할만한 방법이다.  

다음은 상기에 설명한 내용에 대한 참고자료 사진입니다.

                                 1.후드만 설치된 상태 사진 (위.아래사진)

                        2.후드 및 후드상부에 비산방지판이 설치된 상태(위.아래사진)

                           아래사진은 강남 아세아타워 및 경기도청에 시공된 실제 사진 

  

           3.내부식 비산방지장치 : fan 과 산수장치 중간에 설치된 비산방지장치 시공사진

       

원형냉각탑 fan part 교체공사 | 냉각탑사진첩

http://blog.naver.com/hwsin66/100023655311

원형냉각탑 500R/T용 FAN BLADES & FAN BOSS 교체공사

FAN BOSS  & FAN BLADES 신품 사진 : 펜보스에 웨이트 바란싱한 볼트를 볼수 있다.

가능하면 날개(펜)보다는 펜보스(알미늄)에 웨이트를 붙여 바란싱하여야 안전하다

날개에 웨이트를 붙여 바란싱하면 웨이트 볼트구멍으로 수분이 침투하여 언바란싱 및 날개 파손의 원인이 될 수 있으며 소음도 증가될 수 있다.

노후화되어 F.P.R FAN의 끝부분이 심하게 파손된 상태

원형냉각탑 V-BELT 2단감속기 및 모터의 베어링 및 리데나 교체작업 공정 사진

자료 : 우진냉각탑써비스 http://blog.naver.com/hwsin66?Redirect=Log&logNo=100022358498