냉동기 시스템 이해

[고릴라 (전영만)]

http://blog.daum.net/lemans-men/13728473

코플랜드(Copeland) 밀폐형 콤프레서 명판읽기

美 코플랜드사는 미국 오하이오州 시드니에 공장과 함께 위치해 있으며, 또한 캐나다, 중국, 인도, 영국 등11개국에 20여 개의

생산공장을 30여 개의 국가에 총판을 두고 있다.

미국 현지에서 생산된 코플랜드는 밀폐형과 반밀폐형 모두 타 메이커에 비해 소폭 비싼 가격에도 불구하고 단연코 최고 인기모델의

위상을 오랫동안 구가하고 있다. 이제는 농축수산가의 저온저장고 수요자들이 "코플랜드"로 해주기를 특별히 주문할 정도라고 한다.

밀폐형과 반밀폐형 그리고 그 중 신냉매용으로 개발된 여러 모델까지 합하면 모델명 보기(Nomenclature)조차 너무 종류가 많아져

이 모든 제품에 대하여 한가지로 통일된 모델 명명법을 적용하기란 어렵다고 보아야 할 것이다.

밀폐형을 중심으로 그리고 국내에서 통용되는 모델 위주로 적용할 수 있는 모델명 보기를 정리해 보았다. 반복되는 규칙을 응용하면

거의 모든 모델에 어느 정도 이용할 수 있을 것이라 본다.

밀폐형은 CR(1~5HP), BR(7.5~12HP), QR(7.5~12HP), ZR(2~10HP) 시리즈라는 네 개의 큰 카테고리로 분류되어 지는데, 이 중 ZR은

스크롤 콤프레서를 말한다.

규칙의 적용을 위해서는 일단 제품의 명판을 보고 자릿수 구분을 파악하시기 바란다. <4-4-3-3>, <6-3-5>, <6-3-3> 등 여러가지가

있으므로 이것이 먼저 선행되어야 한다.

(1) <4-4-3-3>의 자리배치

대체적으로 구냉매용으로 개발된 모델이다. 맨 앞의 네자리 다음에 연속으로 오는 네 숫자가 마력을 나타내주므로 쉽게 알 수 있다.

CR D Q - 0200 - T F D - 501

① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧

① CR(=> CR시리즈)

시리즈를 나타낸다. 앞서 말했듯이 CR, BR, QR, ZR 등이 있다.

② D(=> D군)

배기량 등급과 관련된 표기

③ Q(=> 저소음형 모델)

시리즈 내에서 임의로 매겨놓은 모델 타입(변형단계). 그다지 큰 의미는 없는 듯.

그러나 "Q"라는 것이 오면 "Quiet Compressor" 즉 저소음형을 뜻한다.

④ 0200(=> 2.0 마력)

마력수를 나타낸다. 즉, 2.0마력을 나타낸다.

⑤ T(=> 삼상)

모터 전력 타입, "P"는 단상을, "T"는 삼상을 나타낸다.

⑥ F(=> 내부 고유 모터 보호장치)

모터보호장치. "F"이면 내부 고유 보호장치, "S"이면 전기적 센스와 외부 콘트롤 모듈방식.

⑦ D(=> 380/460V 삼상)

사용전력을 나타낸다.

C : 220V 삼상

D : 380/460V 삼상

E : 500/575V 삼상

J : 265V 단상(50Hz)

V : 220V 단상

5 : 220V 삼상

⑧ 501

압축기의 주요 구성물과 주변장치 등과 관련한 타입을 나타내는 숫자

(2) <6-3-5>의 자리배치

이런 형식의 자리배치에서는 마력이 직접적으로 표기되지 않는다. 단, 세 번째와 네 번째 자리에 오는 두 숫자와 그 다음의 알파벳이

BTU 용량을 나타내어주므로 마력을 알아내는 것도 그렇게 어려운 것이 아니다. 대충이라도 알고 싶으면 이 숫자(BTU)를 12,000으로

나누어 보기 바란다.

① CR(=> CR시리즈)

시리즈를 나타낸다. CR, BR, QR, ZR 등이 있다.

뒷자리의 "R"대신에 "I"가 오면 해외 수출 전용 모델임을 뜻한다.

② 37(=> 공칭 BTU)

콤프레서의 용량, 즉 BTU를 나타낸다. 이 숫자에 0을 몇 개를 붙여야할 지는 다음에 오는 알파벳에 달려 있다.

③ K(=> X1,000)

앞에 있는 숫자에 0을 세 개 붙이라는 의미, 즉 37,000 BTU(≒ 3HP)가 된다.

K : 1,000을 곱한다. M : 10,000을 곱한다.

④ Q(=> 저소음형 모델)

시리즈 내에서 임의로 매겨놓은 모델 타입(변형단계). 그다지 큰 의미는 없는 듯.

그러나 "Q"라는 것이 오면 "Quiet Compressor", 즉 저소음형을 뜻한다.

⑤ P(=> 단상모터)

모터 전력 타입, "P"는 단상을, "T"는 삼상을 나타낸다.

⑥ F(=> 내부 모터 보호장치)

(앞의 예를 참조)

⑦ V(=> 220V 단상)

사용전력을 나타낸다.

C : 220V 삼상

D : 380/460V 삼상

E : 500/575V 삼상

J : 265V 단상(50Hz)

V : 220V 단상

5 : 220V 삼상

⑧ 266

압축기의 주요 구성물과 주변장치 등과 관련한 타입을 나타내는 숫자

⑨ BB

외부 악세서리류를 결정짓는 지시어

(3) <6-3-3>의 자리배치

 => <6-3-5>의 자리배치와 동일하다. 단지 맨 뒤의 두 자리만 생략되었다고 보면 된다. 이를 고려하여 해석해 보면

1) ZR시리즈(스크롤 콤프레서)로서, 2) 24,000BTU(2마력)이고, 3) 이 시리즈의 세 번째 변형모델이며, 4) 내부 보호장치를 지닌

220V 단상 전력모델임을 알 수 있다.

(4) <7-3-3>의 자리배치

이런 방식은 신냉매 R-407C용 모델 등에서 보려진다. 단지 <6-3-3>식 자리배치의 약간의 변형이라고 보면 된다. 즉 6번째 글자

다음에 한 글자 "E"가 추가된 것인데, 이것은 POE 계열의 오일을 사용하라는 뜻이다.

***출처 : 2008 냉동공조 가이드 북(냉동공조신문)

콤프교체시 사이클 세척

1. 냉매 가스를 이용한 세척방법

1) 스트레이너, 모세관을 용접부위로부터 떼어낸다.

2) 증발기 및 응축기 등 사이클을 세척한다.

(사용냉매 : R-22, R-11, R-13)

① 플래어(FLARE)가공된 세척용 치구에 CHARGE HOSE를 연결하고, 끝단을 흡입관 ⓐ에

눌러 붙인 후 냉매봄베(Bombe)로부터 냉매를 방출한다.

② 사이클 내의 오염정도에 따라서 2~5회 반복한다.

③ 세척에 사용되는 냉매량

◆ 압축기 모터 소손의 경우 - 1,000g

◆ 기타 - 600g

3) 아래 표에 따라서 관련 부품을 교체한다.

[표] 압축기 교환에 따른 작업

	모터소손	회전불능	압축불량	이상음 절연불량	냉동유 노화
사이클 내부세척	o	o*
압축기 교환	o	o	o	o
모세관 교환	o	o*
드라이어 교환	o	0*	o	o	0
냉동유 교환	o

* 사이클 내부에 수분이나 산성성분에 의해서 생성된 스케일에 의한 LOCK일 때만 해당

[NOTE]

① 냉매는 액상으로 방출되기 때문에 십분 주의하여 작업해야 한다.

② 냉동 사이클내에 산이 있으면 금속의 부식과 모터의 절연파괴의 원인이 된다.

또 절연재와 냉동유의 탄화에 의해 발생하는 연질의 카아본은 냉동 사이클내의

CAPILLARY TUBE, STRAINER에 부착하여 냉매의 막힘 현상을 일으키고 압축기 모터의

소손을 초래할 수도 있다.

2. 필터드라이어를 이용한 세척방법

"ⓐ" : 사이클 세척용 드라이어 부착위치

1) 냉매와 냉동유를 방출한다.

2) 냉동유를 검사한다.

3) 압축기, 드라이어, 모세관을 교체한다.

4) 누설검사를 하고, 사이클 내부를 진공시킨다.

5) 규정량의 냉매를 충전한다.

6) 2~3시간 운전시킨다.

7) 펌프다운을 실시한다.

8) 2번째 드라이어를 교환하면서 냉동유를 검사한다.

9) 드라이어 교체부위를 진공시킨다.

10) 펌프다운을 해체하고 24시간 이상 운전시킨다.

11) 소손의 정도가 심한 것은 7~10작업을 2~3회 반복한다.

3. 냉동유의 산성 여부판정

냉동유의 산성 성분여부를 판정하는 것은 시험실에서 산성반응 시험을 통해 명확하게 해야 한다.

그러나 설치현장에서는 정확한 시험을 할 수 없으므로 아래와 같이 점검을 하여 판정한다.

1) 압축기의 흡입, 토출관이나 압축기에 인접한 흡입, 토출관에 탄소 퇴적물이 있는가 점검한다.

2) 고장난 압축기의 흡입구 또는 냉동유 주입구로부터 냉동유를 10cc정도 받아서 색상, 냄새 등으로

판정한다.

3) 정상인 냉동유의 색상은 황색이며 냄새는 나지 않는다.

이상 과열 운전이나 모터의 소손에 의해 냉동유가 변색되거나 냄새가 나면 압축기와 냉동유를 교환하기 전에

반드시 사이클을 세척해야 한다.

**2008 냉동공조가이드북 기술자료중

단위 환산-BTU를 HP로

미국에서는 열량의 단위로 BTU를 많이 사용한다.(1BTU=0.252kcal)

'열량'은 '힘'과는 다른 의미이지만 열량에 시간의 개념이 개입하면 힘이 된다.

즉, 얼마의 시간 동안에 얼마의 열량을 내는 것은 얼마의 힘으로 볼 수 있는 것이다.

한 시간 동안 나온 1BTU의 열량은 0.000393마력(HP)만큼의 힘을 사용한 것이 된다.

즉, 1BTU/hr = 0.000393마력이다.

이를 이용하면, 19,000BTU/hr = 19,000 X 0.000393HP = 7.467HP ≒ 7.5HP이다.

참고로 BTU에 0.252를 곱하면 또다른 열량의 단위인 Kcal가 되고, 시간당 BTU에 0.293을

곱하면 WATT(와트)가 된다. 와트는 마력처럼 힘의 단위이므로 시간의 개념이 내포되어 있다.

그러나 제조사의 카탈로그에 표시된 시간당 BTU를 위와 같이 마력으로 환산하여 그 수치를

콤프레서의 마력수로 인지하는 것은 잘못된 것이다. 카탈로그에 표시되는 시간당 BTU는

콤프레서의 냉동능력을 나타낸 것이고,우리가 흔히 콤프레서의 마력으로 호칭하는 것은

콤프레서의 모터를 돌리는 힘을 표시한 것이기 때문이다.

오히려 냉동기사들이 경험상 얻어낸 수치, 즉 <12,000BTU/hr ≒ 1마력>이 실무에 그럭저럭

적용할 만하다. 물론 이 수치의 이론상 도출은 거와는 무관하다. 또한 정말로 간편하게

콤프레서의 마력수를 알고 싶다면 명판에 표기된 LRA(기동암페어)의 차이로 판단하면 차라리

나을 듯.

그리고 미국에서는 온도 단위로 화씨(℉)를 주로 이용하는데, 이를 섭씨(℃) 온도로 환산하려면

32를 뺀 후 5/9를 곱해주면 된다.

즉, (℉ - 32) X 5/9 = ℃

출처 : 2008냉동공조가이드북

콤프레서 명판 읽기-캐리어 로터리

생산 100주년을 훨씬 넘어선 에어컨 역사의 주인공인 캐리어社의 로타리 콤프레서는, 생산량이 수요량을 따라가지 못하고

있을 만큼 인기가 높은 편이다.

다음의 모델명 해부 내용은 캐리어 콤프레서 중 로타리식 R-22, R-407c, R-410a 사용 모델에 공통된다.

① ED => 20,500~29,200 BTU/H 대의 제품 열량대 및 프레임을 나타낸다. 일종의 시리즈라고 보면 될 듯하다.

관리를 위한 표기로 보인다.

EA => 4,800~9,000 BTU/h

EB => 8,000~13,500 BTU/h

EC => 11,000~21,400 BTU/h

ED => 20,500~29,200 BTU/h

HA => 4,950~8,900 BTU/h

HB => 8,000~13,500 BTU/h

KA => 7,000~12,600 BTU/h

TA => 7,000~12,600 BTU/h

KC => 11,000~21,000 BTU/h

TC => 11,000~21,000 BTU/h

KD => 21,000~29,000 BTU/h

TD => 21,000~29,000 BTU/h

② B => 208/230V-단상-60Hz

전압(V)-상-주파수(Hz)순서로 나타낸 전력 형식을 나타낸다.

A => 115-1-60

B => 208/230-1-60

C => 220-1-60

D => 220-1-50

E => 240-1-50

F => 220/240-1-50

G => 103-3-60(변속 방식)

J => 380/415-3-50

K => 200-1-50/60

L => 113-3-60(변속 방식)

M => 100-1-50/60

N => 265-1-60

S => 123-3-60(변속 방식)

③ 250 => 25,000 BTU/h

시간당 열량, 약간의 오차는 있을 수 있으나 100을 곱하면 시간당 btu가 된다.(1BTU = 0.252Kcal)

④ 2 => 내장 모터 보호 장치

모터 보호 장치를 설명한다.

1 => 외장

2 => 내장

3 => 고효율/외장

4 => 고효율/내장

A => 변속 active power factor

B => AC 변속

⑤ 1 => R-22용 콤프레서 사용 냉매를 나타낸다.

1 => R-22용

2 => R-407c용

C => R-410a용(PVE 계열 오일 사용)

⑥ 1A => 스탠더드 형식

디자인 형식의 변형 단계를 나타낸다.

**출처 : 2008 냉동공조가이드북

COMPRESSOR TECUMSE(왕복동 밀폐형)

여타 모델들과 마찬가지로 제조사명과 똑같이 불리는 "테캄쉬"는 인디언 마크로 대변되는 미국 tecumse社의 세계적으로

애용되는 밀폐 콤프레서 모델이다. 미국 tecumse社는 콤프레서 이외에 엔진, 트랜스미션, 각종 펌프류 등을 생산하며

세계 100개국 이상에 판로를 갖고 있는, 1895년 설립의 역사를 자랑하는 기계 전문 제조업체이다. 코플랜드 등과 달리 tecumse社는

밀폐 콤프레서 전문으로, 반밀폐 콤프레서는 생산하지 않는다. 우리나라에서는 데컴쉬 또는 테컴쉬로 볼리고 있지만 스펠링이

다소 독특하니 유의하시기 바란다. TECUMSE 콤프레서는 용도별로 크게 네가지 모델로 나뉜다. 저온용, 중온용, 고온용, 공조형이

있으나, 고온용과 공조용은 증발, 응축, 리턴개스, 액온도가 똑같다고 보면 된다. 모델명 보기를 통한 설명만으로도 테컴쉬 콤프레서에

대한 분류를 어느 정도 꿰뚫을 수 있을 것으로 본다.

1. 모델구분방법

1) 현재 시중에서 보는 모델들은 대부분 신모델로서 구모델과는 표기방식이 다르다.

즉, 구모델 표기법 AJ7441A(D)는 신모델 표기법의 AJA7441XD 이런식이다.

2) 그럼 신모델 표기법에서

A J A 7 4 4 1 A X D

가 나 다 라 마 바 사

이렇게 놓고 보았을 때

<가>위치 : COMPRESSOR의 그룹별 외형의 앞자리 두 글자를 나타낸다. 즉 외형별 그룹은 다음과 같다.

- 저온용 : AEA, AJA, AHA

- 중온용 : AJA, AHA

- 고온용 : AEA, AJA, AHA, AGA

- 공조용 : AEA, AKA, AWG, AHA, AGA, AVA, RGA, RKA, TVA

<나>위치

A : 기존구형모델

B와 C : 신개발모델을 나타낸다.

<다>위치 : 적용범위와 부하를 분류하는 핵심자리이다.

1 : 저온용, 정상부하

2 : 저온용, 고부하

3 : 고온용, 정상부하

4 : 고온용, 고부하

5 : 공조용, 정상부하

6 : 중온용, 정상부하

7 : 중온용, 고부하

8 : 공조용, 고성능

9 : 상온용, 고부하

D : 상온용, 정상부하

A : 중온, 저온용, 정상부하

<라>위치 : 60HZ-BTU/H의 총자릿수를 나타낸다. 즉, 4일 경우 천단위임을 뜻한다.

다음의 <마>우치와 함께 자세하게 설명하겠다.

<마>위치 : 60HZ-BTU/H의 수치를 나타낸다. 즉 <마>가 41이고 <라>가 4일 경우 시간당 BTU가 4,100임을 뜻한다.

<바>위치 : 냉매 종류를 나타낸다.

A : R-12

B : R-12

E : R-22

J : R-502

Y : R-134a

Z : R-404a/R-507

M : ISOBUTANE(이소부탄)

U : PROPANE(프로판)

T : R-22, R-502 겸용

<사>위치 : 전기사양을 나타낸다. 볼트-헤르쯔-상順으로 표시된다. 볼트수치는 ±10%의 오차를 허용한다.

XA : 115-60-1 &100-50-1

XB : 230-60-1 &200-50-1

XC : 240/220-50-1

XD : 230/208-60-1 &200-50-1

XF : 230/208-60-3 &240/200-50-3

XG : 460-60-3 &420/380-50-3

XH : 575-60-3 &520/480-50-3

XN : 230/208-60-1 &220/200-50-1

XP : 220-60-1 &200-50-1

XT : 230/200-60-3 &220/200-50-3

XV : 265-60-1

VA : 265-60-1 &240/220-50-1

2. 용도별 온도 조건

조건(℃)/용도	저온용(LBP)	중온용 (MBP, CBP)	고온용(HBP)	공조용(A/C)
증발온도	-23℃	-6.7℃	7℃	7℃
응축온도	54℃	54℃	54℃	54℃
리턴개스온도	32℃	35℃	35℃	35℃
액온도	32℃	46℃	46℃	46℃
주위온도	32℃	35℃	35℃	35℃

3. 테컴쉬 콤프레서의 압축기 냉각 방식 표기는 다음과 같다.

S : 자연대류식

O : 오일 냉각방식

F : 팬 냉각방식

**출처 : 2008냉동공조가이드북

냉동장치의 펌프다운

1. 펌프다운 요령

냉동장치의 점검, 수리 등을 위하여 냉동기 시스템을 개방하고자 할 때는 시스템 내의 냉매를 응축기(또는 수액기)에 회수한다.

이 작업은 개방작업의 안전을 위하여 또한 냉매 손실을 적게 하기 위하여도 필요한 것이며, 이것을 펌프다운(pump down)이라 부른다.

(1) 펌프다운 작업순서

① 압축기의 토출측 및 흡입측 스톱밸브를 연다.

② 응축기 또는 수액기의 액출구 밸브를 닫는다. 액 배관의 도중에 있는 전자밸브를 열어둔다.

③ 저압압력 스위치는 흡입가스압력이 어느 정도 진공이 되어도 접점이 컷아웃되지 않도록 낮은 압력으로 조절하거나 단락해 둔다.

④ 응축기에 냉각수(냉각공기)를 통수하여 압축기를 기동한다.

⑤ 냉매의 회수운전을 계속하여 흡입가스압력이 0kg/㎠보다 다소 낮은 압력이 되면 압축기를 정지하여 즉시 압축기 토출측 스톱밸브를

닫는다. 잠시 방치하여 윤활유 중의 냉매 증발로 크랭크케이스 내의 압력이 다시 상승하게 되면, 다시 토출측 스톱밸브를 열어

압축기를 기동한다.

⑥ 크랭크케이스 내 압력이 약 0.1kg/㎠G에서 밸런스 되기까지 이와 같은 조작을 2, 3회 반복한다. 정지 후 토출측 스톱밸브, 유분리기의

반유(유회수)밸브, 응축기(수액기)의 입구 밸브를 닫는다. 그리고 흡입측 스톱밸브를 닫으면 거의 모든 냉매가 응축기(수액기)에

회수되게 된다.

⑦ 냉각수(냉각공기)의 공급을 정지한다.

(2) 주의사항

① 응축기, 수액기 등의 허용충전량에 충분히 주의하여 냉매를 전부 펌프다운 하기에 부족할 경우는 초과되는 만큼 별도로 실린더에

뽑아놓지 않으면 안된다.

② 냉동장치의 냉매계통에는 윤활유와 프레온이 혼합되어 있기 때문에 기름의 비중이 적은 만큼 과충전될 우려가 있으므로, 충분히

여유를 둘 필요가 있다.

③ 매계통의 일부를 개방할 때는 그 부분에 약간의 압력을 남겨 둔다. 이것은 개방시에 공기 및 공기 중의 수분이 냉매계통 내로 급격히

하는 것을 방지하기 위함이다.

④ 냉매계통의 온도가 낮을 때 공기가 침입하면 내부에서 결로하게 되므로, 냉매계통이 주위온도까지 상승한 다음 개방작업에

들어가는 것이 좋다.

⑤ 일부분만을 개방할 때에는 그 부분보다 상류측(진공펌프로의 흐름에 대하여)이 되는 부분은 펌프다운할 필요가 없다. 액배관 내의

냉매회수에는 시간이 걸리기 마련이므로 냉매계통에 적당하게 구획을 만들어 둘 것.⑥ 응축기의 액면이 회수량의 증가에 수반하여 높아지면 토출가스압력도 높아지게 되어 고압압력스위치가 컷아웃되는 경우가 있다.

그러므로 냉매회수가 끝날 무렵에는 간헐운전으로 하는 것이 좋다.

⑦ 펌프다운이 끝나면 잊기 전에 압력스위치의 작동을 원상으로 복귀시켜 놓을 것.

2. 암모니아 냉동기의 펌프다운

암모니아 냉동장치에서는 펌프아웃(pump out)을 하는 기회가 많고, 이에 수반하는 사고도 많으므로 신중하게 실시할 필요가 있다.

저압측 전체를 펌프아웃할 필요가 있을 때는 수액기 액주관을 닫고 정상운전방식을 따르면 되지만, 장치의 일부를 펌프아웃하는

경우에는 배관경로를 잘 확인하여 효과적으로 밸브조작을 하여야 한다.

또한 이와 같은 경우에 대비하여 펌프아웃 전용의 배관을 설치하고 있는 공장도 많으나, 압축기에서 멀리 떨어진 장치의 경우에

배관이 너무 가늘면 저항이 많아 진공으로 하기 힘들므로 적어도 1B정도의 관을 사용하여야 한다.

펌프아웃 할 때는 특히 다음 사항에 주으하여야 한다.

① 수액기의 액높이에 주의하여 과충전이 되지 않도록 주의할 것. 허용범위를 넘을 때는 잠정적으로 액을 다른 장치로 보내게 하거나

밖으로 뽑아 낼 것.

② 오래된 장치를 펌프아웃하는 경우에는 게이지 압력이 내려가도 암모니아가 잔류하는 일이 많으므로, 다소 시간 간격을 두어 게이지

압력이 상승하는 것을 기다려서 수회에 나누어 실시할 것.

③ 증발과 펌프아웃을 몇 번 반복하여 장치 내의 암모니아가 적어진 경우에는 공기를 흡입할 우려가 있으므로, 잔존 암모니아는

펌프아웃 밸브로부터 냉각수 배수 등의 물 속에 방출할 것.

수중에 암모니아를 흡수시키기 위하여 고무호스 등이 사용되는 경우가 있으나, 펌프아웃이 끝난 다음에도 그대로 접속한 채로 방치하면

압축기 내부가 진공이 되어 물을 반대로 실린더 내로 흡인하는 경우가 있다. 그러므로 작업이 끝나면 반드시 밸브를 닫고 호스를

떼어내도록 한다.

콤프레서 명판읽기-Bitzer(비처-반밀폐형)

**출처 : 2008냉동공조가이드북

저온저장고 냉각부하 계산

■ 냉각부하의 계산법

1. 외부에서의 침입열

Q1=KㆍAㆍ(t1-t2)

Q1 : 전도에 의한 침입열량(Kcal/h)

K : 열통과율(Kcal/㎥h℃)

A : 냉장고의 표면적(㎥)

t1 : 외기 또는 인접실의 온도(℃)

t2 : 고내온도(℃)

※ 단열재의 열통과열

K= 단열재의 열전도율(Kcal/㎥h℃)/단열재의 두께(m)

2. 입고품의 냉각부하

Q3 : q1+q2+q3

q1 : WㆍCㆍ(t1-tf)ㆍ1/h

q2 : WㆍC1ㆍ(tf-t2)ㆍ1/h

q3 : Kㆍhfㆍ1/h

Q3 : 입고품 냉각부하(Kcal/h)

q1 : 동결점이상의 부하(Kcal/h)

q2 : 동결점이하의 부하(Kcal/h)

q3 : 동결잠열(Kcal/h)

W : 입고품의 중량(Kg)

C : 동결점이상의 비열(Kcal/Kg℃)

C1 : 동결점이하의 비열(Kcal/Kg℃)

t1 : 입고품의 초온(℃)

tf : 입고품의 동결점(℃)

t2 : 입고품의 최종온도(℃)

hf : 입고품의 동결잠열(Kcal/Kg)

h : 소요냉각시간(h)

3. 환기에 의한 부하

Q2=Vㆍ△iㆍnㆍ1/24

Q2 : 환기부하(Kcal/h)

V : 고내면적(㎥)

△i : 환기열량(Kcal/㎥)

n : 환기횟수(회/day)

4. 전동기에 의한 부하

Q4=Vㆍ860ㆍEㆍHfㆍ1/24

Q4 : 송풍기의 부하(Kcal/h)

E : 송풍기의 압력(KW)

Hf : 송풍기의 운전시간(h)

5. 전등에서의 부하

Q5=860ㆍWㆍHeㆍ1/24

Q5 : 환기부하(Kcal/h)

W : 전등의 총 와트 수(KW)

He : 점등시간

6. 저장품에서의 발열부하(청과물저장)

Q6=C2ㆍWㆍ1/24

Q6 : 저장품 발열부하(Kcal/h)

C2 : 저장품 발열량(Kcal/kgㆍ24h)

W : 저장량(kg)

7. 작업원에 의한 부하

Q7=qㆍHmㆍnㆍ1/24

Q7 : 작업원의 발생열(Kcal/h)

q : 작업원 1인당 발생열량(Kcal/h)

Hm : 24시간당 작업시간(h)

n : 작업원의 수

?필요냉동능력

Q=(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7)×S

S : 안전율(표준 : 1.15~1.2)

※ 착상에 의한 보정

또한 냉동 시 고내에서는 유니트쿨러의 핀에 착상이 일어나며 이에 의해 냉동능력의 감소가 일어나므로 보정이 필요하다. 냉장의 경우 착상이 없으므로 보정계수는 1이 되며 낮은 온도로 올라 갈수록 계수는 작아지게 된다. 같은 열량이라도 저온으로 갈수록 마력이 커지는 이유 중의 하나이다.

냉장고내 온도	냉동능력보정계수
3℃	1
-10℃~3℃	0.75~0.95
-20℃~-10℃	0.60~0.75
-20℃	0.6

콤프레서 선정시 고려사항

1. 압축기의 용량에 따른 선정

압축 공기량은 각 설비에서 실제 필요로 하는 공기량 이외에도 각 연결부의 누설, Package의 경우 흡착식 Dryer의 Pluge Air 양까지도 감안하여야 하고 향후 압축기 및 부대설비의 노후화로 인한 효율저하도 고려해야 한다.

이와 같이 계산된 공기량보다 20~30% 정도의 여유를 두고 부하율을 70~80% 정도로 되게 선정하여 기계 수명을 함께 검토하는 것이 최상의 Compressor를 선정하는데 필요하다.

2. 압축기의 토출 공기 압력에 따른 선정

Compressor에서 토출되는 공기 압력은 Snubber, Sepaintor, Air Dryer, Filter, Valve류, Pitting류(Elbow, Tee)등을 거치면서 압력강하(Pressure Drop)가 발생하게 되므로 이를 감안하여 토출 끝 쪽에서 요구되는 압력을 기준으로 손실압력을 고려하여 압축기에서의 토출압력을 결정짓는 것이 바람직하다.

3. 압축방식에 따른 압축기 선정

공기의 압축방식에 따라 왕복동식, 스크류식, 원심식 등 여러 가지가 있는데 소음, 진동, 맥동, 압축공기의 질(순도), 용량 등에 따라 사용조건에 맞는 압축기를 선택해야한다.

1) 왕복식(Reciprocating Type)

소음, 진동, 맥동이 수반되는 단점이 있으나 방진패드와 다른 장치로 진동과 맥동을 잡아주는 등 점차 새로운 방법으로 단점을 보완하고 있다. 또한 무급유식의 경우 압축공기의 질은 다른 어떤 종류의 압축기보다 좋고, 가격이 저렴한 장점을 가지고 있다.

2) 스크류식(Screw Type)

왕복동 압축기에 비해 압축공기의 맥동이 적고 설치가 간편하며 진동이 없고 소음 차단 장치를 설치할 경우 소음을 크게 줄일 수 있다. 그러나 양질의 압축공기를 필요로 할 경우 별도의 필터링(Filtering)시스템을 설치해야 하는 단점을 가지고 있다. 뿐만 아니라, 무급유식 스크류 Type으로 선정할 경우 왕복식 무급유식에 비해 약 2.5~3배 정도의 가격부담이 있고 급유식에 비해 Rotor가 고속으로 회전된다.

3) 원심식(Turbo or Centrifugal Type)

Turbo압축기라고도 하며 소음, 진동, 맥동 및 압축공기의 질도 양호하고 위의 두 종류에 비해 가격이 비싸고, 조작이 다소 복잡한 것이 단점이라 할 수 있다.

4. 냉각방식(Cooling Type)

냉각방식에서 공랭식(Air Cooled Type)과 수냉식(Water Pool) 및 Water Pump, 냉각수 배관이 필요하게 되므로 함께 검토해야 된다. 공랭식의 경우 주위 공기 온도가 상승되므로 충분한 환기 면적이나 환풍 장치가 필요로 하게 되고 밀폐공간에 설치시 흡기 및 배기 덕트(Duct)를 설치해야 한다. 또한 공랭식의 경우 시멘트 공장, 탄광, 분진이 많은 장소에서는 냉각 공기 중의 이물질이 열교환기(Cooler)의 Fin 사이에 고착되어 냉각 효과를 저하시키므로 가급적 피하는 것이 좋다. 수냉식의 경우에는 동절기 배관 파손을 방지하기 위하여 냉각수 배관에 단열시공을 하여 예방할 수도 있으며, 가장 낮은 위치에 배수밸브를 부착하고 가장 높은 배관부위에 배기(Vent)밸브를 설치하는 것을 잊지 말아야 한다.

5. 압축공기의 질(Quality)에 따른 선정

사용하고자 하는 기계 특성상 압축공기에 유분(Oil Mist)이 함유되면 곤란한 정밀기기, 식품기계, 호흡용 기기 등의 경우에는 첫 단계인 압축기 자체를 무급유식으로 선정하는 것이 바람직하다. 그러나 용도에 따라 급유기(Lubricator)를 설치하여 운전하는 등 압축공기에 혼입된 미량의 Oil량이 기계 자체에 미치는 영향이 없을 경우에는 급유식 압축기의 선정도 큰 무리가 없으리라 생각된다. 압축기의 수명은 급유식이 훨씬 길며 운전보수비용도 적게 든다. 초기 구입단가는 왕복동식과 비교하면 큰 차이가 없으나 스크류식의 경우에는 무급유식이 약 2.5~3배 정도 고가이다.

6. 구동방식(Driving Method)

구동방식에는 크게 직결식(Coupling)과 Belt식이 있는데 300HP 이하의 압축기에는 주로 Belt Type이 사용된다.

7. 모터기동 방식에 따른 선정

모터를 기동하는 방법에는 직입기동(Direct On-line), Y-△(Star Delta), Reactor, Kondorfer기동 등이 있다.

8. 이상의 조건 외에도 사용시간 비율, 현장 주위 조건, 설치 공간, 구입예산, 향후 추가 설치 계획 등도 함께 검토하여 선정해야 한다.

압축기의 불량원인 중 냉동기유에 산성 성분이 있어 모터가 소손되었거나, 수분이나 산성성분에 의한 케일 생성에 의하여 모터가 구속된 것으로 판정되면 반드시 압축기만 교체하지 말고 사이클 내를 세척하여야 한다.