냉동(냉수) 시스템

시스템 개요

냉동(냉수) 시스템

냉동이란 어떤 물체나 공간의 열을 인위적으로 빼앗아 주위의 온도보다 낮은 온도로 만들거나 혹은 저온 상태를 유지하는 것. 이와 유사한 용어로 동결, 냉방, 냉장 등이 있으며 냉동의 대상물질로는 농산물, 수산물, 축산물, 공산품 또는 기타 유체가 있음.
냉동의 방법은 자연적인 냉동법과 기계적(연속적)인 냉동법이 있는데 자연적인 냉동법은 외기 냉방과 같은 방법을 의미하고 기계적인 냉동법은 냉동기(Refrigerator)와 같은 물리적인 방식의 냉각법을 의미.
냉동시스템에서 가장 많이 사용되는 방식은 증기압축식 냉동법과 흡수식 냉동법임. 증기압축식 냉동법은 왕복동식, 스크류식, 로터리식, 터보식 등이 있으며 흡수식은 1중(단일)효용흡수식, 2중효용흡수식 등이 있으며 기타 방식으로 공기압축식, 증기분사식, 진공식, 흡착식, 자기식 등의 방식들이 있음.

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시스템 구성도
냉동(냉수) 시스템 시스템 구성도
증기압축시스템 절감기법

냉동산업의 요구 영역이 확장됨에 따라 냉각온도도 점점 내려가게 되어 압축동력이 크게 증가하게 되고 단단 압축 시스템만으로는 냉각온도에 한계가 있어 증발온도가 낮은 다양한 냉매를 사용하는 방법, 압축을 2~3회 분할 압축하는 방법, 냉매를 두가지 이상 사용하는 방법 등을 개발, 사용하여 에너지를 절감하는 기법임

  • 초임계 냉동사이클
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  • 이산화탄소 사이클
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  • 다효 사이클
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  • 다단압축 사이클
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  • 2단압축 1단팽창 사이클 (불완전냉각)
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  • 2단압축 2단팽창 사이클 (완전냉각)
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  • 2단압축 1단팽창 사이클 (완전냉각)
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  • 2원 냉동사이클
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  • 로렌츠 사이클
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흡수식시스템 절감기법

흡수식 시스템의 에너지 절감 기법으로는 운전 합리화 측면과 폐열 활용 측면으로 검토람
운전 합리화 방안으로는 구동열원의 입구 측의 열원 사용량, 출구 측의 드레인량, 연소용 공기량, 희용액의 바이패스량 등을 비례 제어하거나 버너의 On-Off 제어 방법 등이 있음
폐열 활용 열원으로는 공장에서 폐수와 엔진의 냉각수, 태양열, 온수열 등으로 이용되고 있으며 기존에 승온형 흡수히트펌프로 인한 증기제조는 고온수를 빠르게 내보내는 것이 대부분이었으나 최근에는 흡수기에서 직접 발생하게 만들어 고온의 증기를 발생시키기 때문에 2단계 승온하는 것도 개발되고 있음

  • 운전 합리화 기술
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  • 폐열 활용
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히트펌프 절감기술

히트펌프는 기존의 보일러가 하는 가열 기능을 대체할 수 있는 기기로서 생산할 수 있는 온도에는 한계가 있지만 에너지 절감 효과는 매우 높은 시스템으로 일반적으로 펌프가 물을 수위가 낮은 곳에서 높은 곳으로 이동시키듯이 외부 일을 이용하여 열을 온도가 낮은 곳에서 높은 곳으로 이동 시키는 기기를 의미함
히트펌프 적용에 따른 전체 에너지 절감 효과를 분석해 보면 100의 열량을 얻기 위해 가스보일러는 105, 기름보일러는 125, 전기보일러(히터)는 229의 에너지가 요구되나 히트펌프는 72의 에너지가 필요하며 만일 재생열원을 이용할 경우 에너지는 전혀 필요하지 않음

  • 히트펌프 절감기술
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냉각탑 절감기술

외기냉방제어는 전공기방식의 공조시스템이 적용되는 건물의 에너지 절감을 위하여 널리 권장되고 있으며 외기냉수냉방은 중간기에 외기온도가 낮아진 상태에서 냉각탑을 냉수원으로 사용하여 냉동기의 가동 없이 실내를 냉방하는 방식임
냉각탑 병열 설치 및 연통관 설치는 냉동기와 냉각탑을 1:1로 조합 사용하나, 냉동기 1대에 냉각탑 2대 또는 2대 이상을 병렬로 연결하여 사용하는 경우가 있으며 냉각수펌프의 회전수를 제어하여 냉각수 유량을 제어하거나 액셜홴의 경우 홴 피치를 조절로 댐퍼를 제어하거나 냉각수 환수온도에 따라 홴 대수를 제어하는 방법이 있음.

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