냉동 장비의 경우 직접 확장(DX) 시스템과 침수 시스템이라는 두 가지 기본 시스템이 눈에 띕니다. 냉동 장비 공급업체로서 고객에게 최상의 솔루션을 제공하려면 이 두 가지 유형의 차이점을 이해하는 것이 중요합니다. 이번 블로그에서는 직접 팽창형 및 침수형 냉동 장비의 특징과 장점, 단점에 대해 알아보겠습니다.
직접 - 확장 냉동 장비
직접 팽창 냉동 시스템은 소형 상업용 냉동고부터 대형 에어컨 장치에 이르기까지 다양한 응용 분야에 널리 사용됩니다. DX 시스템에서 냉매는 증발기 코일 내부에서 직접 증발합니다. 액체 냉매는 부하 요구 사항에 따라 냉매 흐름을 제어하는 팽창 밸브를 통해 증발기로 들어갑니다.
작동 방식
DX 시스템의 기본 원리는 다음 단계로 구성됩니다. 먼저, 압축기는 저압의 냉매 증기를 고압, 고온의 증기로 압축합니다. 이 고압 증기는 응축기로 흘러 들어가 주변 환경으로 열을 방출하고 응축되어 고압 액체로 됩니다. 고압 액체는 팽창 밸브를 통과하여 압력과 온도를 감소시킵니다. 저압의 액체가 증발기로 유입되면서 냉장실의 공기나 냉각되는 제품 등 주변 공간의 열을 흡수하여 다시 저압의 증기로 증발합니다. 그러면 저압 증기가 압축기로 돌아가고 사이클이 반복됩니다.
장점
- 심플한 디자인: DX 시스템은 침수 시스템에 비해 상대적으로 단순한 디자인을 가지고 있습니다. 필요한 구성 요소 수가 적어 설치 비용이 낮아지고 유지 관리가 쉬워집니다. 중소 규모 애플리케이션의 경우 이러한 단순성은 상당한 이점이 될 수 있습니다.
- 비용 - 효과적: DX 시스템은 단순한 디자인으로 인해 일반적으로 구매 및 설치가 더 비용 효율적입니다. 또한 어떤 경우에는 특히 부하가 상대적으로 일정한 경우 에너지를 덜 소비합니다.
- 빠른 응답: DX 시스템은 부하 변화에 신속하게 대응할 수 있습니다. 팽창 밸브는 냉매 유량을 빠르게 조절할 수 있어 시스템이 필요에 따라 공간을 냉방하거나 난방할 수 있습니다.
단점
- 제한된 용량: DX 시스템은 일반적으로 용량이 제한되어 있습니다. 시스템 크기가 커질수록 증발기 내 냉매 분포가 더욱 어려워져 냉각이 고르지 않게 될 수 있습니다.
- 부하 변화에 대한 민감도: DX 시스템은 부하 변화에 신속하게 대응할 수 있지만 크고 갑작스러운 부하 변화에 더 민감할 수도 있습니다. 부하 변화가 너무 빠르면 팽창 밸브가 냉매 유량을 정확하게 조절하지 못하여 비효율적인 작동이 발생할 수 있습니다.
침수된 냉동 장비
반면에 침수식 냉동 시스템은 다른 원리로 작동합니다. 만액형 시스템에서는 증발기가 액체 냉매로 채워져 있습니다. 냉매는 주변 공간의 열을 흡수하여 증발하지만 증발기의 상당 부분은 항상 액체 냉매로 채워져 있습니다.
작동 방식
침수 시스템의 작동은 일부 측면에서 DX 시스템의 작동과 유사합니다. 압축기는 저압의 냉매 증기를 고압, 고온의 증기로 압축한 후 응축기로 유입되어 고압의 액체로 응축됩니다. 그러나 침수식 시스템에서는 고압 액체가 냉매 펌프를 사용하여 증발기로 펌핑됩니다. 냉매 펌프는 증발기에 액체 냉매가 지속적으로 넘치도록 합니다. 액체 냉매는 증발기에서 열을 흡수하면서 증발하고, 분리기에서 증기와 액체가 분리됩니다. 그런 다음 증기는 압축기로 돌아가고 액체 냉매는 증발기로 다시 순환됩니다.
장점
- 고용량: 침수 시스템은 대규모 적용에 매우 적합합니다. 냉매가 증발기 전체에 고르게 분포되어 균일한 냉각이 보장되므로 DX 시스템보다 높은 부하를 더 효율적으로 처리할 수 있습니다.
- 가변 부하에서 더 나은 성능: 침수된 시스템은 DX 시스템에 비해 부하 변화에 덜 민감합니다. 냉매 펌프는 부하가 크게 변하는 경우에도 증발기로의 냉매 흐름을 일정하게 유지할 수 있습니다.
- 향상된 열 전달: 증발기에는 액체 냉매가 채워져 있으므로 일반적으로 열전달 계수는 침수 시스템에서 더 높습니다. 이는 시스템이 열을 보다 효율적으로 전달할 수 있어 냉각 성능이 향상된다는 것을 의미합니다.
단점
- 복잡한 디자인: 침수 시스템은 DX 시스템에 비해 더 복잡한 설계를 가지고 있습니다. 냉매펌프, 분리기 등의 추가 부품이 필요해 설치 및 유지관리 비용이 증가한다.
- 높은 초기 비용: 복잡한 설계와 추가 구성 요소로 인해 플러디드 시스템은 일반적으로 DX 시스템보다 구매 및 설치 비용이 더 비쌉니다.
- 더 긴 시작 시간: 플러딩된 시스템은 DX 시스템에 비해 시작하는 데 시간이 더 오래 걸릴 수 있습니다. 시스템이 효율적으로 작동하려면 냉매 펌프가 압력을 높이고 증발기 내 냉매 분배가 적절하게 이루어지도록 해야 합니다.
응용
- 직접 - 확장 시스템: DX 시스템은 일반적으로 다음과 같은 중소형 냉동 응용 분야에 사용됩니다.분쇄된 얼음을 갖춘 상업용 제빙기, 소형 워크인 쿨러, 주거용 에어컨 장치. 단순성과 비용 효율성으로 인해 이러한 애플리케이션에 널리 사용됩니다.
- 침수된 시스템: 침수 시스템은 일반적으로 산업용 냉장 보관 시설, 대형 상업용 냉동 시스템 및 일부 공정 냉각 응용 분야와 같은 대규모 냉동 응용 분야에 사용됩니다. 높은 용량과 다양한 부하를 처리할 수 있는 능력으로 인해 이러한 까다로운 응용 분야에 적합합니다.
결론
냉동 장비 공급업체로서 우리는 올바른 냉동 시스템을 선택하는 것이 애플리케이션, 부하 요구 사항, 예산, 공간 제약을 포함한 다양한 요소에 따라 달라진다는 것을 알고 있습니다. 직접 확장 시스템은 단순성, 비용 효율성 및 빠른 응답을 제공하므로 중소 규모 애플리케이션에 이상적입니다. 반면에 침수식 시스템은 고용량, 가변 부하에서 더 나은 성능, 향상된 열 전달을 제공하므로 대규모 응용 분야에 적합합니다.
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참고자료
- ASHRAE 냉동 핸드북. 미국 난방, 냉동 및 공조 엔지니어 협회.
- Stoecker, WF, & 존스, JW (1988). 냉동 및 에어컨. 맥그로-힐.