설비 초보자를 위한 수배관 시스템의 이해
(Understanding of Hydronic System)  – 냉각탑 용량        

By SOLLEO 이상오 주) 솔레오 대표이사/국제 기술사/건축기계 설비 기술사


의문 : 냉각탑 용량에 관한 변수들이 무척 많읍니다만 냉동기가 다르면 냉각탑의 용량  선정시에 다른 계산값이 적용됩니다. 왜 그런가,냉동기 열량은 동일한데 ??

- 냉동기가 여러 종류가 있는 것을 우선 알아 보겠습니다. 대표적으로 전기로 냉수를 만드는 원심식(전 동식) 냉동기가 있습니다. 이는 보통 우리가 screw,turbo 라고 부른 냉동기들입니다. 오로지 전기로만 가동합니다. 전기료가 상당히 부담스러운 장비여서 국내 법규에서는 사용용량에 제한을 두는 법이 있 습니다. 약 40%(전체 냉동기용량)이하로만 사용합니다. 여기서 이들은 전기식이라고 하지만 압축식의 개념입니다. 즉 냉동기 시스템 내부에서 냉매(열의 이동의 역할을 하는 매개체, 프레온 가스류,암모니 아등 쉽게 상온에서도 증발하여서 열을 뺏기도 하고 ,압축을 하면 응축시키는데 용이한 물질) 를 고 압으로 압축하여야 하는데 이때 압축기능이 터보타입이냐 아님은 스크류 타입이냐 등이란 것입니다.  - 또한 가장 각광 받고 있는 냉온수기라는 제품이 있습니다. 가스로 할 경우도 있고 , 증기 로 할 경우 또는 중온수로도 합니다. 지역난방지역에서 중온수를 공급받아서 여름철 냉방에 사용하지요. 보통 80~90c정도의 온수를 사용하고 있읍니다만 이들은 흡수식이라는 큰 범주안에 포함되어 있는 냉동기 타입입니다. 즉 흡수식 이라고 할수 있는 형식이 되겠습니다. - 여기서 흡수식을 세분해 보면 단효용이 있고 , 2 중효용방식이 있고 , 중온수용등이 있습니다.또 3 중 효용등 고효율 흡수식 냉동기 들이 개발되어 가고 있습니다. 앞에서 이야기한 일반 범용 가스식 혹은 증기용 냉온수기는 일반적으로 2 중효용까지 운전하는 방식이라 할수 있습니다.  2 중과 단효용의 차 이는 한번 사용한 열을 재차 활용하는가의 여부로 판가름 할수 있는데, 2번 재활용하는경우 2중효용 식이라 해서 냉동기 성적계수(cop)가 좀더 높고 에너지 효율면에서 유리합니다. 요즘 생산되는 제품 은 거의 모두다 2 중효용이상이라 보시면 됩니다. 일반적으로 지역난방 중온수 흡수식은 2 중으로 사 용될 수 없는 열원입니다. 한번 사용후에는 재 사용할 여력의 에너지가 별로 없습니다. - 그러면 압축식의 경우 1RT(REFRIGERATION TON: 1 톤 0c의 물 을 24시간 동안 얼음     을 만드는데 소용되는 열) 즉 3024 KCAL/HR 의 냉각능력을 위해 약 900kcal/hr의  에너지가 압축기의 동력으로 소용되는데 비해 (여기서 잠깐 cop (성적계수)를 계산해보 면 3024 /900 = 3.36 정도 된다는 말) , 흡수식은 2600 ~ 3000 kcal/hr 의 에너지가 소모 된다. 즉 흡수식에 공급하는 증기나, 중온수, 가스의 열량이 이정도 된다는 이야기 입니 다. 이는 곧 냉각탑을 통하여 버려질 필요가 있는데 압축식의 경우 약 3900 kcal/hr 가 되고(3024 + 900 = 3924) , 흡수식의 경우 5600 ~ 6000 kcal/hr 가 되는 샘이죠. 

결론  상기의 언급에서 이해하셨겠지만 냉각수온은 대부분 온도차가 일정하도록 설계는 되어 있습니다(32-37, 실제 운전시는 그렇지 않지만)그러면 냉각수량이 달라져야지만 각기의 냉동기에 해당하는 열량을 처 리할 수 있겠지요 .그래서 달리 적용될 필요가 나오는 것입니다. 조금전에 말씀드린 cop 값에서 당연 히 흡수식이나 기타 다른 냉동기, 직팽식  냉동기류(package) , 히트 펌프(heat pump) 등의 성적계수 의 계산이 가능하지요.성적계수(cop)가 높을수록 에너지 활용도가 높은 고효율 장비가 될 수 있습니 다. 

- 참고로 실제 냉각수 용량을 계산할 때 현장에서 “개략” 검토하는 계산을 보겠습니다.
  냉동기 용량 (RT)  x  3024 kcal/HR   x    1.25( TURBO 외 압축식류)                                  
                                                               x    1.86( 2 중 흡수식,가스,고압 스팀용)                                                                x    2.38( 중온수식: 단효용)                                   
                                                               x    2.53( 1 중효용,가스,저압 스팀용)   
냉각수 유량을 개략적으로 판단 해 볼려면 터보등 압축식 =  RT(냉동기)  x   13 LPM 2중 효용식  =  RT(냉동기)  x  18 LPM 으로 적용하면 무리 없습니다. 이는 곧 냉각수 순환 펌프의 유량을 산정하는 기초가 보이기 시작하는 것입니다. SOL.