에어컨은 야구의 4각 마운드에서 게임을 하며 선수들이 계속 돌고 도는 것과 같은 것
입니다. 각 4각 지점에는 수비선수(압축기,응축기,팽창밸브,증발기)들이 공격선수
(냉매)의 흐름을 제어하는 역할을 합니다. 여기서 투수의 역할은 에어컨의 전자제어기
와 같습니다.
- 냉동사이클은 압축과정, 응축과정, 팽창과정, 증발과정으로 나누어지며 이들 각각의 과정에는
①압축기 ②응축기 ③팽창밸브 ④증발기의 4가지 주요한 기기가 있습니다. - 제빙기를 쉽게 분석해보면 이들 4가지 주요한 기기를 배관(동관)으로 연결해서 그 내부에 프레온 가스를 충진하여 이들의 흐름을 원할히 통제하기 위해 전자제어기를 장착한 것이라고 할 수 있습니다.
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실외기속에는 압축기라고 하는 사람에 비하면 심장과 같은 역할을 하는 기기가 있습니다. 이 기기는 냉매에 힘을 주어 실,내외기를 순환을 하게끔 합니다. 에어컨에서 가장 중요하고 가격도 엄청비싼 기기입니다. 이것이 멈추면 심장이 멈추듯 에어컨은 생명을 다하게 되는 것입니다 (이식 수술을 하기 전에는..). 에어컨은 용도에 따라 종류도 여러가지가 있으므로 알아보도록 하겠습니다.
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- 증발기에서 증발한 프레온가스(냉매)를 흡입,압축하여 압력을 높여서 비교적 높은 온도에서도 액화(기체가 액체로 되는 것) 할 수 있는 상태를 만듭니다.
- 냉매에 순환력을 부여합니다.
- 압축으로 인해 냉매 기체분자의 운동에너지가 증가하여 분자충돌로 인해 에너지를 얻어 냉매가스의 온도가 올라갑니다.또한 분자 사이의 거리가 매우 좁아져 단위체적당 분자수가 증가합니다. 즉, 분자들이 매우 밀집되어 있어 상온에서 액화가 쉽게 되도록 합니다.
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왕복동식 압축기 |
회전식 압축기 |
스크롤식 압축기 |
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"사진부분에 포인터 하세요. 자세한 설명이 나옵니다."
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응축기는 실외기속에 있는 기기로서 압축기에서 나온 냉매가스가 냉매액체로 변하게 합니다. 왜 액체로 바꾸어 주냐고요? 왜냐하면 실내기 쪽에서 찬바람을 일으키려면 앞에서 배웠지만 증발이란 과정이 필요한데, 증발과정에는 액체가 반드시 있어야 합니다. 그래야 액체가 기체로 되면서 (증발하면서)주변에서 열을 팍팍 빼앗습니다.
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압축기를 나온 고온,고압의 프레온가스(냉매)는 응축기를 통과하는 동안 공기가 열을 빼앗아 액화시켜 중온,고압의 냉매액이 됩니다.
① 실외의 공기가 냉매가스의 열을 제거합니다. |
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실내기, 실외기 둘중 어느 한곳에 있는 자그마한 기기입니다. 그러나 압축기 다음으로 중요한 역할을 합니다. 바로 압력을 낮추는 역할을 합니다. 왜 압력을 낮추냐고요? 압력과 증발과의 관계를 잘 보시면 이해가 갈것입니다. 증발기에서 증발을 쉽게 하려면 압력을 낮추어 주어야 합니다. 만약 압력을 낮추지 않으면 냉매액체는 증발이 안되어서 결국, 실내에서도 따뜻한 바람만 나오게 됩니다.
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물이 끓는 온도는 100℃ 입니다. 그러나 높은 산에 올라가면 압력이 낮게되어 끓은점이 낮아져 100℃ 이하에서 끓게 되는데 이것은 액체가 압력이 낮으면 기체로 변하기 쉽고 압력이 높으면 기체로 변하기 어려운 성질을 가지고 있기 때문입니다. 따라서 액체냉매를 효율좋게 증발시키기 위해서는 압력을 낮추어 주는 감압장치(팽창밸브)를 두어 액체냉매의 압력을 낮추어 쉽게 실온에서 증발이 일어나도록 하는 것입니다. |
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실내기에 있는 기기로서 결국은 에어컨의 본연의 임무인 '찬바람내기'의 역할을 하는 곳입니다. 팽창밸브를 나온 액체냉매는 말이 액체이지 거의 수증기 분무처럼된 분무 액체이고 온도가 무척 차갑습니다. 이런 분무액체가 증발기로 들어가 주변에서 열을 마구마구 빼앗아 기체로 변화하는 증발이 일어납니다. 그래서 다시 압축기로 들어가서 계속 반복적으로 같은 일을 하며 순환을 합니다.
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팽창밸브를 나온 저온,저압의 냉매액은 실내공기로 부터 열을 빼앗아 기화됩니다. 이 결과 실온이 내려가서 내려가서 냉방효과를 얻을 수 있습니다.
① 냉매액이 주위에서 열을 흡수합니다. |
GHP ( Gas engine Heat Pump )란 ?
GHP는 LNG와 LPG를 열원으로 가스 엔진의 동력으로 구동되는 압축기에 의해 냉매를 실내기와 실외기 사이의 냉매배관으로 흐르게 하여 액화와 기화를 반복시켜 여름에는 냉방장치로, 겨울에는 난방장치로 이용하는 가스 냉난방 멀티공조 시스템입니다.
EHP( Electric Heat Pump)란 ?
Electric Heat Pump 의 약자로써 전기로 압축기를 구동 시키는 신 개념의 전기 냉·난방기입니다. 가스 구동식 HEAT PUMP(GHP) 냉·난방기와 그 작동 원리는 비슷하나 압축기의 구동력을가스대신 전기를 사용하는 신 기술의 전기냉·난방기입니다
GHP, EHP 는 압축기를 전기로 구동하느냐 아니면 가스로 구동하느냐에서만 차이가 있고 나머지는 동일하다.
난방운전시
냉매는 가스엔진으로 구동되는 콤프레셔(compressor)에 의해 압축되어지고 압축에 따라 고온고압으로 된 냉매가스는 실내 열교환기에서 응축하고 액화됩니다.액냉매는 실내 유니트의 팽창변에서 감압됩니다. 저압으로 된 액 냉매는 실내교환기에서 실내공기로부터 흡열하고 증발 가스화 됩니다. 그 증발열에 의해 실내는 냉방됩니다. 냉매가스는 콤푸레셔에 들어가 같은 작용을 반복합니다.
냉방운전시
냉매는 가스엔진으로 구동되는콤프레셔(compressor)에 의해 압축되어지고 압축에 따라 고온고압으로 된 냉매가스는 실외 열교환기에서 응축하고 액화됩니다. 액냉매는 실내 유니트의 팽창변에서 감압됩니다. 저압으로 된 액 냉매는 실내교환기에서 실내공기로부터 흡열하고 증발 가스 화 됩니다. 그 증발열에 의해 실내는 냉방됩니다. 냉매가스는 콤프레셔에 들어가 같은 작용을 반복합니다.
| ○ 차가워지는 원리 구입한 식품을 오랫동안 변하지 않게 보관하기 위하여 냉장고를 이용하고, 또한 더운 여름철을 시원하게 보내기 위하여 에어컨을 이용한다. 이 두 가지 전자제품은 모두 같은 원리를 이용하고 있다. 알코올을 몸에 바르면 시원한 느낌을 주고, 가스라이터에 가스를 주입할 때 가스라이터가 차게 되는데 이것은 액체가 증발할 때에 주위에서 다량의 열을 빼앗아서 기화하기 때문이다. 이처럼 액체가 기체로 바뀔 때 주위의 물체에서 열을 빼앗는 성질을 이용한 것이 바로 냉장고와 에어컨의 기초 원리이다. 물질들은 고체, 액체, 기체와 같이 서로 상태를 달리할 수 있으며 물질은 각 상태가 변화될 때 열을 흡수 또는 방출한다. 즉 얼음이 녹아 물이 되거나, 증발하여 수증기가 될 때 열을 흡수한다. 반대로 수증기가 물이 되거나, 물이 얼음이 될 때 열을 방출하게 된다. 에어컨이나 냉장고는 기체가 되면서 주변의 열을 흡수하여 냉장고안이나 방안을 시원하게 만들기 위한 물질로 알코올이나 물 대신에 휘발성이 강한 액체 냉매를 사용한다. 냉장고안을 계속 차갑게 유지시켜주기 위해서는 연속해서 냉매가 공급되어 증발하여야 할 것이다. 이를 위해서는 큰 용기에 냉매를 저장하고 사용하면서 냉매가 떨어질 경우에는 다시 보충해 주어야 하므로 불편하게 된다. 그래서 다른 방법을 사용한다. 그것은 기체가 된 냉매를 버리지 않고 다시 액체로 만들어주는 것이다. 이 때 기체로 증발할 때와는 반대로 주변에 열을 방출하게 된다. 냉장고의 안은 시원하지만 냉장고의 뒤쪽이 뜨겁고 에어컨의 실외기에서 뜨거운 바람이 나오는 것은 냉매가 액체가 되면서 열을 뿜어내기 때문이다. ○ 순환주기 냉각을 위해서는 냉매가 기체가 되고 다시 액체가 되는 과정을 끊임없이 반복해야 한다. 이러한 순환은 압축과정, 응축과정, 팽창과정, 증발과정으로 나누어지며 이것을 냉동사이클이라고 하며, 에어컨이나 냉장고는 이들 4가지 주요한 기기를 서로 연결하여 냉매의 흐름을 통제하기 위해 전자제어기를 장착한 것이다.  사람의 심장이 피를 온몸으로 보내는 강력한 펌프 역할을 하는 것과 같이 압축기도 냉매에 힘을 주어 계속적인 순환이 가능하도록 하는 부분이다. 또한 증발하여 기체가 된 냉매를 압축하여 압력을 높이면 분자 사이의 거리가 가까워져 비교적 높은 온도에서도 쉽게 액체가 될 수 있는 상태로 만든다. 압축기를 나온 고온·고압의 냉매를 응축기가 차갑게 식혀 주어 액체로 변하게 된다. 이때 응축기 표면으로부터 열이 퍼져 나오게 된다. 냉장고의 뒷부분, 그리고 에어컨의 실외기가 뜨거운 이유는 이러한 이유 때문이다. 압력이 높을수록 끓는점은 높아지고, 반대로 압력이 낮을수록 끓는점은 낮아진다. 예를 들어 높은 산에 올라가면 압력이 낮아 끓는점도 낮아지기 때문에 물은 100℃ 이하에서 끓게 된다. 응축기에서 나온 냉매는 고압이므로 끓는점이 높아 기체로 변하기 어렵기 때문에 팽창밸브를 거쳐 압력을 낮추어 주어 실온에서 증발이 일어나도록 한다. 만약 압력을 낮추지 않으면 끓는점이 높아 냉매는 증발되지 않아 열을 흡수할 수 없게 된다. 팽창밸브를 나온 저온·저압의 냉매는 증발기로 들어가 주변으로부터 열을 빼앗으며 증발되어 기체상태로 된다. 기체로 된 냉매는 증발기에서 나와 압축기로 되돌아가게 된다. ○ 냉매로는 과거에는 냉장고의 냉매로는 암모니아나 이산화황을 사용했는데 이들은 독성, 연소성, 부식성, 자극성, 악취 등이 심해 불편함은 물론 화재, 재료의 부식, 인체의 손상, 환경오염 등의 문제가 발생하였다. 화학자들은 독이 없는 새로운 대체 가스를 개발하려고 노력했고 그 결과로 다른 것과 혼합되지 않는 프레온을 발명하였으며, 이 프레온은 냉장고, 에어컨의 냉매 또는 스프레이 등에 사용되고 있다. 그러나 과학자들은 만일 프레온 분자에 자외선이 가해지면 프레온 분자가 분해되어 염소원자를 방출하고, 이 염소원자에 의해 오존층이 파괴된다는 것을 밝혀냈다. 쪼개진다는 사실을 발견했습니다. 오존층이 파괴되면 사람에게는 피부암과 백내장을 유발시키고, 식물은 엽록소 파괴되어 살수없게 되며, 플랑크톤도 살수 없어 해양 생태계가 파괴된다. 2006년부터는 지구환경보호 때문에 프레온가스를 사용하지 않기로 했으며, 현재 프레온 가스를 대체할 새로운 냉매를 개발 중에 있다. ○ 에어컨 대신 냉장고를 에어컨과 냉장고는 같은 원리를 사용하고 있다 하더라도 냉장고 문을 열고 에어컨 대신 사용할 수는 없다. 그 이유는 열을 흡수하고 방출하는 위치 때문이다. 에어컨의 경우에 실내에서 열을 흡수하고, 방출은 실외기라는 것을 통해 건물 밖에서 이루어진다. 반면에 냉장고는 내부에서 열을 흡수하고, 냉장고 뒤와 바닥에서 열을 방출한다. 열의 흡수와 방출이 실내에서 이루어지기 때문에 실내 기온을 낮추는데는 아무런 효과가 없고, 오히려 전기사용량만 증가할 뿐이다. ○ 또 다른 이용 제습기 냉장고에서 차가워진 물병을 꺼내 놓으면 물병 표면에 그리고 겨울철 유리창에도 이슬이 맺힌다. 이와 같이 더운 공기 속의 습기가 차가운 물병이나 유리창 표면에 닿으면 냉각되어 물방울로 맺히게 된다. 에어컨의 증발기의 표면은 매우 낮은 온도를 띠고 있으므로 실내 공기의 습기는 증발기의 표면에서 물방울로 맺히게 된다. 에어컨을 틀었을 때 물이 나오는 이유가 바로 이 때문이다. 제습기는 이와 같은 원리를 이용하여 실내 공기중의 습기를 제거하고자 할 때 이용한다. 대형 컴퓨터와 같은 정밀한 전자제품 등은 습도 변화에 민감하게 작용하므로 일정한 습도를 유지시켜 줄 때 제습기를 사용하고, 실내의 습도가 많으면 불쾌지수가 높아지게 된다. 이럴 경우에도 제습기를 사용할 수 있다. |
출처 : 자동제어(온도, 모터, micom) 글쓴이 : wbcont 원글보기 메모 :
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