왼쪽 작은 컵에는 오른쪽 큰 컵보다 질량 단위당 열량이 많이 포함되어 있습니다.
왼쪽의 온도가 높은 즉 열에너지로 강도가 높은 것입니다.
물질의 온도가 열에너지의 양을 나타내는 것은 아닙니다.
이 열량은 kcal(킬로칼로리/영국 열량 단위에서는 BTU)라는 단위로 측정되며, 물 1kg의 온도를 1℃ 상승시키는데 필요한 열에너지의 양으로 정의되어 있습니다.
냉동 능력 단위 '냉동톤'
터보냉동기는 빌딩이나 공장 등의 공조를 목적으로 한 열원기 중 하나로, 주로 대규모 시설의 공조설비나 프로세스 냉각에 활용되고 있습니다.
냉동톤(Refrigeration Ton 또는 Ton of Refrigeration)이란 터보 냉동기 등 주로 대형 열원기의 능력을 나타내는 단위로 냉동 용량과 단위 시간당 열량을 말합니다.
소형 칠러 등은 Kcal/h나 kW 등으로 표시됩니다.
냉동톤에는 '일본 냉동톤: JRt'와 '미국 냉동톤: USRt'의 2종류가 있습니다.
일반적으로 USRt 표기가 표준이며, 트레인에서도 USRt를 이용하여 냉동능력을 나타내고 있으며, 200~4,000USRt 터보냉동기를 라인업하고 있습니다.
1USRt는 12~16개의 가정용 에어컨 정도의 능력으로 이미지를 상상 하시면 됩니다.
냉동톤 계산식
냉동톤은 24시간(1일)에 걸쳐 0℃의 물을 0℃의 얼음으로 만드는 열량을 말합니다.
미국 냉동톤, 일본 냉동톤의 차이는 계산의 기본이 되는 물의 무게 차이입니다.
미국 냉동톤 계산식
무게 2,000파운드(2,000lb=907kg)의 0℃의 '물'을 24시간에 걸쳐 0℃의 '얼음'으로 만드는 열량입니다.
0℃ 얼음의 융해열(고체가 액체가 되는데 필요한 열량)을 144BTU/lb(79.68kcal/kg)로 계산합니다.
1USRt=(2,000lb x 144BTU/lb)÷24h
= 12,000 BTU/h
= 12,000BTU/hx0.252kcal/h※1BTU/lb=0.252kcal/h
= 3,024kcal/h
＝ 3,024 ÷ 860
= 3.516kW
일본 냉동톤의 계산식
무게 1톤(1,000kg)의 0℃의 '물'을 24시간에 걸쳐 0℃의 '얼음'으로 만드는 열량입니다.
제빙, 약품 냉각 등에서는 일본 냉동톤 JRt가 사용되는 경우가 있습니다.
1 JRt=(1,000kg x 79.68kcal /kg)÷24h
= 3,320kcal/h
＝ 3,320 ÷ 860
= 3.86kW
미국 냉동톤·일본 냉동톤 환산식
실무상 아래의 환산식을 기억하시면 편리하고 도움이 될 것입니다.
1 JRt=1.098USRt
1USRt=3,024kcal/h=3.517kW
냉동기의 효율: COP란?
다음으로 터보 냉동기 및 에어컨을 선정하는 데 가장 고려해야 할 항목 중 하나가 효율입니다.
이 공조기기의 에너지 소비효율을 나타내는 지표로서 일반적으로 COP(Coefficient Of Point: 성적계수)나 IPLV(Integrated Part Load Value: 기간성적계수)가 사용됩니다.
각각 수치가 클수록 에너지 효율이 좋은 것으로 알려져 있습니다.
냉동기의 효율: IPLV란?
COP가 정격 조건에서 산출된 계수인데 반해 IPLV란 연중 부하, 냉각수 온도의 변동으로 간이적으로 연간 효율을 판단할 수 있도록 정해진 것입니다.
4개의 부하 시(100% 부하/75% 부하/50% 부하/25% 부하)의 각각의 연간 운전 비율과 COP값으로 계산합니다.
냉동톤(Refrigeratington)
냉동기의 능력을 나타내는 경우에 냉동톤이라는 단위를 사용하는 경우가 있다.
냉동톤이란 1일(24시간)에 1톤의 0℃의 물을 얼음으로 만들기 위해 제거해야 할 열량을 말한다.
여기에는 일본 냉동톤과 미국(미국) 냉동톤이 있다.
일본 냉동톤:
1 JRT=(1000kg×79.68kcal/kg)/24h=3320kcal/h=3.86kW
미국 (미국) 냉동톤 :
1USRT=(2000lb×144BTU/lb)/24h=12000BTU/h=3024kcal/h=3.52kW
여기서 물 응고 시 잠열은 79.68kcal/kg(144BTU/lb)
1kcal=3.968 BTU, 1kW=860kcal/h(BTU:British Thermal Unit(영국 열량단위), lb: 중량파운드) 일본 냉동톤의 경우에는 중량의 정의를 톤(킬로그램톤)으로 하고 있지만, 미국 냉동톤의 경우에는 톤(쌀톤)으로 하고 있기 때문에 사용하는 단위계의 차이에 따라 차이가 발생하고 있다.
1킬로그램톤(=미터톤이라고도 한다: metricton)=1000kg
1쌀톤(shortton)=2000lb=907.2kg
이와 같이, 「톤」이라고 하는 단위는 원래 중량을 나타내는 것이지만, 냉동 관계의 분야에서는 「냉동톤」을 비롯해, 이하와 같은 다양한 「톤」이 이용되고 있다.
'기기의 중량'을 나타내는 경우,
'실제 냉동능력'을 나타내는 경우,
법령 등의 기준이 되는 '법정 냉동톤'을 나타내는 경우 등.
이들은 어선을 비롯해 선박의 크기를 측정할 때 사용되는 단위인 '톤(예를 들어 총톤, 짐을 싣는톤 등)'과 마찬가지로 나타내는 양에 따라 '톤'에 대해 다르게 정의하고 구분되어 있는 것과 같다고 할 수 있다.
질문 정리
Q.냉동톤(RT)과 냉동톤(RTh)의 차이점은?
냉동 톤아워는 시간당 능력이란 말인가요?
1000RTh÷2시간=500RT
라는 식이 있고, 왜 시간으로 나누면 h가 없어지는지 이해할 수 없기 때문에 가르쳐 주실 수 있겠습니까.
A.시간당 냉동능력은 냉동톤(RT)입니다.
냉동 톤아워(RTh)는 그 능력의 냉동기가 1시간 만에 행하는 냉동의 결과(빼낸 열의 양)를 말합니다.
1000RT 능력의 냉동기를 1시간 가동하면 1000RTh의 열을 빼앗습니다.
그만큼 냉동하는 겁니다.
다른 기계가 같은 결과를 2시간에 실시한다면, 그 냉동기의 능력은 1000 RTh÷2h=500RT가 되는 것입니다.
Q.냉동능력, 냉동톤(일본)과 US냉동톤(미국)의 차이에 대한 질문.
최근 절전 대책으로 쓸데없이 냉동기를 가동하는 것이 어려워졌습니다.
냉동기를 몇 대 가동할지 검토할 때 냉동능력과 부하를 비교하는데,냉동기의 표시가 USRt 표시로 되어 있습니다.
인터넷으로 조사한 결과,
1Rt=3320kcal/h…0℃의 물 1톤으로 계산
1 USRt=3024kcal/h…0℃의 물 2000파운드로 계산
라고 되어 있었습니다.
여기서 질문인데요.
1파운드 0 0.45359237kg
2000파운드= 0.90718474 톤
라고 생각하고, 1Rt의 3320kcal/h에 0.90718474를 곱하면 1USRt의 3024kcal/h와 같다고 생각해서 OK일까요.
계산하면 3011.85kcal/h가 되어, 약 4% 차이가 있습니다만...
단지 유효 자릿수의 문제라고 생각합니다만, 결론부터 말하자면 처음 정의 중에 사용한 숫자의 차이일 거라고 생각합니다.
A.설명하겠습니다.
일본 냉동톤과 US 냉동톤의 정의부터
일본 냉동톤
하루(24시간)에 1톤(1,000kg)의 0℃의 물을 얼음으로 만들기 위해 제거해야 할 열량을 말합니다.
1(JRT)=(1000kg×79.68kcal/kg)/24h=3320kcal/h
US 냉동톤
하루(24시간)에 2000파운드의 0℃의 물을 얼음으로 만들기 위해 제거해야 할 열량을 말합니다.
1(USRT)=(2000lb×144BTU/lb)/24h=12000BTU/h=3024kcal/h
여기서 제가 "?"라고 생각한 것이 144(BTU/lb)입니다.
「BTU」란, 「British Thermal Unit(영국 열량 단위)」의 약칭입니다.
그래서 물 응고 시 잠열 79.68(kcal/kg)과 144(BTU/lb)가 같은지 검증해 보았습니다.
여기서 환산하는데 필요한 것으로는
1 (lb) = 0.45359237 (kg)
1(kcal)=3.9683(BTU)
입니다.
79.68 (kcal/kg) =79.68 × 0.45359237 (kcal/lb) =36.14224004 (kcal/lb)
= 36.14224004×3.9683 (BTU/lb)= 143.4232512 (BTU/lb)
됩니다.
US 냉동톤을 계산할 때 최초의 '144(BTU/lb)'보다도 조금 작은 숫자죠.
이 수치를 이용해 다시 US 냉동톤을 계산하면
2000(lb)×143.4232512/24/3.9683=3011.853338 (kcal/h)
되고, 질문자가 최초로 '파운드→kg'으로 계산한 결과에 매우 가까워집니다.
이렇게 되면 가장 의심스러운 것은 역시 첫 번째 '144(BTU/lb)'다.
1파운드의 0℃ 물을 얼음으로 만들기 위해 제거해야 할 열량이 '144'라는 깨끗한 정수로 표시되는 곳이 냄새가 나네요.
자세히 살펴보면 진위 여부는 알 수 있겠지만 결국 '야드파운드법'의 세계
원래 2000파운드짜리 물(907.18474kg)을 1t이라고 할 정도니까 뭐 그럴 거라고 생각하면 되지 않을까?
