냉각탑(쿨링타워)에 대해서
공조설비·냉난방설비에 사용되고 있는 '냉각수'를 식히기 위한 장치입니다.
'냉각수'란?
예를 들어 냉방 등을 사용한 경우 냉동기 응축공정에서 열을 빼앗는 역할의 물을 말합니다.
물이 차가울 때는 정상적으로 기능하지만 장시간 공조설비 사용 등으로 인해 물 자체가 너무 따뜻해질 수 있습니다.
이때 냉각탑(쿨링타워)이 관여해 냉각수를 식히는 역할을 하고 있습니다.
공조 설비 등이 있는 건물, 빌딩에는 냉각탑(쿨링 타워)이 설치되어 있습니다.
또 공장 등에서도 냉각탑(쿨링타워)이 설치돼 냉동기의 정상적인 운전을 뒷받침하고 있습니다.
냉각탑(쿨링타워)의 '냉각수 식히는 방법'이란?
냉각탑(쿨링타워) 내에서의 '냉각수 식히는 방법'에는 '건구 온도'와 '습구 온도'가 깊게 관련되어 있습니다.
'건구 온도'란 일반적으로 '기온' 등으로 부르는 온도를 말하며 일반적인 온도계로 측정할 수 있는 것입니다.
외기에 직접 온도계가 닿음으로써 현재 온도를 측정할 수 있는 구조로 되어 있습니다.
습구 온도란?
계측기의 온도를 감지하는 부분을 물에 적신 천 등으로 덮어 온도를 측정한 수치입니다.
'습구 온도'는 '건구 온도'를 웃돌지 않고 습한 공기의 수증기량 등이 관여하고 있습니다.
적신 천 등으로 측정한 온도는 '냉각수용 온도'라고 할 수 있기 때문에 냉각탑(쿨링타워) 등에 사용되고 있습니다.
냉각탑(쿨링타워)의 성능을 확인하는 경우나 정상적으로 기능하고 있는지를 확인하기 위해 지표로 이용되는 경우가 많이 있습니다.
일반적으로 냉각탑(쿨링타워) 내에서 냉각수를 식히는 방법은 다음과 같은 2종류입니다.
현열량 변화에 따른 냉각법
잠열량 변화에 따른 냉각법
'외기 습구 온도'를 설명하기 위해 2가지 냉각법을 간단히 정리해보겟습니다.
현열량 변화에 따른 냉각법
'현열량 변화에 따른 냉각법'은 냉각탑(쿨링타워) 내에 유입된 공기와 관내를 흐르는 냉각수와의 간접 접촉에 의한 냉각법입니다.
쉽게말하자면 물을 공기로 식힌다라고 생각해도 될 것같습니다.
일반 가정의 공조 설비 등에 사용되고 있거나 PC 등에도 사용되는 냉각법입니다.
냉각수가 공기와 접하는 빈도가 많아지면 냉각할 수 있는 속도를 앞당길 수 있지만 외기가 따뜻할 경우 시간이 필요할 수도 있습니다.
또한 외기가 너무 낮은 경우 등은 냉각수가 동결되는 등의 원인이 되기 때문에 많은 기업에서는 잠열량 변화에 따른 냉각법을 채택하는 경우가 많아지고 있습니다.
잠열량 변화에 따른 냉각법
잠열량 변화에 따른 냉각법은 냉각탑(쿨링타워) 내의 냉각수를 일부만 증발시켜 냉각수 자체를 식히는 방법입니다.
1%의 물이 증발함으로써 나머지 99%의 물의 온도를 약 6℃ 낮출 수 있습니다.
물의 기화열은 매우 크고 놀라울 정도의 힘이 있습니다.
증발에 의해 냉각수의 온도를 낮추는 방법이므로 포화 수증기량에 도달한 경우에는 증발할 수 없게 됩니다.
따라서 '외기 습구 온도'보다 냉각수 온도를 낮출 수 없습니다.
냉각탑(쿨링타워)에서의 냉각방법은 2가지가 있다고 말슴드렸잖아요.
그 중 '잠열량 변화에 의한 냉각법'으로 영향을 받는 온도가 '외기 습구 온도'라고 불리며 냉각탑(쿨링타워)의 기능에 크게 관여하고 있는 온도입니다.
'현열량 변화에 따른 냉각법'은 외기 습구 온도가 아닌 건구 온도가 냉각탑의 기능에 큰 영향을 주고 있습니다.
구체적으로 냉각탑(쿨링타워)의 외기 습구 온도가 어떻게 사용되는지 확인하고 알아보도록하겠습니다.
냉각탑(쿨링타워)의 외기 습구 온도 역할
'잠열량 변화에 따른 냉각법'을 채택하고 있는 냉각탑(쿨링타워)을 효율적으로 가동시키기 위해서는 여러 조건이 필요하지만 주요 조건은 이래와 같습니다.
외기 습구 온도를 제어 시스템 설정값으로 사용하고 있다.
외기 습구 온도를 측정하는 기기가 정확할것.
외기 습구 온도 측정기가 유지 보수되어 있을 것.
'외기 습구 온도'는 '냉각탑(쿨링 타워)'을 가동시키기 위해 설정하는 온도입니다.
냉각탑(쿨링타워) 내 상황을 파악하는 데 중요하며, '외기 습구 온도'보다 '냉각수 자체의 온도'가 떨어지지 않습니다.
'외기 습구 온도'를 확인해 두면 냉각수의 온도를 파악할 수 있기 때문에 정확하게 측정하기 위한 노력이 필요합니다.
'외기 습구 온도'를 이해하기 위해서는 '냉각탑(쿨링타워) 접근 온도'도 이해해 둘 필요가 있습니다.
냉각탑(쿨링타워)의 접근 온도는 뭘까요.
'외기 습구 온도'와 비교하면서 설명해 보갰습니다.
냉각탑(쿨링타워)의 '외기 습구 온도'와 '접근 온도'
원래 냉각탑(쿨링 타워)에서 「냉각수를 식힌다」 는, 「외기 습구 온도와 어프로치 온도」가 관계하고 있습니다.
어프로치 온도란?
외기 습구 온도와 냉각탑(쿨링타워) 출구에서 냉각수 온도 차이를 말합니다.
설명한 바와 같이 냉각수 온도는 '외기 습구 온도'를 밑도는 일이 없습니다.
따라서 '외기 습구 온도'가 저하되면 '냉각수 온도와의 차이'가 커집니다.
예를 들어 '외기 습구 온도'가 10℃일 경우 냉각탑(쿨링타워)의 부하가 100%가 될 수 있습니다.
이 때, 어프로치 온도가 8℃를 나타내, 실제의 냉각탑(쿨링 타워) 출구에서의 냉각수 온도는 18℃가 됩니다.
냉각탑(쿨링타워)의 부하란?
실제로 냉각탑(쿨링타워)이 가동됨에 따라 '어느 정도의 부하가 걸리는가'를 나타내는 수치이지만 냉각탑(쿨링타워) 부하가 100%에서는 상당한 에너지를 사용하고 있습니다.
그 때문에, 보통은 냉각탑(쿨링 타워) 부하는 50%이하가 되도록 조정합니다.
이때 부하를 낮추기 위해 사용하는 것이 '외기 습구 온도'입니다.
'외기 습구 온도'가 냉각수의 최저 온도이기 때문에 냉각수를 몇도로 할지 조정합니다.
조정에 성공하면 냉각탑(쿨링타워)의 부하를 낮출 수 있게 됩니다.
실제로 냉각탑(쿨링타워)에 부하를 너무 많이 걸면 장기간 사용할 수 없게 되거나 냉난방의 조정이 효과가 없게 되는 등의 불량품으로 연결됩니다.
완전히 고장이 나면 당분간 공조 설비를 사용할 수 없게 되어 고액의 수리비가 필요할 수 있으므로 가능한 부하를 줄여 가동하도록 유의하는 것이 좋습니다.
냉각탑(쿨링타워)을 효율적으로 가동시키는 외기 습구 온도
냉각탑(쿨링타워)을 효율적으로 가동하려면 3가지 조건이 필요하다고 말했습니다.
각각에 대해서 자세히 설명하겠습니다.
외기 습구 온도를 제어 시스템 설정값으로 사용하고 있다
'외기 습구 온도'는 '냉각수의 최저 온도'라고도 할 수 있습니다.
따라서 냉각수가 필요 이상으로 너무 차가워지지 않습니다.
전술한 바와 같이 외기에 의한 냉각이라면 온도차에 의한 동결 등의 원인이 됩니다.
그러나 냉각수가 '외기 습구 온도'를 밑돌지 않는 것을 근거로 냉각탑(쿨링타워)이 설정한 온도에서 효율적으로 가동되고 있는 것을 확인할 수 있게 됩니다.
외기 습구 온도 변화에 따라 냉각수 출구 수온이 어떻게 변화하는지를 이해해 두는 것이 중요합니다.
외기 습구 온도를 측정하는 기기가 정확하다
'외기 습구 온도'를 측정하려면 기기가 필요합니다.
당연히 기기류가 고장난 것은 정확한 수치를 측정하는 것은 불가능합니다.
'외기 습구 온도'를 정확하게 측정할 수 없어 '냉각수 온도 관리'가 불가능해집니다.
결과적으로 필요 이상으로 너무 냉각되거나 장시간 냉각탑(쿨링타워)이 가동되는 원인이 됩니다.
필요 이상의 에너지를 소비하는 원인이 되기 때문에 냉각탑(쿨링타워)의 열화가 빨라지고 과잉 작용해 전기 소비량도 많아질 가능성이 높아집니다.
냉각탑(쿨링타워)을 효과적으로 가동시키려면 '외기 습구 온도'를 정확하게 측정할 수 있는 상태를 유지해야 합니다.
외기 습구 온도 측정기가 유지 보수되고 있어야합니다.
지금까지의 내용을 고려하면 '외기 습구 온도'는 냉각탑을 효율적으로 가동시키기 위한 중요한 수치가 되므로 측정기를 정기적으로 유지보수할 필요성이 있습니다.
'외기 습구 온도'는 '제어 시스템'의 기능도 하고 있기 때문에 정확한 수치를 계속 측정해야 합니다.
따라서 기기류의 유지보수는 정기적으로 실시해야 합니다.
항상 정상적으로 사용 할 수 있는 상태가 이상적이기 때문에 매일 점검하는 것 외에 월 1회 정도는 전면적인 유지 보수를 실시하는 것이 이상적이라고 생각합니다.
알기쉽게 다시 요점 정리를해보면
냉각탑(쿨링타워)의 외기 습구 온도는 냉각탑을 효율적으로 가동시키기 위한 중요한 수치입니다.
냉각수를 식히는 방법에는 '현열량 변화에 따른 냉각법' '잠열량 변화에 따른 냉각법' 두 종류가 있으며 '외기 습구 온도'가 관련된 것은 '잠열량 변화에 따른 냉각법'입니다.
'잠열량 변화에 따른 냉각법'은 물이 증발할 때 발하는 열량을 이용한 냉각 방법으로 '외기 습구 온도'가 냉각수의 최저 온도가 됩니다.
냉각탑(쿨링타워)을 효율적으로 가동시키려면 '외기 습구 온도'를 정확하게 측정해야 하며, '제어 시스템으로 사용', '측정이 정확', '유지보수'가 중요합니다.
매일 점검과 더불어 정기적으로 유지 보수하여 '외기 습구 온도'를 정확하게 측정합니다.
그것에 의해, 냉각탑(쿨링 타워)에의 부하를 경감할 수 있게 되어, 장기적으로 냉각탑(쿨링 타워)을 계속 사용할 수 있게 됩니다.
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