냉동기와 냉동사이클(압축식·흡수식·성적계수)
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흡수식 냉동 사이클
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2 쉬운 설명
냉동기 = 냉매를 돌려 한쪽의 열을 빼앗아 다른 쪽으로 버리는 기계
압축기가 냉매를 꾹 눌러 뜨겁게 만들면, 응축기에서 열을 버리고 액체가 됩니다. 팽창밸브에서 압력을 뚝 떨어뜨리면 증발기에서 주변 열을 빼앗으며 기체가 되는데, 이것이 냉방입니다. 그래서 실제로 냉동이 이루어지는 곳은 증발기입니다.
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냉매가 도는 순서
압축기→응축기→팽창밸브→증발기→다시 압축기
흡수식은 압축기 대신 흡수기와 재생기가 그 일을 합니다. 흡수기가 냉매 증기를 빨아들이고, 재생기가 열을 가해 다시 뽑아냅니다.
증발기→흡수기→재생기(발생기)→응축기→다시 증발기
압축식과 흡수식 비교
| 구분 | 압축식 | 흡수식 |
|---|---|---|
| 주에너지원 | 전기 | 가스나 증기 같은 열 |
| 구성요소 넷 | 압축기·증발기·응축기·팽창밸브 | 증발기·흡수기·재생기·응축기 |
| 전력 소비 | 많다 | 적다 |
| 소음·진동 | 압축기가 돌아 크다 | 압축기가 없어 작다 |
| 냉매 / 흡수제 | - | 물 / 브롬화리튬(LiBr) 수용액 |
증발기와 응축기는 두 방식 모두에 있습니다. 다른 것은 냉매를 돌리는 방법뿐입니다.
압축기는 어떻게 나뉘나
| 압축기 | 압축하는 방법 |
|---|---|
| 터보(원심식) | 케이싱 안 날개바퀴(임펠러)를 고속으로 돌려 원심력으로 압축합니다 |
| 왕복식·피스톤식 | 실린더 안에서 피스톤이 왕복하며 압축합니다 |
| 스크류식 | 나선형 로터가 맞물려 돌며 압축합니다 |
성적계수(COP)는 클수록 좋다
적은 일로 많은 열을 옮길수록 좋은 냉동기입니다. 증발압력이 낮고 응축압력이 높으면 압축기가 더 힘을 써야 해서 성적계수는 떨어집니다. 히트펌프는 난방으로 쓸 때 압축기가 만든 열까지 내보내므로 난방 COP가 냉방 COP보다 1 큽니다.
이것만은 헷갈리지 말자
- 냉동이 이루어지는 곳은 응축기가 아니라 증발기입니다. 응축기는 열을 버리는 곳입니다.
- 흡수식은 물이 냉매, 브롬화리튬이 흡수제입니다. 둘을 바꿔 쓰면 틀립니다.
- 성적계수는 작을수록 좋은 것이 아니라 클수록 좋습니다. 히트펌프의 성적계수는 냉방시보다 난방시가 높습니다.
- 냉매가 팽창밸브를 지나면 저온저압이 됩니다. 2중효용 흡수식에서 둘인 것은 재생기이고 응축기는 하나입니다.
3 이 개념이 나온 기출문제
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4 체크리스트 + 암기팁
암기팁 압 → 응 → 팽 → 증(압응팽증).
암기팁 COP(난방) = COP(냉방) + 1 / 흡수식 4기: 증발 – 흡수 – 재생 – 응축.
함정 주의 흡수식은 「물이 냉매, 리튬브로마이드가 흡수제」다. 증발하는 쪽이 냉매라고 기억해 두자.
- 압축식 냉동사이클은 압축기 → 응축기 → 팽창밸브 → 증발기 순이다. 제28회: 압축기 다음 (ㄱ) = 응축기, (ㄴ) = 팽창밸브, (ㄷ) = 증발기. 증발기에서 냉매는 주변 물질의 열을 흡수해 그 물질을 냉각한다.
- 흡수식 냉동기의 구성요소는 증발기·흡수기·재생기(발생기)·응축기 넷이며 압축기·팽창밸브는 없다. 냉매는 물, 흡수제는 브롬화리튬(LiBr)이고 순환은 증발 → 흡수 → 재생 → 응축이다. 냉매와 흡수제를 바꿔 쓰거나 냉동이 이루어지는 곳을 응축기라 하면 틀린다.
- 압축식은 전기, 흡수식은 가스·증기 같은 열을 주에너지원으로 쓴다. 흡수식은 압축기가 없어 전력 소비와 소음·진동이 압축식보다 작다. 압축식·흡수식 모두 냉수의 냉각은 증발기에서 이루어지며, 증발기와 응축기는 공통 구성요소다.
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- 압축기 — 터보(케이싱 안 임펠러 고속회전, 원심력) / 왕복식·피스톤식(피스톤 왕복) / 스크류식(나선형 로터). 왕복·스크류는 용적식, 터보는 원심식이다. 흡수식은 압축기 자체를 쓰지 않는다.
- 성적계수(COP) = 냉동효과 ÷ 공급한 일. 클수록 성능이 우수하다. 증발압력이 낮고 응축압력이 높을수록 압축비가 커져 성적계수는 낮아진다. 히트펌프는 난방 COP = 냉방 COP + 1 이라 난방시가 높다. 몰리에르 선도로 산정한다.
- 히트펌프와 관계없는 용어는 유효흡입수두다(펌프의 흡입 쪽 압력 여유 · 공동현상 판단). 응축기·팽창밸브·COP·몰리에르선도는 냉동사이클 용어다. 재생기는 에어핸들링유닛의 구성요소가 아니다.
5 예제 — 이 개념, 실제로 이렇게 나왔습니다
제28회 공동주택시설개론 69번다음은 압축식 냉동기의 냉동사이클을 나타낸 것이다. (ㄱ) ∼ (ㄷ)에 들어갈 내용으로 옳은 것은?옳은 것 고르기해설 보기 →제19회 공동주택시설개론 115번냉동설비에 관한 내용으로 옳지 않은 것은?옳지 않은 것 고르기해설 보기 →제18회 공동주택시설개론 106번냉동기의 압축기를 압축방법에 따라 분류할 때, 케이싱 안에 설치된 회전 날개의 고속회전운동을 이용하는 압축기는?해설 보기 →6 이론 근거 — 정의가 곧 정답입니다항목 3개 · 눌러서 펼치기눌러서 닫기
증기압축식 냉동사이클과 압축기
냉매는 압축 → 응축 → 팽창 → 증발 과정을 반복하며 증발기에서 열을 흡수한다. 응축기는 고온·고압 냉매 가스의 열을 밖으로 버려 액체로 만드는 기기이고, 팽창밸브는 고압 액냉매의 압력을 낮춰 증발하기 쉽게 만드는 밸브이며, 증발기는 저압 냉매가 증발하면서 주위의 열을 흡수하는 기기(냉동 효과가 생기는 곳)이다. 압축기는 부피를 줄여 압축하는 용적식(왕복·회전·스크류·스크롤)과 속도에너지를 압력으로 바꾸는 원심식(터보)으로 나뉜다. 히트펌프는 압축기·응축기·팽창밸브·증발기로 이루어진 증기압축식 냉동사이클로 열을 옮긴다.
출처: 기출 해설의 이론·기준 근거 종합 · 이 개념 기출 11문항 중 11문항의 근거흡수식 냉동사이클
흡수식 냉동기는 증발기ㆍ흡수기ㆍ재생기(발생기)ㆍ응축기로 이루어지고, 압축기 대신 흡수액과 열로 냉매를 순환시킨다. 물을 냉매로, 브롬화리튬 수용액을 흡수제로 쓴다. 증발기에서 물이 증발하며 냉수를 식히고, 흡수기에서 브롬화리튬 용액이 그 증기를 흡수하며, 재생기에서 가열해 냉매를 분리한 뒤 응축기에서 액화시킨다. 압축기가 없어 소음·진동과 소비전력이 작다. 2중효용 흡수식냉동기는 재생기를 고온·저온 두 단계로 나눠 열을 두 번 쓴다. 증발기와 응축기는 압축식과 흡수식에 공통으로 있고 냉매를 순환시키는 방법만 다르다.
출처: 기출 해설의 이론·기준 근거 종합 · 이 개념 기출 11문항 중 11문항의 근거성적계수(COP)
성적계수는 냉동효과를 공급한 일 또는 열로 나눈 값으로, 값이 클수록 같은 에너지로 더 큰 냉동효과를 낸다. 증기압축식에서는 증발압력이 낮고 응축압력이 높을수록 압축일이 커져 값이 작아진다. COP(냉방) = 증발기 흡수열 ÷ 압축일, COP(난방) = 응축기 방출열 ÷ 압축일이고 응축기 방출열 = 흡수열 + 압축일이므로 COP(난방) = COP(냉방) + 1 이다. 몰리에르 선도는 냉매의 압력과 엔탈피의 관계를 그린 선도로, 냉동사이클의 각 점을 읽어 냉동효과와 압축일을 구한다.
출처: 기출 해설의 이론·기준 근거 종합 · 이 개념 기출 11문항 중 11문항의 근거