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065  전열교환기의 종류와 특징 관리자 06-01-11
 

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1. 개요


(1) 공조부하 중 외기부하가 차지하는 비중은 약 30% 정도가 되는데, 전열교환기는 이러한 외기부하를 저감시키기 위해, 공조 배기(exhaust air)와 급기가 직접 공기-공기로 열교환하여, 70% 전후의 열량(현열+잠열)을 회수한다.

(2) 전열교환기에 의한 외기부하의 감소는 냉동기, 보일러, 기타 부속기기의 용량감소를 초래하고, 이로 인해 연간 운전비를 절약할 수 있다.


2. 종류 및 특징


전열교환기는 현열(sensible heat)뿐만 아니라, 습공기 중의 수분, 즉 잠열(latent heat)의 교환도 이루어지며, 회전형과 고정형이 있다.(회전형이 많이 사용됨)


(1) 회전형 전열교환기

1) 구조

그림과 같은 흡습성(吸濕性)이 있는 허니컴(honey comb)형의 로터가 외기의 유로와 배기의 유로에 교대로 회전하는 구조로 되어 있다.


① 로터 소재 : 알루미늄판, 석면판, 아스베스토스

② 흡습제 : 실리카계의 것 또는 염화리듐

③ 로터 : 8 ~ 16rpm정도의 저속회전


2) 원리

① 여름철, 로터의 엘레멘트는,

- 도입외기의 유로에서 흡열(吸熱)·흡습(吸濕)하여

- 배기의 유로에서 방열(放熱)·방습(放濕)한다.

- 즉, 실내로 공급되는 외기가 배기와 열교환(全熱)하여 냉각·제습된다

② 겨울에는 여름과 반대로 실내공급 외기가 가열 가습된다

③ 열교환 효율은 통과풍속이나 풍량비에 따라 달라진다. 보통 60~75 % 정도이다.

④ 퍼지 섹터(purge sector)는 회전에 의하여 배기가 도입 외기에 혼입(混入)되는 것을, 외기측의 압력을 배기측의 압력보다 조금 높게 유지함으로써 방지한다.(병원 등 배기가 오염되어 있는 경우에 사용)

⑤ 로터와 배플 플레이트(baffle plate)사이의 누설을 적게 하기 위해서는 외기측과 배기측의 정압차가 적어지도록, 송풍기 선정시 고려해야 한다.


(2) 고정형 전열교환기

① 외기의 유로와 배기의 유로 사이에 특수 가공지로 만들어진 플레이트가 설치되어 있어,(판형 열교환기와 유사), 이것을 통해 전열(傳熱) 및 수분투과가 이루어진다.

② 수분투과는 급배기의 수증기 분압차에 의해 일어난다.

③ 열교환 효율은 풍량에 따라 다르지만 대체로 70%정도 (회전식과 비슷)

④ 칸막이 판이 있으므로 오염물질이 배기에서 외기로 옮겨지는 일이 적다(회전식은 소량 있음)


3. 전열교환기의 설치 예


4. 전열교환기의 엔탈피 효율


(1) 전열교환기의 성능은 열교환 효율(η)로 나타내는데, 현열효율(ηt), 잠열효율(η), 엔탈피효율(ηh)사이에는 근사적으로 η=ηtx=ηh가 성립한다고 한다.

(2) 그러므로 열교환 효율(η)는 다음과 같이 나타낼 수 있다.


여기서, T : 공기의 건구온도[℃]

X : 공기의 절대습도[kg/kg(DA)]

h : 공기의 엔탈피[kcal/kg(DA)]

O : 외기 도입측 전열교환기 입구

S : 외기 도입측 전열교환기 출구

R : 배기측 전열교환기 입구

① 로터면 풍속은 열교환 효율과 압력 손실의 증가에 따른 송풍기 동력의 증가 및 초기투자비를 고려하여 결정하는데, 보통 3.0m/s전후이다.

② 풍량비(급기풍량/배기풍량)는 2.0(급기가 배기의 2배)을 넘으면 이점이 없으므로, 이때는 급기의 일부를 바이패스(by-pass)시켜 1.1정도로 조정한다.


5. 전열교환기 설치시 주의점


(1) 전열교환기 설치시 주의할 점은 압력손실을 작게 해야 한다는 것이다.

(2) 배기에서 열회수를 하여 에너지를 절약해도 압력손실이 커서 송풍기 동력에 에너지를 소비하게 되면 효과가 반감된다.

(3) 그러므로 전열교환기의 통과풍속을 낮추어(2.0m/s전후) 압력손실을 작게 하는 것이 중요하다. 



 

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