흡수식냉동기 용량 산정, 반입, 배치, 시운전, 자동제어 시 주의사항

  안녕하세요. 오늘은 지난번 알아보았던 흡수식 냉동기를 장비 배치, 반입, 발주 그리고 시운전 시 확인해야할 사항과 냉각탑과 냉각수펌프, 냉동기가 어떻게 서로 상호작용을 하며 작동하는지 알아보도록 하겠습니다. 이번 글은 냉동기 반입 전, 냉동기 설치 시, 냉동기 설치 후 시운전 시 총 3가지 관점에서 확인해 보도록하겠습니다.

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1. 흡수식 냉동기 장비 반입 전 확인 및 주의사항

 

1) 흡수식 냉동기 장비의 용량 선정 (feat. 지역난방공사)

  당연한 이야기지만 흡수기 냉동기를 설치하기 전 장비에 대한 용량을 선정해야 합니다. 흡수식 냉동기의 용량은 지역난방공사에서 "조건부승인 열교환설비용량 및 기계실 연결열부하 산정"을 통해 정해지게 됩니다. 지역난방공사 직접 선정하는 이유는 지역난방 중온수를 사용하기 때문에 지역난방공사에서 열공급 시 용도에 맞게, 적정한 중온수가 공급될 수 있도록 하기 위해서입니다.

  따라서 시공 시 설계사로부터 실시도면과 계산서가 출도되면 이를 지역난방공사에 제출 후 검토 요청하며, 지역난방공사는 이를 검토한 뒤 냉동기를 포함한 난방열교환기, 급탕열교환기 등 지역난방 관련 장비에 대한 용량, 관경 등을 선정하여 공문과 함께 조건부 승인으로 전달해줍니다. 이렇게 조건부 승인으로 받은 용량, 관경, 유량, 양정 등은 반드시 장비에 모두 적용하여 발주하여야 하며, 추후 조건부 승인에 있는 용량과 달리 장비가 설치되면 지역난방 준공검사 시 부적합이 발생하여 열공급을 받지 못하는 상황이 발생 할 수 있습니다.

 

2) 흡수식 냉동기의 냉방부하 산정 방식

  장비 용량은 지역난방공사에서 선정해주지만 실제 어떻게 계산되는지는 간단하게라도 알고 있는 것이 좋습니다. 냉동기의 냉방부하의 경우 실별부하계산을 기준으로하며, 판매시설 중 공용 + 전용 구간에서 비냉방구간을 제외한 나머지 각 실의 냉방면적을 모두 구해 나열하고, 해당 면적에 단위냉방부하를 곱해 실별로 냉방부하를 구한 뒤 이를 모두 더해 총 냉방부하를 산정합니다. 여기서 주의할 점은 가끔 설계사는 비냉방구간을 제외하지 않고, 단순 면적에 단위냉방부하를 곱하여 산출하는 경우가 있는데, 이런 경우 지역난방 조건부 승인 시 장비의 용량이 낮아지거나, 수량이 적어지는 경우도 발생합니다.

 

3) 흡수식 냉동기 기계실 배치 시 공간 확보

  이제 흡수식 냉동기 용량이 산정되어 장비를 기계실에 배치하려고 합니다. 이 때 주의할 점은 바로 흡수식 냉동기 앞 최소 5m 내에는 지장물이 없도록 공간 확보해야 합니다.(장비 용량마다 다를 수 있음) 그 이유는 냉동기 내부에 있는 브레인, 동관 코일을 교체하는 경우 거의 4m 이상 되는 관을 냉동기로부터 빼야하는 데 충분한 공간이 없는 경우 뺄수도, 교체할 수 도 없기 때문입니다. 따라서 아래 사진과 같이 냉동기 앞에는 배관, 지지철물, 다른 장비 등 지장물이 있으면 안됩니다.

사진1. 흡수식 냉동기 사이 공간을 확보한 기계실 배치

 

4) 냉동기 장비 반입 시 경로 및 장비반입구 확인

   흡수식 냉동기는 기계실 내 설치되는 장비 중에서 가장 큰 장비 중 하나입니다. 제 현장의 경우 냉동기 한대 당 사이즈가

가로 5m, 세로 3m, 높이 4m일 정도로 컸습니다. 따라서 장비 반입 전 반드시 해당 장비가 반입 가능한 경로를 확보하고, 장비가 기계실 내부로 들어가는 반입구의 크기가 얼마인지 확인해야합니다. 반입구 여건 상 완제품으로 반입이 어렵다면 냉동기를 2분할과 3분할로 나눠 반입 후 현장에서 용접하는 경우도 있습니다. 따라서 냉동기 업체와 전문 도비팀(중량물을 옮기는 기술자)에 현장 답사요청하여 여건을 미리 확인 후 반입계획을 받아야합니다.

   추가로 보통 건설 중인 건축물에 반입이 되는 경우가 많은데, 이러한 조건은 구조의 안정성이 완벽하게 확보되지 않았을 겁니다. 따라서 반입 경로에 발생하는 하중(지게차 + 냉동기)을 계산 후 구조검토를 요청하고, 필요 시 반입 경로에 포함된 램프, 슬라브 하부에 동바리나 서포트 등을 세워 구조 안정성을 확보하는 것이 중요합니다.

사진2. 분할로 반입 중인 흡수식 냉동기 사진

 

 

2. 흡수식 냉동기 설치 관련 사항

 

1) 흡수식 냉동기 설치 과정 및 시공 순서

  흡수식 냉동기가 반입이 완료되면 설치가 시작됩니다. 공장에서 제작된 제품을 분할 후 다시 현장에서 용접하는 과정으로 복잡한 시공은 없지만 설치부터 보온 완료까지 어떠한 과정을 겪는지 확인 해보도록 하겠습니다.

• ① 반입 후 패드 위 장비 양중
• ② 장비 양중 후 분할 된 흡수식 냉동기 용접으로 조립 
• ③ 흡수식 냉동기 기밀 확인 후 누기 확인 용 기체 충진
• ④ 흡수식 냉동기 주위 배관 설치 (설비)
• ⑤ 흡수식 냉동기 1차측 전원 투입 및 자동제어 시공
• ⑥ 흡수식 냉동기 기밀 확인
• ⑦ 흡수액 및 냉매 충전 
• ⑧ 흡수식 냉동기 시운전
• ⑨ 흡수기 냉동기 보온(고무발포 등)

  위와 같은 과정을 통해 냉동기가 설치되며, 여기서 주의할 점은 냉동기 설치 완료 후 시운전 하기 전 최소 한달 전에 냉매, 흡수액 충전 그리고 보온을 요청을 해야합니다. 만약 냉동기의 기밀이 깨지게 되면 이를 보수하는 시간이 필요하며, 흡수액과 냉매를 충전하는 시간도 몇일 이 소요되기 때문입니다.

사진3. 보온까지 완료한 흡수식 냉동기

 

2) 흡수식 냉동기 드레인 배관 시공 필요

  흡수식 냉동기 주위배관에는 당연히 냉수배관이나, 냉각수 배관이 연결되지만 간과하기 쉬운 것이 냉수와 냉각수 배관의 드레인 배관입니다. 냉방시스템 같은 경우 겨울철 냉각수배관을 드레인 시켜야 하며, 냉수 배관 또한 장비 유지보수를 위해드레인 시켜야 할 때가 발생합니다. 따라서 냉동기 주위에는 별도 드레인관을 만들어 냉수와 냉각수를 배수 시킬 수 있는 시스템을 구축해야합니다.

 

 

3. 흡수식 냉동기 시운전 시 주의 사항 및 냉동기 작동 순서

 

1) 흡수식 냉동기와 냉각탑, 냉각수펌프, 냉수펌프의 인터록 확인

  보통 흡수식 냉동기가 작동하게 되면 냉각수펌프, 냉수펌프, 냉각탑이 서로 신호를 주고받으며 작동하게 됩니다. 이 때 흡수식 냉동기 대수가 늘어나면, 마찬가지로 냉각수펌프, 냉수펌프, 냉각탑도 대수가 늘어나게 됩니다. 이렇게 여러대의 장비가 설치되는 경우 반드시 냉동기와 해당 냉동기와 연결된 냉각수, 냉수펌프, 냉각탑이 올바르게 인터록 연결되었는지 자동제어시공팀과 냉동기팀과 함께 확인해야 합니다. 필자는 냉동기 2번을 작동시켰는데, 3번 냉동기와 연결된 냉각탑이 작동하는 실수를 범하였는데, 이런일이 없도록 재차 확인해야 합니다.

 

2) 냉수의 유량 확보 필요

  시운전 시 가장 중요한 사항이 바로 이 냉수 유량 확보가 필요한 것입니다. 흡수식 냉동기의 경우 작동 되면 실제 공조기나, FCU와 순환하는 냉수의 유량이 충분히 확보되는지 냉동기 자체적으로 측정하며, 만약 냉수 순환량이 충분치 않으면 그 다음 단계인 냉매펌프 작동으로 넘어가지 않습니다. 따라서 반드시 냉수 유량 확보를 확인해야하며, 만약 냉수 유량이  확보되지 않으면 다음과 같은 사항을 검토해 봐야합니다.

• 순환펌프의 에어를 제거할 것 
• 냉수 배관의 에어를 제거할 것(공기 빼기밸브, FCU 내 공기빼기 밸브 열어서 제거)
• 냉수 배관의 밸브를 모두 개방할 것(단 관말 S, R 연결부위에 설치된 밸브는 잠글 것)
• 헤더 사이 설치된 차압밸브의 세팅값을 확인 할 것
• 전체 FCU와 공조기를 ON하여 냉수유입밸브(복합밸브)를 모두 개방시킬 것

  필자의 경우 한 달 동안 냉수 유량을 확보하지 못해 시운전을 못 했던 경험이 있습니다. 그 원인은 바로 배관 내 충분한 에어 제거가 되지 않아 냉수 순환이 원활하지 않았기 때문입니다. 따라서 전체 실의 FCU를 모두 ON시켜 복합밸브를 개방시키고, FCU와 연결된 모든 배관을 풀어 에어 제거를 하니 냉수 유량이 확보되었습니다.

 

3) 흡수식 냉동기, 냉각탑, 냉수펌프 상호 작동 순서 및 자동제어

  지역난방 시스템에서 냉방 시 흡수식 냉동기와 냉각탑, 냉각수펌프, 냉수펌프는 어떻게 서로 상호 신호를 받으며 작동하게 되는 지 확인 해보겠습니다.

• 가장 먼저 흡수식 냉동기의 동작 신호로 시작이 됩니다. (보통 하절기에 시간스케줄로 자동제어에 세팅)
• 작동 신호를 받은 냉동기는 냉각수 펌프로 기동 신호를 주고 냉각수가 냉각탑까지 순환 될 수 있도록 합니다.
• 이후 냉각수펌프는 연동되어 있는 냉각탑에 송풍기(휀)을 기동신호를 주게 됩니다.
• 기동신호를 받은 냉각탑은 냉각수 온도가 설정 온도보다 높으면 휀을 기동 시키고, 설정 온도보다 낮으면 휀을 정지시키게 됩니다. (보통 27℃ 정지, 32℃ 기동)
• 냉각수펌프와 냉각탑이 작동되면 냉수 펌프를 가동시켜 냉수가 FCU 또는 공조기로 유입되게 합니다.
• 냉수 펌프가 돌면서 충분한 유량이 확보되면 (FCU 및 공조기의 냉수유입 복합밸브가 열리면) 냉동기의 냉매펌프가 돌면서 흡수식 냉동기의 냉동 작용이 시작됩니다.
• 냉동이 시작되면 흡수식 냉동기의 동작은 냉수의 환수온도에 따라 결정되는데 설정 온도보다 냉수 환수온도가 낮아지면 냉동기 내 냉매펌프는 정지하고 냉수펌프만 순환하고, 다시 냉수 환수온도가 높아지면 냉매펌프가 동작하면서 냉동이 재개됩니다.

복잡하게 순서를 나열 했지만 아래 계통도와 함께 차근차근 읽어보시면 충분히 이해 될 것입니다.

사진4. 흡수식 냉동기 주위 장비 계통도

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  이 것으로 지난번 흡수식 냉동기의 작동원리에 이어 흡수식 냉동기를 현장에서 시공하고 실제로 작동시키기 위해서는 어떤 것을 주의해야하며, 무엇을 신경써야하는지 알아보았습니다. 다음 시간에는 건축설비 관련하여 더 좋은 내용으로 찾아 뵙겠습니다.

 

긴 글 읽어주셔서 감사합니다.