What is a Chiller in HVAC & How Does it Work

칠러는 물에서 열을 제거하고 냉각된 물을 장비, 공정 또는 건물로 보내는 기계입니다. HVAC 시스템에서 냉각수는 공기 조화 장치와 팬 코일 유닛의 코일을 통해 흐릅니다. 공기가 이 코일 위를 지나가면서 온도가 낮아집니다. 더 따뜻해진 물은 칠러로 돌아가고 이 과정이 반복됩니다.

사람들은 때때로 칠러와 에어컨을 혼동합니다. 둘 다 냉각을 위해 사용되지만 작동 방식이 다릅니다. 에어컨은 공기를 직접 냉각시키고, 칠러는 물을 냉각시켜 그 물이 공기를 냉각시킵니다. 이 추가 단계가 유연성을 제공합니다.

하나의 칠러가 여러 구역에 냉수를 공급할 수 있습니다. 더 큰 부하를 처리하고 공정 장비에 연결할 수 있습니다. 이런 이유로 칠러는 상업용 및 산업용 HVAC 시스템에서 널리 사용됩니다.

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HVAC에서 칠러는 어떻게 작동하나요

칠러의 냉동 사이클

• 증발기
기계식 칠러의 중심에는 냉동 사이클이 있습니다. 이 사이클은 네 가지 주요 단계를 지속적으로 반복합니다. 첫 번째는 증발기입니다. 건물에서 나온 따뜻한 물이 증발기의 코일을 통과합니다. 코일 내부의 냉매가 열을 흡수하고 증기로 끓어오릅니다. 이 과정에서 물이 냉각됩니다.

• 압축기
그다음 압축기가 그 증기를 흡입하여 압력과 온도를 높입니다. 압축기는 여러 종류가 있습니다. 실제 시스템에서는 스크롤, 스크류, 원심식 압축기를 볼 수 있습니다. 각 압축기는 부분 부하 성능과 유지보수 요구 사항이 다릅니다.

• 응축기
압축 후 냉매는 응축기로 흐릅니다. 응축기는 열을 외부 환경으로 방출합니다. 공냉식 장치에서는 팬이 외기 공기를 응축기 코일 위로 이동시킵니다. 수냉식 장치에서는 응축수로 열을 냉각탑으로 전달합니다. 냉매가 열을 방출하면 다시 액체로 응축됩니다.

• 팽창 장치
마지막 단계는 팽창 장치입니다. 이 장치는 냉매의 압력을 낮춥니다. 더 차갑고 저압의 액체가 증발기로 돌아가 사이클이 다시 시작됩니다.

칠러가 HVAC 시스템과 통합되는 방식

칠러는 냉각수 루프와 플랜트 룸 레이아웃에 연결됩니다. 펌프는 칠러에서 공기 처리 장치와 팬 코일로 냉수를 이동시킵니다. 밸브와 온도 조절기는 냉수가 어디로 가고 각 구역이 얼마나 많은 흐름을 받는지 제어합니다.

대형 플랜트에서는 1차-2차 펌핑을 볼 수 있습니다. 이는 칠러 흐름과 배분 흐름을 분리합니다. 그 결과 칠러 작동이 안정적이며 변화하는 부하에서 제어가 개선됩니다. 소규모 시스템에서는 단일 펌프 루프가 잘 작동하며 비용을 절감할 수 있습니다.

컨트롤러는 칠러를 빌딩 자동화 시스템에 연결합니다. 설정값 재설정, 선행/후행 시퀀싱, 고장 감지는 플랜트가 변화하는 부하에 대응하도록 돕습니다. 예를 들어, 어깨 계절 동안 냉수 온도를 낮추면 에너지를 절약하면서도 쾌적함을 유지할 수 있습니다.

통합에는 유지보수 현실도 포함됩니다. 수질이 중요합니다. 스케일과 부식은 열전달을 줄이고 전력 사용을 증가시킵니다. 수냉식 칠러용 냉각탑은 정기적인 처리와 점검이 필요합니다. 공랭식 칠러는 공기 흐름이 확보되고 계절별 팬 점검이 필요합니다.

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HVAC에서 칠러의 종류

공랭식 칠러

공랭식 칠러는 열을 직접 외부 공기로 방출합니다. 일반적으로 건물 옥상이나 옆에 설치됩니다. 팬이 외부 공기를 응축기 코일 위로 이동시킵니다. 냉각탑이나 응축수 루프가 없기 때문에 설치가 더 쉽습니다.

중규모 건물이나 물 접근이 제한된 경우에 적합합니다. 단점은 매우 더운 기후에서 효율이 낮고 설치 장소에서 소음이 더 크다는 점입니다.

수냉식 칠러

수냉식 칠러는 냉각탑에 공급되는 응축수 루프를 통해 열을 방출합니다. 냉각탑은 증발을 통해 열을 배출하며, 수냉식 칠러의 효율을 높입니다. 이러한 장치는 병원, 쇼핑몰, 고층 건물 등 냉각 부하가 크고 안정적인 곳에서 일반적입니다.

탑, 펌프, 수처리와 같은 추가 설비가 필요합니다. 비용이 증가하지만, 에너지 요금 절감과 더 조용한 작동으로 종종 그만한 가치가 있습니다.

흡수식 칠러

흡수식 칠러는 냉매를 이동시키기 위해 기계식 압축기 대신 열을 사용합니다. 증기, 온수 또는 직접 가열 가스로 작동합니다. 기계 내부에서 흡수 용액이 냉매 증기를 흡수하고 가열될 때 방출합니다.

이러한 칠러는 폐열이 사용 가능하거나 전기가 비싼 곳에서 유용합니다. 전력 소모는 적지만, 기계식 칠러에 비해 성능 계수가 낮습니다. 흡수식 시스템은 열병합 발전소나 산업 현장에서 볼 수 있습니다.

결론

HVAC에서 적절한 칠러를 선택한다는 것은 부하 프로필, 기후, 공과금 비용 및 유지보수 능력을 고려하는 것을 의미합니다. 공랭식 칠러는 설치가 간단합니다. 수냉식 칠러는 대형 플랜트에서 효율성이 뛰어납니다. 흡수식 칠러는 이미 열에너지가 존재할 때 적합합니다.

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