냉동공조 성능분석 계측시스템의 세계적인 선두주자이자 스웨덴에 본사를 둔 ClimaCheck의 국내 대리점인 더하임엔지니어링(대표 박상진)이 현장에 설치된 냉동공조기기의 성능저하 원인을 분석하고 최적화 방안을 공유했다.
현재 국내 많은 현장에서 냉동기 및 공조설비(히트펌프·시스템에어컨 포함)의 운전은 실무자가 운전조건에 따른 온도·압력·전력 등 데이터를 기준으로 경험에 의해 관리하거나 좀 더 개선한다면 유량계를 설치해 성적계수(COP) 정도를 알 수 있는 수준에 머무르고 있다.
기본적으로 냉동기의 운전은 외기온도(응축기 시스템 관련)와 부하조건(증발기 시스템 관련) 및 냉동기의 자체의 설계조건에 따라 COP와 효율이 변화하게 된다.
이에 따라 냉동기 성능과 효율 및 비정상적인 운전상태를 직접 확인할 수 있다면 성능과 효율이 저하된 부분을 즉각 조치함으로써 설비의 안정적인 운전과 성능과 효율을 최적화할 수 있다. 이를 통해 낭비에너지를 절감함으로써 지구온난화의 원인이 되는 CO₂ 방출을 억제할 수 있다.
더하임엔지니어링은 냉동공조설비 성능 및 효율진단과 모니터링분야의 세계적인 첨단 시스템인 ClimaCheck online을 적용, 시스템효율(SEI: System Efficiency Index) 도입 및 하위 시스템 효율을 분석했다.
지난 2016년 9월과 2021년 8월 히트펌프 설비에 ClimaCheck oniline 시스템을 설치해 각 시점을 상호비교했다.
ClimaCheck online 설치시점인 2016년 9월 회로A(내부회로)는 정상상태로 운전되고 있었으나 회로B(외부회로)는 과충진 상태로 응축기 효율이 저하되고 SEI 지수도 저하된 상태였다.
2021년 8월에 와서는 A회로는 2016년 설치 시와 거의 동일하게 지금까지 운전되고 있는 반면 B회로의 압축기의 효율은 설치 시보다 상당히 저하(70.8% -> 59.8%)된 것을 알 수 있었다. A회로는 현재 운전성능이 정격과 유사하나 B회로는 전력을 많이 소모하고 성능은 크게 저하됐다.
B회로의 이력을 따져본 결과 2017년 1월 주기적으로 과열도가 낮아져 액 압축 현상이 발생했고 액 냉매가 압축기로 들어가면 윤활유의 윤활 성능 저하 및 압축기의 손상이 예상됐다. 2018년 12월에는 팽창밸브의 진동에 의해 과열도가 낮아져 액 압축 의심현상이 발생했다. 2019년 1월에는 부족충진에 의한 플래쉬 가스 발생 및 이에 의한 팽창밸브 진동과 이에 따른 액 압축이 발생, 2020년 8월 운전상태는 정상이나 B회로 압축기 효율은 저하돼 기기성능이 저하됐다.
이번 비교시험에서 살펴본 바와 같이 히트펌프 운전 중 이상신호 발생 시 즉시 조치해 설비를 효율적으로 최적화 운전시키고 예측정비를 통한 효율적 관리를 실시, 수명을 연장해 사용할 수 있으며 낭비에너지를 제거해 에너지를 절감, 온난화의 원인이 되는 CO₂ 발생을 저감할 수 있다.
더하임엔지니어링의 관계자는 “ClimaCheck online 시스템은 냉동공조설비의 성능과 효율을 사물인터넷(IoT)을 활용, 원격진단 감시해 성능과 효율 및 운전 상태가 이상이 예상되는 경우 사전에 경보하고 신호를 전송해 해당 되는 부분을 조치하게 해 성능과 효율을 개선함으로써 에너지를 절감하는 시스템”이라고 설명했다.
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