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인버터 에어컨을 쓰면 전기세 절약이 될까?

4 HVAC 4 36,002 2016.09.04 12:45









지긋지긋했던 여름이 지난듯 하니 날라오는 전기셰 고지세를 보면 한숨이 나온다. 뉴스에서 한참 떠들더니만
이제 까인 요금인가 한다. 작년 대비 사용한 킬로 수가170프로 늘었다
..
대신 사무실은 작년 대비 60프로이다.. 집은 에어컨, 사무실은 복사공조
.

아무튼 위 질문의 결론은 예스이다
.
우리가 사용하는 전기는 60 헤르쯔(일분에 60번의 주파수 변환기 생김) 의 교류 전원이다. 전동기 또는 압축기는 교류전원의 주파수 (즉 헤르쯔
)
를 기초로 회전수가 정해진다고 볼수 있다. 혹시나 아실분이 있으실진 모르겠지만 모든 교류 모터는 이런 헤르쯔를 기반으로 하고

다시 알피엠이 정해진다 즉 2극 보터면 3600 4극이면 1800 8극이면 900번 정도의 회전수가 정해지고 이에 따라 유체의 이송량이 정해지는 것이다
.
만일 에어컨의 압축기가 2극이라면 (혹시 수리할때 자세히 볼일이 있을지는 모르지만) 일분에 3600번의 속도로 냉매를 압축하게 된다는 얘기이다
.
모른 회전 구동체의 원리는 위와 같다
.
그런데 기술이 발달되면서 이 압축기가 교류전원이 아닌 직류전원을 사용한 압축기가 개발 되기에 이르렀다. 즉 압축기의 회전수를 변화할수 있는

시스템의 설게가 가능해진것이다. 최근의 일이 아니다. 우리나라에 L사에서 일본 가전사의 압축기를 주문자 생산방식으로 도입하면서

본격적으로 우리나라로의 도입이 시작된 것이다
.

보통 질문을 한다, 압축기가 인버터압축기이면 전기료가 절약이 되냐고
??
정답은 맞다. 우리나라도 그렇지만 국제인증에서 동일한 조건하에서의 성능을 평가하게 했다. 유럽은 EUROVENT  란 기관이 있고

미국은 AHRI란 인증기관이 있다. 선진 시장의 특징은 규제가 있는듯 없다는 데 있다. 이말은 유럽 시장에 국내 에어컨사가 진출을 하려면

유로밴트란 인증을 반드시 취득해야 하는건 아니다. CEEN이란 걸출한 규격이 있어 이것들만은 꼭 기준에 맞춰야 한다
.
그러면 이 유로밴트는 소비자의 선택 기준인것이다. 카다록의 성능이 유로밴트에서 인증을 받았냐 아니냐는 이 성능을 누가 보증을 하느냐의

차이인것이다. 유럽에서의 성능 인증은 굉장히 박하다고 할 수 있다. 매년 성능시험을 하고 인증된 효율을 기재하게 되어 있다
.
우스운 얘기지만 카다록 기준의 성능은 국내 메이커가 최고라고 한다.. 씁쓸한 얘기지만
..

다시 인버터로 돌아와서 칠러이던 히트펌프이던 정해진 동일한 조건에서 모든 제조사는 테스트를 하게 된다. 여기에 눈가림은 통하지 않는다
.
유럽이던 미국이던 성능표를 잘 보면 두가지가 있다. 100% 부하일때와 부분 부하일때, 100% 부하조건이란 에어컨이면 실내 온도 26, 외기온도

32
도 습구온도 28.. 뭐 이런 식의 동일한 기준인것이다. 인버터 구동 압축기는 100% 부하시는 일반 압축기와 동일하다
.
실제적인 효율의 차이는 외기가 지금 계절처럼 32도 보다 낮아지는 조건이 변하면 다이나믹하게 소비전력은 줄어든다는 점이다
.
약간의 차이는 있지만 회전수와 소비전력의 비례는 삼제곱이다. 이 말인즉 외기온도가 떨어지던 실내 온도가 설정온도에 맞춰지던

회전수가 반이 줄어들면 압축기의 소비전력은 100% 회전수일때 보다 1/8 이 된다
.
여기서 좀더 구체적으로 들어가자면 일부 제조사에선 인버터만을 강조하나 정확히는 팽창밸브, 실외기 팬, 실내기팬 (히트펌프 칠러라면 펌프)까지

인버터 기술이 적용되어야 원할한 성능, 절약된 전기료를 보장한다는 점이다
...

만일 압축기가 인버터인지 모르겠다면 바로 마당에 나가 돌고 있는 실외기가 정지할때 확 꺼지지 않고 회전수 차이를 보이다가 꺼지는게

인버터 압축기 인것이다. 이 슬슬 운전 되는 시간이 길면 길수록 기술력이 우수한 설계라고 볼 수 있다.

 

 

효율이란?

에어컨의 능력의 단위는 시간당 kcal, kw, btu 등 다양하게 표현될수 있다. 각 단위는 서로 호환된다.

이것은 우리나라 에어컨의 효율등급표이다.

 등급표1.PNG




냉방능력이 2.3kw


우측의 표를 잘보면 소비전력이 있다. 615w 0.615kw


이 둘을 나눈게 효율이 된다. 외국에선 EER 이라고 표시한다.


다음은 유럽산 에어컨의 성능표시이다.

eer1.png



기재하는 내용이 사뭇 틀리다. 제일 큰 차이는 어느 규격대로 테스트되었냐는게 국산은 없다. 굳히 따진다면 국산의 KS 기준은 KSC9306 이다.


실내 조건은 27, 실외기 온도는 35도 이다.. KSC 도 이점은 같다.


 


SEER 이란 것도 있다. SEER 은 물론 국내 표시는 없다.


SEER 은 우리가 에어컨을 항상 35도 기준으로 운전을 하진 않는다. 이런 변화하는 온도조건에 따라 실질적인 효율을 구해놓은게 바로 SEER 인것이다.


SEER 앞의 S SEASONAL 의 약자이다.



ESR2.PNG




위표를 보면 SEER 앞에 또 E 가 있다… 이 E 는 유럽을 의미한다. SEER 100%, 75% 50% 25% 부하 조건일때의 운전전류를 측정해서 가중치를 달리 준값의 평균치이다.


아무리 더운 여름도 새벽녁은 부하가 작다. 이때는 운전전류가 줄어들게 된다.


즉 연간 100시간을 가동한다면 ESEER 100% 3시간 운전한다고 보는것이다. 이것이 바로 부분부하 효율인것이다. 100% 때 부하는 3.7인데


SEER (부분 부하) 6.5 가 되는 게 보일 것이다.


 


갸우뚱할 부분이 있다. 우리네 생활습관을 보면 에어컨을 하루 종일 켜두지는 않는다. 한낮에 한참 피크때 참다참다 켜게 된다.


이경우는 소비전력은 외부온도가 35도면 100부하 기준, 30도이면 75%의 부하기준의 소비전력이 되는것이다.


외부온도가 20도일때도 가중치가 23%나 된다… 가정집은 아니지만 중앙공조의 건물은 20도에서도 에어컨을 가동할 필요가 있다… (팩트! 내가 그렇다.. 사무실이라서 난방 부하가 많다)


 


이 부분 부하는 미국 유럽은 반드시 표시해야 하지만 국내 기준은 강제는 아니다.


 


아니 인버터 에어컨 애기하다 말고 뭔 소리냐 하겠지만 건물의 부하 (장수 부하가 아니다. 영어로 load 라고 쓰고 실내 냉난방 필요량으로 이해하면 된다) 를 이해해야


인버터의 역할을 이해한다.  이렇듯 우리집 실내의 부하는 시시각각 재실인원, 외부공기 등등에 의해 수시로 변한다. 다이나믹하게 변화하진 않지만


우리가 알지 못하는 동안 조금씩 부하가 변하고 이에 에어컨은 반응을 하는 것이다.


자 그러면 이제부터 인버터의 역할에 대한 얘기이다.


인버터가 아닌 압축기는 정속형 (constant flow) 라고 한다.


이런 압축기는 부하에 대응하기 위해선 온오프를 반복해야만 한다.


 


Non inverter 는 일반 에어컨으로 보면 된다. On 되면 온도가 떨어지고 점선이 설정온도인데 설정온도를 맞춰도 일정온도까지는 온을 유지한다.


이는 dead band 라고 하고 설정온도에 + - 편차를 두는 것이다. 보통1도를 데드밴드로 설정되어져 있다.


 inverter_vs_non-inverter-1382765438597.jpg


인버터의 경우는 설정온도에 가까워지면 회전수를 줄이게 된다… 이건 PID 라고 하는 방식인데 얼핏보면 적분 방정식이 생각이 나게 한다.


 


오른쪽과 왼쪽의 압축기의 가동을 면적 계산해보면 차이가 나온다.. 얼핏봐도 왼쪽의 면적이 크다는 결론이다.


더욱이 앞서 얘기한 외부 조건이 다이나믹하게 변하지만 정속형 압축기는 온오프로 대응하기에 비효율적이된다.


모든 에어컨이 35 100% 능력으로만 운전한다면 정속형과 인터버는 차이가 없다 (오히려 인버터가 손해이지만)


그러나 외기온도와 실내부하가 변화하기에 부분부하에선 인버터가 현재 구현가능한 에어컨시스템에선 가장 합리적인 선택인것이다.


 


지금까진 에어컨을 두고 말씀을 드렸지만 이것이 냉수 온수를 생산하는 히트펌프칠러는 또 다른 얘기가 나온다…


 


 


일단 여기까지로 인버터 에어컨의 전기료 절감 효과의 이유에 대한 얘기는 마치도록 합니다.


 



Comments

M 관리자 2016.09.05 07:12
하한 운전도 알려주셔요..
부분 부하가 전체 부하의 몇% 이상일 때만 유효하다.... 고 하는...
1 이장희 2016.09.06 14:56
최근 ifree님께서 쉽게 글을 적어주셔서 내심 좋아했는데,
HVAC님 글이 나날이 난해해지고 있어서 결국엔 제자리네요 ㅡㅡ;;
그래도 이해될 때까지 몇번 더 읽겠습니다~!!!
4 HVAC 2016.09.06 19:48
헐 저는 아이프리님글이 몇배 어렵다 느꼈는데
반성해야지요 ㅎ
G 쎄미 2017.07.22 20:08
아하 인버터 에어컨이 이런 거였군요. 무조건 인버터를 사야겠어요.