이것 저것

더블 열교환기(판형+로터리)의 효과

G 정광호 16 284 10.04 19:27
더운날씨가 엊그제 같은대 제법 쌀쌀한 날씨가 되었습니다.
올해 여름에 설치한 제습로터를 그냥 정지시키기에는 너무 아까워 프리히팅의 개념으로 사용해 보았습니다.
영하의 날씨에 테스트해봐야겠지만 정압손실을 줄이고자 두께를 75mm로 제작한 로터만으로 생각보다 큰 효과를 얻을 수 있었습니다
외부온도 13도가 판형열교환기에서 배출되는 19도와 열교환하여 17.5도가 됩니다. 그리고 17.5도는 리턴에어인 25.5도와 열교환하여 24도로 서플라이됩니다
개인적으로 프리히터로 지열교환기가 있지만 이번겨울에  제습로터가 영하 몇도까지 프리히터의 역할을 할 수 있는지 확인 후 다시 올리겠습니다~
효율이 올라가긴하지만 젠더의 판형열교환기의 효율이 워낙높아 열효율상으로는 사실 큰 의미가 없을 것 같기도 합니다. 다만 효율이 높은 판형열교환기의 결빙을 방지하는 프리히터의 개념으로 사용시 열교환 후의 폐열을 활용하기에  에너지소모를 최소화할 수 있지않을까 상상해봅니다~^^

Comments

M 관리자 10.05 10:05
ㅋ 글쿤요.
그래도 삼차열교환은 도전하지 마시어요.^^
3 HVAC 10.05 17:24
프리히터란게 국내는 400와트 이상, 유럽산은 170와트 정도.
작동은 -10도 이하의 외기
이둘의 목적은 다소 차이가 있는데, 유럽산은 열교환기가 직접적인 너무 차가운 외기와의 접촉으로 데미지를 입을수 있기에 보호 차원에서 옵션이고
국내산의 프리 히터의 목적은 겨울철 결로방지를 위한 설치라고 하죠.

열교환기 효율이 높으면 결로가 생기는 조건 자체가되기 어렵죠.
이에 반해 효율이 떨어지는 환기장치는 겨울에 환기를 가동하면 춥고... 열교환기 내부에 습기와 곰팡이가 생기는 거겠죠.
그래서 열교환기의 효율은 대단히 중요하죠. 효율 애기가 나와서 떠들고 가봅니다.
저도 삼차 열교환기 도전은 말리고 싶네요!
G 정광호 10.05 20:28
ㅎㅎ 넵~ 관리자님 HVAC님 조언 감사드립니다.
삼차열교환기는 하지말아야죠 ^^; ㅎㅎㅎ
4 홍도영 10.05 22:10
열교환기 효율이 높으면 결로가 생기는 조건이 더 높아지는 것으로 알고 있는데 아닌가요?
G 정광호 10.06 15:00
제가 알기로는 판형열교환기에 결로와 결빙이 생기는 부분은 RA로 유입되는 고온다습한 공기가 열교환하면서 온도가 하강하며 이슬점 밑으로 내려가 발생하는 것으로 알고 있습니다. 로터리 타입의 열교환기는 회전에 따라 급기와 배기가 교차되며 열소자가 열을 흡수하는 방식이어서 결빙으로부터 조금 더 자유로운 것으로 알고 있습니다. 판형 열교환기의 OA온도가 RA의 노점온도 밑으로 떨어진다면 결로는 피할 수 없는 것이 아닐까 싶습니다.
3 HVAC 10.06 17:49
OA 온도가 Ra의 노점와의 일대일 비교는 열교환 구조를 이해하면 맞진 않습니다. 왜냐면 -10도의 외기와 25도의 RA 가 열교환기 어디에도 열교환되진 않죠?? -10도의 외기가 점점 에너지를 전달받아 90%라면 21.5도 정도로 급기가 되는 거겠죠. 따라서 말씀대로 효율이 높으면 높을수록 결로 조건에선 멀어진다는 의미가 되는 거죠. 이그림이면 쉬운 예가 될것 같습니다.

저도 데시칸트 휠같은 또다른 열교환기도 넣고 싶긴합니다만, 문제는 경제성인것 같네요. 또 실용성을 가지려면 공간도 최소한으로 고려해야 하는데요. 만일 데시칸트와 실라카겔 필터가 흡습성이 같다면 저는 일단은 실리카겔에 관심이 갈것 같습니다. 일반 실리카겔은 복원에 문제가 있어 개발된 시스템이 데시칸트로 이해가 되기에 결국은 제자리로 보이긴 합니다.

홍도영님 말씀이 맞으나 표현이 ‘열교환기 효율이 높으면 결로가 생기는 조건에서 더 멀어진다’ 가 좀더 정확하지 않나 싶네요..
G 정광호 10.06 18:43
설명 감사드립니다. HVAC님.
 EA의 온도가 RA의 노점 밑으로 떨어졌을때 결로가 생기는 것이라고 한다면 맡는 표현일까요? 열교환기의 효율이 높아져서 고온다습한 실내공기가 외부에서 유입되는 저온건조한 공기에 열을 전달하면서
자신의 온도가 떨어져서 결로현상이 생기는 것이라면 맞는 것인지 궁금합니다.
4 홍도영 10.06 19:09
HVAC님! 그래프에서 조건변화를 잘못 설정하신듯 하니 검토 부탁드립니다.
G 정광호 10.06 20:10
제가 여쭤보는 걸 그래프로 그리면 대충 이런 것 같습니다. 이렇게 생각해도 되는지 궁금합니다.
G 정광호 10.06 20:12
죄송합니다. 그림이 돌아갔습니다.
4 홍도영 10.06 21:02
예, 맞습니다. 그래서 열교환 성능이 높을수록 이런 위험이 더 커지는 것이라고 표현을 하는 것이구요. 아니면 다른표현으로 효율이 높을수록 프리히터를 가동해야 하는 외기의 기준온도가 더 올라가는 것이구요. 저도 그리 알고 있었는데 표현의 차이인지는 모르겠지만 HVAC님이 다른 말씀을 하시기에.....
3 HVAC 10.07 10:25
제가 의도한 바는 국내는 전열(말은 그렇습니다) 을 선호하는 경향이라 전열을 표현한것입니다. 전열일 경우 습공기선도에선 실외와 실내가 서로 거의 직선에서 SA 조건이 결정되는것이죠. 분명 둘의 조건이 서로 같은 직선은 아닙니다. 아시겠지만 경로가 살짝 다르니. 허나 편의상 공조기의 믹싱 조건처럼 직선에 놓고 일반적으로 해석을 합니다.

제가 90%, 50% 열교환기 효율을 설명하고져 했습니다. 90% 열교환기는 SA 가 결로 조건에 있질 않습니다. 그러나 50% 열교환기는 SA 가 열교환 후에도 결로 상태에 근접해있어  1. 다시 추가해야 할 난방 에너지 2.실내 습도에 영향을 미칠수 있는 위험성 . 이 두가지가 좋지 않다고 말씀드린겁니다.
3 HVAC 10.07 11:16
정광호님의 습공기선도는 전열이 아닌 현열일때의 그래프입니다. 얘기가 나와서 첨언할까 합니다만 현열일 경우는 프리히터가 설사 효율이 낮아도 (내부 결로 방지용) 필요가 없긴 합니다. 정광호님 그림에서의 OA 가 열교환후  SA 가 되는 거지요.
현열 열교환기는 대략 수평으로 열교환합니다. 지금 그리신 그림처럼요. 결로 조건과는 거리가 멀죠. 따라서 현열은 결로 방지용 프리히터가 필요없습니다. 그래서 유럽의 장비는 열교환기 데미지 방지를 위한 프리히터만을 얘기합니다. -10도까진 관계없습니다.

우리나라는 이유는 모르겠지만 전열 전열 합니다. 그러나 어설픈 전열은 화가 될수 있습니다. 국내 아파트의 열교환기 단가는 20-30만원 입니다. 열교환기는 단가 2만원 이하입니다. 재질은 펄프 (종이) 로 보시면 됩니다. 습도를 흡수,방출한다는게 종이 재질이 원가 갑이겠죠. 원칙적으로 공기의 흐름은 RA->EA, OA->SA 는 경로가 다릅니다. 현열이던 전열이든 동일한 메카니즘이지요.
어설픈 전열은 RA->EA 경로의 곰팡이가 담넘어 OA->SA 경로까지 번지게 됩니다.
또 종이 재질이기에 젖다젖다 열교환기 함몰이 생기기도 합니다. ‘조해현상’ 이라고 하는데요.
일부 업체의 전열 로터리 방식은 이런 단점을 보완해서 나온것입니다. 처음은 빌딩용으로 개발되어 지금도 많이 쓰이고 있는 방식이고 이걸 가정용으로 축소시킨 게 이런 방식의 전열교환기입니다.
고정식 저급 전열교환기는 종이류의 열교환기가 재생이 어렵죠. 로터리 방식은 연속으로 회전을 하므로
한편에선 재생이 이루어집니다.

그러나 이런 방식의 열교환기도 치명적인 단점이 있는데요. 그건 중간 회전자가 있으므로 OA->SA와 RA->EA 의 이 두경로 사이의 기밀이 이루어 지기 어렵다는 점입니다. 처음 이런 로터리 방식이 사무실용으로 개발된점이 이런 이유입니다. 사무실은 가정과는 다르게 조리등의 부하가 없어 냄새가 다시 유입되는 설계조건은 없는 겁니다.

프리히터가 전열, 특히 어설픈 전열에 필수적인 이유는 바로 이 그래프입니다. 효율이 50% 라면 결로 조건에 붙어 있습니다. 90% 라면 멀리 떨어지게 됩니다. 효율이 낮은 열교환기의 결로는 이 효율 그대로라면 히터로 수평이동 (현열 취득) 한후 열교환이 되어야 결로 조건에서 멀어지게 되겠죠...
국내 기준 프리히터는 400와트 입니다.

효율이 낮아 생기는 결로조건 에서 탈피하고자 더 큰 에너지를 쓰는 대단히 불합리한 결정을 한다고 보여 집니다.
저 효율의 열교환기를 개선하는게 보다 나은 방법입니다. 효율이 높으면 여름에도 에너지 절약이 되겠죠.
G 정광호 10.07 22:23
바쁘실텐대 구체적인 조언과 지도 감사드립니다. 전열교환기의 전열이 현열과 잠열을 합친 의미인줄 알았습니다. 회전식 로터리 타입을 전열교환기라고 하는군요^^; 고정식 판형열교환기는 현열교환기이구요. 역시 용어는 늘 헷갈리네요.
 개인적인 의견이지만 로터리타입을 사용할경우 EA와 OA쪽의 내부 압력이 음압이면 동등한 음압 양압이면 동등한 양압이라면(물론같을수는 없겠지만요^^) 누기율을 최소화할 수 있지 않을까 상상해봅니다.
 제가 사용중인 제습로터 카셋트는 시험성적서상 누기율이 2%정도로 회전자주변에 패킹이 꽤 기밀하게 되어 있었습니다. 실질적으로 허니콤 내부의 EA가 회전하면서 OA와 믹싱되는 정도의 극소량이어서 (실제로 확인하지는 못하였습니다) 아직까지는 가정용으로 사용함에 불편하진 않는 정도입니다^^ 물론 가격은 아직 가정용이 아닌 것 같습니다 ㅠㅠ
4 홍도영 10.08 02:04
결로라는 것을 두고 서로 다른 관점에서 바라본 것이 차이군요. 맞습니다. 저는 기계보호를 먼저 고려했습니다.

저는 실내로 유입되는 공기 (SUP)가 결로 경계까지 간다는 것을 전혀 고려하지를 않았습니다. 이유는 간단한데요. 그렇게 낮은 온도에 높은 상대습도를 그대로 실내로 급기하지를 않기에 그렇습니다. 기본으로 깔고 가는 것이기에 또 그런 50 %의 열회수 장치를 사용하지도 않기에.... 50 %  열회수라면 그리고 그래서 그런 위험을 줄이기 위해 프리히터를 설치한다? 여하튼 이해를 했습니다. 부족한 열교환을 백열전구가 도와주는듯한 느낌이군요.

하지만 그럼에도 불구하고 계산을 해보면 열회수가 50 %이고 습기회수도 50 %라고 본다고 할지라도 외기가 -10도에서 75 % 상대습도, 실내의 배기 (ETA: Extract air 혹은 RA로 표현)가 25도에 50 %로 본다면 급기는 7.5도에 상대습도는 82 %에 불과합니다. 결로까지갈 조건은 아닙니다만, 그럼에도 위험방향으로 향하기에 말씀하신 의미는 이해를 했습니다. 아마도...... 25도의 50 % 실내공기가 유입되는 7.5도의 SUP와 만나면서 발생하는 결로도 염두해 두시고 하시는 말씀이신가요? 그런이유에서 프리필터를 설치해야 한다! 물론 열회수 성능이 떨어지는 기계라면 에너지 소비가 적은 그런 프리히터 시스템을 사용해야 겠군요. 초기 프리히터가 공장 생산되지 않았을때 배관안에 100W 백열구를 설치하는 사례가 있었죠. 아주 간단하면서 경제적인......
SUP에 생기는 결로의 위험은 공기조화기의 폐열회수가 최소 70 % 이상이라면 일반적인 주거환경에서는 발생하지 않는 문제라고 보면 될 것 같습니다. 물론 현장에서는 그 이하도 있겠지요? 그런 위험군이라면 전열교환기의 사용을 제한하는 것도 방법이 되겠네요. 아니면 배기의 (ETA) 일부공기를 유입되는 외기 ODA에 섞는 것도 방법이 되겠네요. 신선한 공기가 아니라는 것이 단점이기는 하지만 쾌적범위를 벗어나는 것이 아니라면 엄청난 에너지 투입보다는 훨 효율적인 안이 아니까 생각해 봅니다.

제가 언급드린 결로나 결빙의 문제는 그 반대편에 있었습니다. 즉, 열교환을 하고 외부로 배출되는
그 경계의 공기에 발생하는 문제 EHA (Exhaust air) 쪽이죠. EHA쪽의 결빙위험은 열회수 성능이 높을수록 증가하기에......

그리고 기계성능이 문제가 있더라도 원리면에서는 저는 한국에서는 전열교환기가 맞다고 봅니다. 이는 여름이건 겨울이건 장점이 되더군요. 여름에는 절대습도가 줄어들어서 실내로 유입이 되고 겨울에는 건조한 공기에 수증기를 더해서 들어오니 한국기후에는 유익이 더 많은 합당한 원리라고 봅니다.

전열교환기는 현열과 잠열이 합친게 맞습니다. 또 로터리 방식도 있고 판형도 방식의 전열교환기도 있습니다. 열교환소자만 바꾸면 현열과 전열이 모두 가능합니다.
G 정광호 10.08 08:44
친절한 설명 감사드립니다. 알고는 있었지만 매번 제 무지에 경종을 울리게 됩니다. 한국에도 이런 멋진 과학자분들이 이렇게 많다는 사실을 더 많은 사람들이 알지못한다는 것이 아쉬울 뿐이네요.^^