에어컨 - 냉방원리

 냉매란 무엇일까요? 예를 들어 몸에 알코올을 바르면 시원한데 이는 액체인 알코올이 사람 체온에 의해 열을 흡수하면서 기체로 증발이 되는데 사람은 열을 빼앗겼기 때문에 시원하다고 느끼는 것입니다. 그러나 알코올 입장에서는 열을 흡수한 것입니다. 자 마찬가지로 에어컨은 냉매라는 매체를 이용해서 더운 열을 흡수하는 것입니다. 에어컨 냉매는 대부분 R-22 단일냉매와 친환경 냉매인 R-410이 사용되는데 제품에 따라 정해진 냉매가 있으며 압력은 R-410이 R-22보다 1.6배 정도 더 높습니다. 냉매는 배관을 통해 흐르는데 동배관 또는 알루미늄 코팅배관이 사용되고 있으며 배관을 지나는 냉매는 압력이 존재하는데 이때 적정압력이 잘 유지되어야 찬바람이 잘 나올 수 있는 것입니다. 정리해보면 냉매는 사람의 피 즉 혈액과 같이  중요하고 혈액형처럼 냉매도 R-22, R-410A가 있으며 냉매는 압력, 사람으로 말하면 정상 혈압이 있듯이 적정한 압력이 유지되어야 정상동작을 할 수 있는 것입니다.

 냉매가 흐르면 4가지 행정을 통해 찬바람이 나오는데 이것이 냉방의 원리입니다. 그럼 R-22를 사용하는 벽걸이 에어컨의 냉매 순환도를 예시로 살펴보겠습니다. 먼저 펌핑을 하는 콤프의 냉매는 80~100도 약 20km정도의 고온고압의 기체로 투출이 됩니다. 콤프는 사람의 심장과 같은 역할을 하는 것이죠. 이 냉매는 응축기로 가는데 실외기 팬 회전에 의해 기체냉매가 열을 뿜어내면서 약 40도 정도의 상온 고압의 액체냉매로 상태변화가 일어나게 됩니다. 그래서 실외기에는 더운 바람이 나오는 것이죠. 이렇게 응축기를 통해 액체가 된 냉매는 증발기에서 충분히 열을 흡수할 수 있도록 압력을 떨어뜨리기 위해서 작은 배관을 지나는 교축, 즉 감압장치를 지나면서 압력은 4~6km정도, 온도는 약 5도까지 내려가게 됩니다. 아주 차가운 액체냉매가 되는 것이죠. 이 냉매는 증발기로 들어가는데 실외기 팬 회전에 의해서 더운 열이 들어오면서 냉매가 그 열을 빼앗습니다. 그래서 에어컨 앞에는 차가운 바람이 나오게 되는 겁니다. 열 흡수로 약 10~12도 정도 증발된 기체냉매는 다시 콤프로 들어가게 되는 것이죠. 이렇게 압축, 응축, 감압, 증발 4가지 단계를 순환하는 것 이것을 바로 냉방사이클이라고 합니다. 지금까지는 정해진 속도로만 운전하는 정속형을 설명했다면 속도를 가변하는 제품의 감압장치는 냉매의 양을 제어하는 전동변이 사용됩니다. 또한 멀티형 시스템에어컨 실외기에도 사용되어 냉매의 흐름을 제어하기도 합니다. 온도, 압력, 어떤 관계가 있을까요? 온도와 압력은 비례한다를 기억할 필요가 있습니다. 온도가 오르면 압력이 오르고 압력이 오르면 부하가 커지니 전류가 오르고 전류가 오르면 전력이 오른다. 상당히 많이 사용되는 내용입니다. 예를들면 실외기 주변의 온도가 높으면 열방출이 잘 안되면서 응축이 잘 안되니까 압력이 올라가고 적정압력을 벗어나면서 냉방이 약해지고 심하면 과부하로 보호제어회로에 의해서 자동으로 꺼지게 됩니다. 히트펌프란 냉방사이클을 역으로 돌려서 난방을 하는 것으로 이 4way valve가 신호등역할을 하면서 콤프에서 나온 뜨거운 냉매를 냉방할 때는 실외 열교환기로 보내고 난방일 때는 실내 열교환기로 보내는 역할을 합니다. 결국 냉난방기 제품을 말하는 것이죠. 냉방일때는 실내기에서 물이 나왔는데 반대로 돌리니까 난방일 때는 실외기에서 물이 나오겠죠? 그런데 겨울이니까 그 물이 얼겠죠. 그래서 난방을 할 때는 실외기에 하얗게 성애가 생기고 두꺼워지면 얼음이 됩니다. 그러나 얼음이 많으면 열교환이 잘 안되므로 녹여야 됩니다.

여름철에는 실내기 바람에서 물이 맺힌다.

겨울철에는 실외기에 물이 맺힌다.

 이렇게 실외기의 성에를 제거해 주는 기능을 제상이라고 합니다. 제상시간은 약 5분에서 최대 15분정도인데 이때 난방이 잘 안 되는 것 같고 바람이 안나올 때도 있고 해서 사용자는 운전을 껐다 다시 키게 되는데 이런 상황이 자주 반복되다보면 얼음이 더 두꺼워져서 결국 제상이 더 자주 진입하면 결국에는 난방이 안되는 상황이 발생될 수 있습니다. 제상은 사용자의 기능이 아닌 센서 회로에 의해 제어되는 것으로 연속사용시간이나 주변의 온도, 습도에 의해 자동으로 진입, 해제가 되는 제품의 기능입니다. 자 히트펌프를 정리해보면 냉방을 반대로 돌려 난방하는 것이다. 그러니 난방할 때도 실외기가 돌아간다. 냉방과 역할이 바뀐 것이니 실외기에서 물이 나오고 온도 때문에 얼음이 된다. 두꺼워지면 난방이 안되니 녹인다. 이걸 제상이라고 합니다. 얼음이 녹으니 실외기 바닥에 물이 흐를 수 있고 특히 습도가 높은 환경일때는 실외기에서 수증기가 올라올 수 있습니다.