냉방설비(2)_냉방배관 계통/냉수펌프/냉각수펌프/냉각탑

냉동설비의 기본적인 사이클을 전편에서 보았습니다.
이번에는 공장이나 대형 공간이 있는 장소에 설치하는 터보냉동기의 배관 계통을 알아보겠습니다.

공조실내에 냉방 배관 계통에 설치된 주요 장비를 살펴보겠습니다.
냉동기가 설치되어있고 그에 수반되는 냉각탑 그리고 기능실 냉방을 위한 공조기가 설치되어 있습니다.
냉수와 냉각수 순환을 위한 냉수펌프 및 냉각수펌프가 설치되어야 합니다.

 

냉방배관 계통도

위 냉방 배관 계통도를 보겠습니다.
냉동기에는 총 4개의 배관이 연결되어있는 것이 보입니다.
이렇게 대형의 시설물에는 냉동기 자체에는 냉매가 있고 배관을 통해 물을 공급하거나 배출하는 형태로 냉방을 실시합니다.

▶냉동기
터보냉동기를 예로 들었는데 냉동기 위쪽은 압축기이고 아래쪽 본체를 두 부분으로 나누면 위쪽이 응축기, 아래쪽은 증발기입니다.
냉동기에 의해 응축된 냉매와 냉동기 내부로 들어온 냉각수 배관의 열교환을 통해 배출되는 냉각수가 냉각탑으로 이동합니다.
또한 냉동기에 의해 증발돼 냉매와 냉동기 내부로 들어온 냉수 배관의 열교환을 통해 배출되는 냉수가 공조기의 코일로 이동합니다.
냉동기는 냉매의 온도를 낮추기 위해 열교환을 이용하여 공조기에 냉수를 공급하는 시스템입니다.
압축방식에 따라 왕복동형, 터보형, 스크류형 등이 있습니다.
대형건물의 경우 터보냉동기를 사용하는 이유가 저압으로 되어있어 안전하고 고압을 사용하는 경우 고압가스 안전관리자 선임 문제도 있습니다.

▶냉수펌프(냉수배관)
냉동기에 의해 냉각된 냉수를 냉수배관라인에 원활하게 순환하는 역할을 하는 펌프입니다.
냉동기로 일반적으로 12도씨의 냉수가 들어와 9도씨의 냉수로 열교환되어 이동됩니다.
펌프는 일반적으로 배관에 병렬로 2대를 설치합니다.
1대를 이용하고 다른 1대는 예비로 사용합니다.
한 대의 펌프만 지속적으로 사용하기보다 교번 운전하는 것이 유지관리상 좋습니다.

▶냉각수펌프(냉각수배관)
냉동기에 의해 열교환으로 얻어진 열을 외부로 배출하기 위해 냉각탑으로 냉각수를 이동 순환하는 역할을 하는 펌프입니다.
냉동기로 보통 32도의 냉각수가 인입되어 열교환을 통해 37도로 된 냉각수는 냉각탑으로 이동합니다.
냉각수 펌프도 냉각수 배관 라인에 병렬로 2대를 설치합니다.
냉수펌프와 마찬가지로 1대는 예비펌프입니다.
냉각수 배관라인은 밀폐계인 냉수 배관라인과는 달리 냉각탑으로 인해 개방계가 됩니다.
따라서 공기의 유입으로 인한 펌프의 효율 저하나 냉각수 순환 불량이 발생될 수 있습니다.
이런 경우 냉동기에 Water Suspension 알람이 발생되어 냉동기의 기동이 이루어지지 않습니다.

▶냉각탑(Cooling Tower)
냉각탑은 냉동기에 의해 열 교환되어 온도 상승한 냉각수를 외부 공기와 열교환하여 온도를 낮추어 다시 냉동기로 보내는 역할을 합니다.
개념상 열을 외부로 방출하는 역할을 합니다.

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냉각탑 구조

냉각탑 인입배관은 냉각탑 상부에 설치되어 자유 낙하합니다.
낙하되는 물을 송풍기로 공기를 공급하여 냉각시키는 시스템입니다.
냉각탑의 관리는 수위를 적정히 유지하는 것이 중요합니다.
수위 저하 시 냉각수 펌프로의 공기 유입으로 냉각수 순환이 월할 하게 이루어지지 않고 냉각수 온도가 상승하여 고압 경보 발생 우려도 있습니다.
따라서 시수 라인 밸브 개방상태를 확인하여 냉각탑 내 적정 수위가 유지될 수 있도록 해야 됩니다.

냉각탑 송풍기의 가동은 냉동기에 설정된 온도에서 연동하도록 되어있습니다.
설정온도 이상으로 냉각수 온도가 상승했는데 송풍기가 동작되지 않는다면 냉각수 온도가 상승하여 냉동기 고압 경보가 발생됩니다.
냉각탑 제어반은 동력 제어반 MCC에 별도로 설치되어 있는 경우가 많습니다.
냉동기 기동전 전원 공급 상태, 과전류 계전기 EOCR동작 여부 등을 확인하여 냉각탑 성능이 원활하게 이루어지도록 해야 합니다.
송풍기 전동기 모터 베어링 상태, 송풍기 베어링 상태, V-벨트 이상유무도 정기적으로 점검하여야 합니다.
냉각탑 오버플로우관이 너무 낮게 설치되어 있는 경우 상수도 요금이 증가되므로 적정 수면에 대한 오버플로우관 조정도 현장에 따라 필요합니다.

냉각탑에 대한 세부 구조 및 유지보수 방법은 다음 편에 별도로 설명하겠습니다.