폐열사용흡수식냉방

목차

1. 기존 자동차 냉방시스템

2. 극복방안 - 물/LiBr 흡수식 냉동기

3. 선박 보일러에의 흡수식 냉방기의 이용 가능성

4. KTX에서의 냉방기와 흡수식 냉방의 가능성

5. 기타 폐열을 이용하는 이용하여 흡수식 냉동 및 냉방 가능 분야

6. 흡수식 냉방이 응축식 냉방보다 효율적인 이유

7. 흡수식 냉방의 그 외 장점 및 단점

8. 결론

9. 참고문헌

본문내용

용하면 이 된다.
⑤ 은 =419.75-277.08=142.67KJ/Kg
⑥ 은 다음과 같다. =52.75KJ/Kg
⑦ 따라서 성능계수는 다음과 같다.
COP=
(2) KTX에서의 흡수식 냉방의 가능성
일반적으로 철도차량은 전기식 응축 냉난방장치를 부착하여 냉난방을 하고 있다. 압축식(응축) 냉동기에서는 구동에너지가 전기인 반면, 우리조가 구상하는 흡수식 냉동기에서는 구동에너지가 열이라는 것에서 근본적인 차이를 갖는다. 물론 흡수식 냉동기에서 용액펌프를 구동하기 위해서는 일이 필요하나 이 일은 압축기에 소요되는 일이나 재생기에 필요한 열에 비하여 대단히 작기 때문에 무시 할 수 있다.
철도라는 특수한 상황하에서 전기를 열로 바꾸어 흡수식 냉동기를 구동하는 것은 열역학적으로는 비효율적인 방법(에너지 변환: 화학에너지→열에너지→전기에너지→열에너지)이기 때문에 KTX와 같은 열차에서는 냉방기 연료를 싣고 직접 발화열을 사용하지 않는 이상 흡수식 냉동기는 적합하지 않다.
5. 기타 폐열을 이용하는 이용하여 흡수식 냉동 및 냉방 가능 분야
(1) 대규모 시설 :해양플랜트 - 가스발화열 사용
제철소 - 냉각수 및 복사열 사용
원자력 발전소 - 냉각수 사용
대형 선박 - 보일러의 증기열 사용
(2) 소규모 시설 : 가정용 태양열 온수 사용 - 하절기 버리는 폐온수 재사용(온수를 사용하지 않는 경우 보일러 폭발)
6. 흡수식 냉방이 응축식 냉방보다 효율적인 이유
응축식 냉방은 압축기를 사용하여 냉방효과를 내는데 이때는 전기 에너지가 들어간다. 이에 반해 흡수식 냉방은 재생기에 열을 공급하여 냉방효과를 낸다. 실제 예를 들어 계산하여 보면 다음과 같다.
소형 가솔린 발전기를 사용한다면 (신환 엔터프라이즈의 JM3100 모델 사용)
2800W의 출력을 내기위해 시간당 1.2L의 가솔린이 들어간다.
→
(가솔린 밀도=0.74g/cc=0.74kg/L)
8.4MJ/L=11.35MJ/kg (발전기 사용한 화학에너지-전기에너지 변환)
한편 가솔린을 발화시켜 얻는 열량은 gasoline LHV=43000KJ/kg=43MJ/kg이다.
따라서 발전기를 사용하여 에너지를 얻는 것과 직접 발화시켜 열로 얻는 것은
로써 약 3.8배의 효율 차이가 난다는 것을 알 수 있다.
결국 응축식 냉방보다 C.O.P가 흡수식 냉방 C.O.P보다 뛰어나지만 이는 에너지 변환효율을 무시한 것으로 그 차이가 3.8배 이상 차이가 나지 않는다면 흡수식 냉방보다는 근본적 효율은 떨어진다는 것을 알 수 있다.
7. 흡수식 냉방의 그 외 장점 및 단점
(1) 장점
구동에너지원의 다양성을 들 수 있다. 증기 압축식 시스템은 고급에너지인 전기를 동력원으로 사용하므로 운전비용이 비싼 반면 흡수식 시스템은 열을 사용하므로 에너지 활용성에 있어서 비교우위에 있다. 흡수식 시스템은 환경친화형 자연냉매를 사용하여 국제환경기준에 적합한 장점도 있으나 에너지 절감이라는 더 큰 이점이 있다. 주된 연료로는 LNG, LPG를 사용하며 경우에 따라 경유나 벙커C유를 사용할 수도 있다. 가스를 연료로 사용하기에 여름철 에너지 수급 불균형의 상당부분을 해소할 수 있으며 동일한 냉방부하에 대해서 전기를 사용하는 압축식 시스템에 비해 운전비용이 거의 절반에 불과할 정도로 에너지 절감효과가 뛰어나다. 또한 지역난방공사나 열병합발전소 등지에서 버려지는 폐열을 이용할 경우 에너지 재활용 효과가 있으며 이를 응용하여 대규모 지역 냉방 시스템을 구축할 수도 있다.
(2) 단점
물/LiBr 시스템의 가장 큰 단점은 결정화 문제이다. LiBr은 상온에서 고체 결정물질이기 때문에 용액의 농도가 상승하여 석출될 경우 관을 막거나 용액펌프의 임펠러를 손상시켜 전체 시스템이 다운될 위험이 있다. 따라서 시스템 운전중 결정이 생기지 않는 용액 농도 범위를 유지시켜 주는 것이 중요하다. 결정화 문제는 흡수식 시스템의 소형화에도 큰 장애가 된다. 소형시스템의 핵심은 흡수기와 응축기의 공냉화인데 이럴 경우 외기온도의 제어가 불가능하므로 결정화의 위험이 있다. 흡수기 냉각수 입구온도가 상승하면 전체적으로 용액의 농도가 상승하는 경향을 띠게 되는데 공냉화로 제작하여 외기온도가 높아지면 흡수기 출구에서 결정이 석출될 위험이 있다. 때문에 부득이 흡수식 시스템은 냉각수 온도제어가 용이한 수냉식을 지향한다.
8. 결론
석유에너지가 고갈됨에 따라 많은 선진국들이 대체에너지를 개발하기 위해 막대한 투자를 하고 있다. 그러나 현재 우리 주위에서 버려지는 에너지를 재사용하여 효율을 더욱 높이는 것이 현실적으로도 가능하고 환경오염 및 에너지 절약차원에서 더욱 바람직하다고 생각한다. 이번 프로젝트를 통하여 주위에 폐열을 사용하여 냉방을 할 수 있는 무궁무진한 분야가 있다는 것을 알 수 있었고 실제로 자동차와 선박에 적용해봄으로써 얼마나 자원상으로도 이득인지 알 수 있었다. 또한 응축식 냉방과 흡수식 냉방의 근본적에너지 변환을 비교해 보면서 흡수식냉방의 장점을 알 수 있었다.
9. 참고문헌
(1) http://222.113.35.36/%7Eair/gw/index.html 강원보건환경연구원
(2) http://www.carstart.co.kr/bemarket/board/board.php?mode=view&b_no=34188&bt_code=37&page=6
(3) http://reliability.ats.go.kr/analysis/equipView.asp?equip_id=622& 산자부 기술표준원 신뢰성정보센터
(4) http://www.shinhwan.co.kr/old_01-1.htm (주) 신환 엔터프라이즈
(5) ‘내연기관 공학 2E’, Willard W. Pulkrabek, 2005년, 교보문고
(6) 설비저널 '경부 고속철도차량 냉방시스템의 구조적 이해' 2000년12호, 송문석외1명
(7) '자동차 공학' Crouse, William Harry저, 98년, 반도 출판사
(8) ‘공기조화 및 냉동 3E' 김무환외 4명 공역, Thomas H. Kuehn외 2명 공저, 2002년, (주) 피어슨 에듀케이션 코리아
(9) ‘2002 신기술동향조사 보고서- 고효율 흡수식 냉동기’, 특허청

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