에너지투입 zero 수준…제습부하 해결 관건



증발식 냉각기는 공기에 물을 분사하여 물 증발에 따른 증발잠열 흡수로 공기의 온도를 낮춰 냉방을 공급하며 증발 냉각패드와 송풍기, 물 순환펌프로 구성되는 매우 간단한 구조로 되어있다.

 

물 순환펌프에 의하여 증발 냉각 패드의 상부로 공급된 물이 다공성 구조를 가지는 증발 냉각 패드의 표면을 타고 흘러내리는 동안 송풍기에 의하여 유입되어 증발 냉각 패드를 가로질러 통과하는 공기 유동에 의하여 증발하면서 물의 증발잠열에 의하여 공기온도가 낮아진다.


 

증발식 냉각기는 구조가 매우 간단하여 고장의 염려가 거의 없다. 송풍기를 제외하면 전혀 에너지의 투입없이 냉방을 얻을 수 있는 큰 장점이 있다. 그러나 이 시스템에서는 실내로 공급되는 공기의 습도가 실내 습도보다 높아 밀폐공간에서 사용할 경우 실내 습도가 지속적으로 증가하게 되며 공급가능한 최저온도가 흡입공기의 습구온도로 제한되는 문제가 있다.

 

제습 증발식 냉방시스템으로 기존의 냉방시스템에 적용되는 공급공기 조건인 17도, 상대습도 80%를 충족시키기 위해선 간접 증발식과 직접 증발식을 병용하여야 하므로 장치 크기가 커지고 제습기에서 공급공기의 절대 습도를 3g/kg이하로 제습하여야 하는 등 제습기의 제습부하가 크게 증가하게 된다.

 

우리나라에서와 같이 고온 다습한 지역에서 충분한 냉방성능을 발휘하도록 하기 위해선 제습기의 성능과 함께 증발냉각 효과를 이용하되 공급공기의 습도가 증가하지 않는 간접 증발식 냉각기의 성능을 크게 향상시키는 것이 필요하다.


 

기존 제습로터에는 주로 실리카젤, 제올라이트 등이 적용되고 있는데 이 제습제들의 흡습특성은 건조무게 대비 최대 40% 정도로 제습로터의 성능을 향상시키기 위해서는 고성능 제습제의 개발이 요구된다. 제습로터가 회전하면서 제습부와 재생부를 통과하는 구조로 되어 있다.

 

재생부로 공급된 재생열이 제습로터의 회전과 함께 제습부로 유출되게 되어 고체식 제습냉방시스템의 에너지 효율을 감소시키는 요인이 된다. 이 손실을 줄이기 위해선 제습재료의 열용량을 최소화하는 것이 필요하다.


 

기존의 제습로터는 유동방향 길이가 200mm이상으로 제습로터의 소형화를 위해서는 이 길이를 축소하여야 한다. 이를 위해선 제습로터 미소구조를 더욱 소형화해야 한다. 밀집형 구조를 위해선 제습재료의 두께가 0.2mm 이하로 얇아져야 한다.

 

지역냉방을 보급하기 위해선 기존 집단에너지 공급설비에 추가적으로 냉수배관을 시설해야 한다. 이러한

문제를 해결하기위해선 집단에너지 공급의 최말단에 냉방기를 설치할 수 있도록 단위 세대용의 소용량 제습냉방 시스템을 필요로 한다.

 

시스템 효율 향상과 밀집형 구조에 유리한 최적 제습냉방 사이클을 비롯, 소형화에 유리한 고체식 제습냉방 시스템, 요소기술로 개발되는 고성능 고체 제습제를 이용한 제습로터, 현열열교환기, 증발식 냉각기, 제습로터 재생용 온수코일, 송풍기, 필터 등을 조합한 밀집형 시스템의 개발이 뒷받침돼야 한다.

이밖에 증발수에 의한 공기오염, 부식 문제 등을 해결하기 위한 수처리 기술 및 표면처리 기술도 개발되어야 한다.

 

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