전열교환기

전열교환기란

전열교환기는 배기 공기가 가진 현열과 잠열을 급기에 옮기는 장치다.

환기를 하면 실내의 따뜻하거나 시원한 공기가 함께 버려진다.

이 장치는 그 열을 회수해 외기 온도를 실내 조건에 가깝게 만든다.

구조와 원리

전열교환기는 급기와 배기 두 통로를 전열 소자로 나눈 구조다.

배기의 열과 수분이 소자를 통해 급기 쪽으로 옮겨 간다.

겨울에는 실내 배기가 외기를 데운다. 여름에는 차갑고 건조한 배기가 외기의 열과 습기를 줄인다.

소자의 재질과 형식에 따라 현열만 교환할지 엔탈피까지 교환할지가 정해진다.

열효율 식

전열교환기 효율은 온도 효율과 엔탈피 효율로 나타낸다.

온도 효율은 온도 차만 보므로 현열 기준이다. 엔탈피 효율은 잠열까지 반영한다.

엔탈피 효율은 회수된 전열량을 교환 가능한 최대 전열량으로 나눈 값이다.

현열과 잠열을 모두 고려하는 효율을 직접 골라 보자.

계산 예제

정답은 엔탈피 효율이다. 이제 가상의 조건으로 계산해 본다.

외기 -5 ℃, 실내 20 ℃일 때 온도 효율 0.70이면 외기는 17.5 K 데워진다.

따라서 급기 온도는 -5 + 17.5 = 12.5 ℃가 된다.

감열 회수량은 밀도, 풍량, 비열, 온도 상승량을 곱해 구한다. 결과는 약 5.87 kW다.

종류별 비교

전열 소자의 형식에 따라 회전식과 고정판형으로 나뉜다. 히트파이프형도 있다.

회전식은 로터가 축열과 방열을 반복해 잠열까지 회수한다. 다만 기류가 섞이는 누설이 생긴다.

고정판형은 구조가 단순하고 누설이 적어 공동주택 환기장치에 많이 쓰인다.

히트파이프형은 감열만 회수하므로 잠열이 중요한 장소에는 맞지 않는다.

흔한 실수

가장 흔한 실수는 현열교환기와 전열교환기를 같은 것으로 쓰는 것이다.

현열교환기는 온도만 교환하므로 냉방 시 외기의 잠열을 회수하지 못한다.

회수열량은 온도차가 아니라 엔탈피 차이로 구한다. 여름철 잠열을 빠뜨리면 계산값이 크게 작아진다.

정리

정답은 전열교환기다. 수분까지 옮겨 냉방 시 외기 제습 부하를 줄인다.

정리하면 전열교환기는 배기의 현열과 잠열을 급기로 옮겨 외기부하를 줄이는 장치다.

구조는 회전식과 고정판형으로 나뉘며, 겨울철에는 결로와 댐퍼 역류를 함께 막아야 한다.