아이스링크 제빙방식

제빙방식의 정의

아이스링크 제빙은 냉동기가 만든 냉기로 링크 바닥에서 물을 얼리는 방식이다.

정식으로는 냉각 에너지를 바닥 배관으로 슬래브에 전달해 표면 수막을 응고시키는 방식이다.

기계로 얼린 얼음이라 기계식 빙판이라고도 부른다.

그 차가움을 어떤 매체로 옮기느냐가 방식의 차이다.

간접식 구성

간접 제빙방식은 1차 냉매를 열교환기에서 2차 냉매로 옮긴다.

2차 냉매인 브라인이 링크 배관을 순환하며 바닥을 차갑게 한다.

1차 냉매는 기계실 안에 머물러 누설과 안전 측면에서 유리하다.

직접식은 1차 냉매가 바닥 배관을 직접 순환한다. 열 전달 경로가 짧아 열효율이 높다.

직접식과 간접식 비교

두 방식은 1차 냉매가 바닥 배관에 직접 닿는지로 나뉜다.

냉매 경로를 보면 직접식은 바닥 배관이고, 간접식은 기계실 열교환기다.

직접식은 냉매량이 많아 누설 위험이 크다. 간접식은 냉매를 기계실에 가둬 안전성이 높다.

동결 시간은 직접식이 짧고, 간접식은 열교환 손실만큼 길어진다.

투자비는 간접식이 열교환기와 펌프 때문에 높다. 한쪽만 보지 말고 함께 비교한다.

1층 동결 부하

1층 동결에 필요한 열량은 Q = ρ·A·t·L 로 구한다.

예제는 면적 1,800 m², 두께 0.02 m, 밀도 917 kg/m³, 잠열 333 kJ/kg이다.

질량은 917 × 1,800 × 0.02 = 33,012 kg이 된다.

열량은 33,012 × 333 = 10,993,000 kJ이 된다.

이 열량을 냉동기가 흡수해야 하므로 1층 부하 규모를 가늠할 수 있다.

2차 냉매 유량 계산

앞 문제의 정답은 약 11 GJ였다. 이번에는 간접식 2차 냉매의 순환 유량을 구한다.

가상 조건으로 제빙 부하 120 kW, 입출구 온도차 4 ℃, 비열 3.5 kJ/(kg·K)를 둔다.

질량유량은 부하를 비열과 온도차의 곱으로 나눈다. 값은 8.57 kg/s이다.

체적유량은 질량유량을 밀도 1,100 kg/m³로 나눠 0.00779 m³/s가 된다.

분당으로 환산하면 약 467 L/min이다. 이 값으로 펌프 용량과 배관 구경을 고른다.

시험 포인트 정리

채점에서 자주 틀리는 것은 직접식과 간접식의 배관 위치다.

직접식은 증발기가 바닥 배관 안에서 냉매를 직접 증발시킨다. 간접식은 브라인이 배관을 순환한다.

간접식은 2차 냉매의 동결점 여유를 두지 않으면 배관 동결 사고가 난다.

투자비와 운전비는 한쪽만 말하지 말고 장단점을 함께 쓴다.