R-717·R-744 자연냉매

자연냉매의 정의

자연냉매는 오존층 파괴지수(ODP)와 지구온난화지수(GWP)가 낮은 냉매다.

대표적인 예가 암모니아 R-717과 이산화탄소 R-744다.

프레온 규제 이후 산업용 냉동의 대체 냉매로 검토된다.

두 냉매의 특성 차이를 차례로 살펴본다.

두 냉매의 기본 특성

두 냉매 모두 ODP가 0이다. 차이는 안전 등급과 임계온도에서 난다.

R-717은 독성과 약한 인화성이 있어 B2L 등급이다. 강한 냄새로 누설을 쉽게 감지한다.

R-744는 독성과 인화성이 거의 없는 A1 등급이다.

R-744의 임계온도 31℃는 상온과 가깝다.

R-717 아임계 사이클

R-717은 압축기, 응축기, 팽창밸브, 증발기로 구성된 아임계 사이클로 운전한다.

증발기에서 저온 열을 흡수해 기화하고, 압축기에서 고압으로 압축한다.

응축기에서 열을 내보내 액화하며, 응축은 상온 이하에서 일어난다.

이 순환을 반복하며 저온 측의 열을 고온 측으로 옮긴다.

R-744 천이임계 사이클

R-744는 임계온도가 31℃로 상온 근처에 있다.

임계온도 이상에서는 응축 대신 가스냉각이 이루어진다. 고압측은 임계압력 이상이다.

이를 천이임계 사이클이라 하며, 고압측 압력을 최적 값으로 조절해 성능계수를 높인다.

성능계수는 증발기 흡열량을 압축일로 나눈 값이다.

캐스케이드 사이클

캐스케이드 사이클은 고온측 R-717과 저온측 R-744를 중간 열교환기로 연결한다.

저온측 R-744의 열은 중간 열교환기에서 고온측 R-717로 전달된다.

이 조합은 R-744의 낮은 임계온도 한계를 R-717로 보완한다.

고온측 증발온도는 저온측 응축온도보다 낮아서는 안 된다.

핵심 정리

두 냉매는 ODP가 0인 자연냉매지만 안전 등급과 운전 조건이 다르다.

R-717은 독성 대책, R-744는 고압 설계가 핵심이다.

두 냉매를 캐스케이드로 묶으면 각각의 한계를 줄일 수 있다.

두 냉매의 안전 등급과 임계 특성을 기준으로 비교 답안을 구성해 보자.