에어콘의 작동 원리

에어컨의 작동원리
   

   에어컨을 이해하기 위해서는 여러가지 복잡한 개념들을 알아야 하지만 개략적으로 쉽게

   에어컨이 어떻게 작동을 하는지 설명하였습니다. 작동원리를 이해하면 에어컨을 편리하

   게 사용하실 수 있습니다.

 

   작동과정

 

   에어컨을 운전하면 실내에서 찬바람이 나오고 실외에서는 따뜻한 바람이 나옵니다. 즉,

   에어컨은 실내의 열을 모두 끌어모아 (냉매의 역할) 밖으로 버리는 기계이기 때문입니다

 

 

 

1.  여름철 에어컨을 운전하면 실내기에서 차가운 바람이 나오고  . 실외기에서 더운 바람이 나옵니다.이것은 에어컨이 실내에서 열을 흡수하여 실외로 운반하여 열을 내보내는 것으로 에어컨은 일종의 열의 운반기와 같은 역할을 합니다.

  2.   가정용에어컨의 작동과정을 간단히 도해하면 대략 위 그림의 형태와 같습니다.

 1)  기체상태의 냉매인 프레온가스(R-22)가  압축기의 압축운동에 의해 액체상태로 변화합니다.   2) 압축과정에서 액체냉매에 포함된 열을 실외기(증발기)에서 대기중의 더운공기를 팬으로 끌어들여 식혀준 후 실내기나  실외기 어느 한곳에 위치한  팽창변을 통과 시킵니다.   3) 갑자기 좁아지는 팽창변을 강제로 통과하는 액체냉매는 팽창변 출구에서 갑자기 넓어지 는 관로를 만나면서 증발하기 용이한 상태가 됩니다.  4)  실내의 증발기를 통해 증발하면서 기체 상태로 변화 합니다.  이때 증발과정에서 필요한 열을 실내의 더운공기로부터 공급받기 때문에 주변의 열을 끌여들여 결국 주위를 차갑게 만듭니다.  5) 이와 같이 차가워진 공기를 증발기 뒷쪽에서 팬(FAN)이 회전시켜 실내로 찬바람을 토출 합니다.   6) 실내기에서 증발하여 기체로 된 기체상태의 냉매는 다시 압축기로 끌여들여져서 같은동작을 반복하게 됩니다. 

냉동사이클 

    에어컨은 야구의 4각 마운드에서 게임을 하며 선수들이 계속 돌고 도는 것과 같은 것 입 니다. 각 4각 지점에는 수비선수(압축기,응축기,팽창밸브,증발기)들이 공격선수 (냉매)의 흐름을 제어하는 역할을 합니다. 여기서 투수의 역할은 에어컨의 전자제어기와 같습니다.   

 

 

 

 

  냉동사이클은 압축과정, 응축과정, 팽창과정, 증발과정으로 나누어지며 이들 각각의

  과정에는 ①압축기 ②응축기 ③팽창밸브 ④증발기의 4가지 주요한 기기가 있습니다.

  에어컨을 쉽게 분석해보면 이들 4가지 주요한 기기를 배관(동관)으로 연결해서 그 내부

  에  프레온 가스를 충진하여 이들의 흐름을 원할히 통제하기 위해 전자제어기를 장착한

  것이라고 할 수 있습니다.

  압축과정 

   실외기속에는 압축기라고 하는, 사람에 비하면 심장과 같은 역할을 하는 기기가 있습니

   다.   이 기기는 냉매에 힘을 주어 실,내외기를 순환을 하게끔 합니다. 에어컨에서 가장

   중요하고 부품 단가도 제일 비싼 기기입니다. 이것이 멈추면 심장이 멈추듯 에어컨은

   생명을 다하게 되는 것입니다.  에어컨 용도에 따라 종류도 여러가지가 있으므로 알아

   보도록 하겠습니다.

 압축기의 역활

1.   증발기에서 증발한 프레온가스(냉매)를 흡입, 압축하여 압력을 높여서 비교적 높은

      온도에서도 액화(기체가 액체로 되는 것) 할 수 있는 상태를 만듭니다.

2.   냉매에 순환력을 부여합니다.

3.   압축으로 인해 냉매 기체분자의 운동에너지가 증가하여 분자충돌로 인해 에너지를

     얻어 냉매가스의 온도가 올라갑니다.  또한 분자 사이의 거리가 매우 좁아져 단위 체

     적당 분자수가 증가합니다. 즉 분자들이 매우 밀집되어 있어 상온에서 액화가 쉽게

     되도록 합니다.

 

 

압축기의 종류                          

 

1.  왕복동식 압축기

    실린더내에서 피스톤이 왕복운동을 하면서 냉매가스를 흡입, 압축, 토출하는 방식으로

    압축능력이 커서 가정용 및 업소용의 중대형 팩키지 에어컨용으로 사용되고 있습니다.

 

2.  회전식 압축기

    왕복운동대신에 실린더내에서 회전자(로우터)가 회전하면서 가스를 압축하는 방식으

    로 보통 10평이하의 소형 룸에어컨(벽걸이 에어컨)용으로 사용되고 있습니다.

 

3.  스크롤식 압축기

    고정 Scroll과 선회 Scroll사이에 형성된 초생달 모양의 선회 Scorll 이 1회전하는 사이

    흡입, 압축, 토출이 동시에 이루어져 소음 및 진동이 적으며 부품수가 왕복동식에 비해

    약 40%정도로 최근 25평이하의 가정용 공랭식 팩키지 에어컨(Packaged air-conditioner)

    용으로 사용되고 있습니다

 

 

응축과정 

응축기는 실외기속에 있는 기기로서 압축기에서 나온 냉매가스를 냉매액체로 변하게 하는

기계입니다. 실외기 뒤에보면 얇은 핀들(방열판)이 주욱 달려있는 관로 보이시지요? 그겁니

다.  실내기 쪽에서 찬바람을 일으키려면 증발이란 과정이 필요한데, 증발이란 것이 액체

가 기체로 되는 것이고, 그 과정에서 (증발하면서)주변에서 열을 빼앗게 됩니다. 

 

 

 

압축기를 나온 고온,고압의 프레온가스(냉매)는 응축기를 통과하는 동안 공기가 열을

빼앗아 액화시켜 중온,고압의 냉매액이 됩니다.

 

① 실외의 공기가 냉매가스의 열을 제거합니다.

② 액화현상이 나타나고 증기와 액체의 혼합 상태가됩니다.

③ 완전히 응축된 액체상태가 됩니다.

 

 팽창과정

 

팽창밸브는 실내기, 실외기 둘중 어느 한곳에 있는 자그마한 기기입니다. 그러나 압축기

다음으로 중요한 역할을 합니다. 바로 압력을 낮추는 역할을 합니다. 왜 압력을 낮추하면,

압력과 증발과의 관계를 잘 보시면 이해가 갈것입니다. 증발기에서 증발을 쉽게 하려면 압

력을 낮추어 주어야 합니다.  만약 압력을 낮추지 않으면 냉매액체는 증발이 안되어서 결국

실내에서도 따뜻한 바람만 나오게 됩니다

 

 

① 액체냉매를 비교적 높은온도에서 쉽게 증발 시키기 위해 응축기에서 나온 냉매액의

    압력을 낮춥니다.

② 냉매유량을 조절하여 적정량을 증발기로 공급 합니다.

 

압력을 낮추는 이유는 액체가 압력이 낮으면 기체로 변하기 쉽고  압력이 높으면 기체

로  변하기 어려운 성질을 가지고 있기 때문입니다. 따라서 액체 냉매를 효율좋게 증

발시키기 위해서는 압력을 낮추어 주는 감압장치(팽창밸브)를 두어 액체냉매의 압력

을 낮추어 쉽게 실온에서 증발이 일어나도록 하는 것입니다. 

        

 

증발과정

 

증발기는 실내기에 있는 기기로서 결국은 에어컨의 본연의 임무인 '찬바람내기'의 역할을

하는 곳입니다.

팽창밸브를 나온 액체냉매는 말이 액체이지 거의 수증기 분무처럼된 분무 액체이고 온도

가 무척 차갑습니다.

이런 분무액체가 증발기로 들어가 주변에서 열을 마구마구 빼앗아 기체로 변화하는 증발

이 일어납니다.

그래서 다시 압축기로 들어가서 계속 반복적으로 같은 일을 하며 순환을 합니다.

 

 

 

팽창밸브를 나온 저온,저압의 냉매액은 실내공기로 부터 열을 빼앗아 기화됩니다.

이 결과 실온이 내려가서 내려가서 냉방효과를 얻을 수 있습니다.

 

① 냉매액이 주위에서 열을 흡수합니다.

② 증발현상이 나타나고 증기와 액체의 혼합상태 됩니다.

③ 완전히 증발된 가스상태가 됩니다. 

증발된 가스는 다시 압축기에 끌려 들어가 재압축되어 반복적으로 순환합니다.

 

결국 에어컨은 이와 같은 냉동사이클을 기계적으로 반복수행 하도록 만들어진

정밀기기 입니다.

또한 설치에 대단히 민감한 반제품으로서 설치가 제품 수명의 50%를 차지하는

중요한 역할을 하게 됩니다.