더운 날씨에 생기는 냉각 문제

이제 날씨가 점점 더워지면서 여러분 드라이클리닝 머쉰의 냉각 시스템이 더욱 큰 스트레스를 받게 될 것이다. 당신이 냉각에 워터 타워, 칠러 또는 상수도를 사용하건 상관없다. 날씨가 추웠을 때 상관이 없었던 이슈들이 주변 온도의 상승과 함께 문제가 될 수 있다. 대부분의 냉각 문제는 드라이클리닝 싸이클에서 드라잉 공정 중 발생한다. 드라잉 싸이클은 열에너지를 효과적으로 움직이는 것이 열쇠다. 이렇게 열에너지를 움직이는 매개체가 바로 냉매(refrigerant)이다. 냉매는 프레온, 물 또는 물/글리콜 혼합액 등이 된다. 어떤 프레온을 사용하는 가는 상관이 없고, 이 공정엔 뜨거운 기체 상태의 프레온을 다시 액체로 만들어 주는 냉각 콘덴서란 장비가 필요하다. 드라잉 싸이클 도중에는 이렇게 프레온이 액체와 기체 상태를 계속 순환하게 된다. 그리고 거의 모든 경우에 있어 냉각 콘덴서를 액체로 식힌다 (공랭식 콘덴서도 소수 있지만, 이는 오늘의 주제와 다른 문제다). 뜨겁고 압축된 프레온 가스는 냉각 컴프레서에 의해 냉각 콘덴서로 들어가고 여기에서 냉각수로 식혀지면서 액체로 바뀐다. 이 공정에서 뜨거운 프레온 가스의 열에너지가 냉각 콘덴서를 통과하는 냉각수로 이전돼 바깥으로 나간다. 이는 자동차 엔진의 열을 라디에이터 안의 냉각수가 식혀주는 것과 마찬가지 원리이다.

냉각 콘덴서로 냉각수를 공급하는 3가지 방법

1. 상수도 (city water)

수돗물이 자체 수압에 의해 드라이클리닝 머쉰의 냉각 콘덴서를 통과한 후 하수도로 나간다.

2. 워터 타워 (water tower)

드라이클리닝 머쉰의 냉각 콘덴서를 통과한 물은 펌프에 의해 워터 타워의 증발식 냉각 패드(플라스틱으로 만든 골판지처럼 생겼다)로 보내진다. 이 냉각 패드 뒤에서 팬이 바람을 불어 흘러 내리는 물을 증발시키고 이때 많은 열이 제거된다. 냉각 패드를 따라 흘러내린 물은 물저장통에 들어가 펌프를 이용해 다시 드라이클리닝 머쉰으로 보내진다.

3. 칠러 (chiller)

물 또는 물/글리콜 혼합액(이를 brine이라고 부른다)을 펌프를 이용해 드라이클리닝 머쉰의 냉각 콘덴서로 순환시킨다. 이 냉각수는 별도의 냉각 시스템에 의해 차갑게 식혀지고 다시 냉각 콘덴서로 순환된다.

어떤 방법을 사용해 냉각수를 냉각시키던 냉각 시스템의 효율은 아래 두 가지 변수에 의해 좌우된다:

A. 냉각수 흐름: 콘덴서를 통과하는 냉각수의 양

B. 열 이전 효율: 콘덴서 코일이 열을 냉각수로 전달하는 효율

이 두 변수는 압력 및 온도 게이지를 이용해 쉽게 관찰할 수 있다. 드라이클리닝 머쉰의 냉각 시스템을 보면 들어가고 나가는 곳에 압력 게이지와 온도계가 달려 냉각 시스템의 작동을 관찰할 수 있다.

그러면 압력 게이지를 통해 무엇을 알 수 있는지 먼저 살펴보자. 펌프는 드라이클리닝 머쉰에서 냉각해야 하는 부위(대개 단지 냉각 콘덴서뿐 아니라 증류기 콘덴서와 솔벤트 쿨러)에 충분한 양의 냉매를 밀어 넣을 수 있는 압력과 유속을 만들어야 한다. 워터 타워와 칠러의 경우 대개 지붕 위에 놓인 워터 타워와 칠러 섬프로 올려 보낼 수 있는 압력과 유속이 필요하다. 불행하게도 압력 수치가 정확하게 얼마이어야 한다는 원칙은 없다. 가장 좋은 방법은 드라이클리닝 머쉰이 우수한 상태로 작동하고 있을 때 들어가고 나가는 압력과 온도가 무엇인지 보아 기록하는 것이다. 다음에 판단하기 힘든 압력과 온도 측정치 콤비를 알아본다:

1. 주입 압력 High / 배출 압력 Low

A. 들어가는 통로에 막힌 곳이 없는지 검사한다. 펌프와 드라이클리닝 머쉰 사이의 Y 여과장치가 막힌 경우가 많다.

B. 스케일 축적: 드라이클리닝 머쉰 배관 안에 스케일이 축적됐을 수 있다.

2. 주입 및 배출 압력이 빠르게 변화한다

A. 펌프 시스템 내의 냉각수량이 부족하다.

3. 주입 압력 Low / 배출 압력 High

A. 펌프 시스템의 바이패스 밸브가 열려 있다.

4. 주입 압력 Low / 배출 압력 Low

A. 펌프가 꺼졌다.

B. 주입 여과망이 막혔다.

5. 주입 온도 High / 배출 온도 High

A. 워터 타워 팬이 꺼졌다/칠러 냉각 시스템이 고장 났다.

B. 펌프가 꺼졌다.

6. 주입 온도 약간 High / 배출 온도 High

A. 지나친 스케일 축적: 드라이클리닝 머쉰 배관 안에 스케일이 많이 쌓였다.

B. 과다한 열 공급: 증류기가 끓어 넘쳤거나, 스팀 스위프(steam sweep) 밸브가 열렸다; 스팀 부스터 코일 또는 탄소 흡착기로 가는 스팀 공급 밸브가 열렸다.

다시 드라이클리닝 머쉰 작동으로 돌아가자. 냉각 시스템 문제는 대개 드라잉 싸이클에서 발생한다. 좀 더 구체적으로 말해 드라이클리닝 머쉰이 쿨다운 모드로 들어갔을 때인 끝부분에서다. 드라잉 모드일 때는 열 교환 코일이 프레온의 열 대부분을 에어 시스템으로 내보내고, 소량만 냉각 콘덴서로 보낸다. 하지만 쿨다운 모드에서는 솔레노이드와 댐퍼가 프레온 유통 경로를 바꿔 대부분의 열이 냉각 콘덴서로 들어간다. 이런 문제의 가장 전형적인 것이 냉각 컴프레서에 High 압력이 걸려 냉각 고압 안전 스위치가 젖혀지는 것이다. 이렇게 되면 컨트롤 화면에 에러가 뜨고 냉각 고압 안전 스위치를 손으로 리셋 해야 한다. 이런 문제는 거의 모드 막힌 Y 여과망(도면에 있는 주입구쪽 여과망을 참고) 또는 냉동 콘덴서 내부의 지나친 스케일이 원인이다. 대부분의 드라이클리닝 머쉰에는 냉동 헤드 압력 컨트롤 밸브를 달아 냉동 콘덴서로 가는 냉매의 흐름을 조절함으로써 냉동 헤드 압력을 조절할 수 있게 해놓았다. 이 밸브는 냉동 시스템이 효율적으로 작동될 수 있게 충분한 헤드 압력이 걸릴 수 있도록 조절해야 한다. 헤드 압력 조절 밸브가 조절할 수 있는 범위 바깥 부분에 스케일이 축적되면 많은 드라이클리너들이 밸브를 더 열어주는 것만으로 문제가 해결됐다고 착각한다. 하지만 이는 “앞돌 뽑아 뒤에 꼽는 것”과 마찬가지여서 결국 솔벤트와 에너지 경비가 늘어나게 된다.

옆의 도면은 워터 타워나 칠러와 함께 사용하는 전형적인 냉각수 설치 도면으로, 나중에 상수도를 연결할 수 있게 밸브 1, 2, 3가 추가됐다. 수돗물을 연결해 놓으면 쿨링 시스템에 문제가 생겼을 때 작업을 계속할 수 있다. 단 배관 내부에 스케일이 지나치게 축적돼 발생한 문제라면 도움이 되지 못한다.