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Sep 11, 2023

가열과 냉각은 시간이 지날수록 단순해지고 복잡해집니다.

이산화탄소가 시판되면서 단순 냉매로의 복귀가 진행 중입니다.

이산화탄소가 R744로 판매되면서 단순 냉매로의 복귀가 진행 중입니다. 물론, 상업용 건물의 HVAC 시스템은 결코 단순하지 않습니다. 스마트 기술을 사용하여 에너지 수요를 예측함으로써 단순한 온도 조절 장치 시대보다 더 효율적으로 작동합니다. 게티 이미지

인류는 100만년에서 200만년 동안 열을 발생시키기 위해 에너지를 사용해 왔습니다. 미국 특허청에 따르면 우리는 열을 제거하는 반대 방향으로 에너지를 사용해 온 지 200년이 채 되지 않습니다. 그것은 큰 차이이지만, 물론 설명하기는 쉽습니다. 첫 번째는 자연 현상인 불을 어떻게 시작하고 제어할 것인지에 대한 문제였습니다. 두 번째는 기계가 필요했고 산업 혁명이 시작된 후 어느 시점이 되어서야 일어날 예정이었습니다.

냉각 기계에 대한 최초의 특허는 1851년에 발행되었습니다. 비록 상업적인 성공은 아니었지만 기계적 원리를 사용하여 유체를 성공적으로 냉각할 수 있음을 보여주었습니다. 의사인 John Gorrie가 병실을 냉각하기 위해 고안한 이 시스템은 주변 공기를 압축하여(가열) 열의 일부를 빼낸 다음 압력을 방출(냉각)했습니다. Gorrie의 설정에서 냉각 과정은 염수 용액에서 열을 끌어내어 온도를 약 화씨 26도까지 낮췄습니다. 그 시점부터는 물이 채워진 쟁반을 염수에 넣어 얼음을 만드는 것이 간단한 문제였습니다. 윌리스 캐리어(Willis Carrier)는 1902년 최초의 현대식 에어컨 시스템을 고안하기 위해 가스 압축과 유사한 개념을 사용했습니다.

다른 개발자들은 에테르나 암모니아와 같은 다른 가스를 사용했습니다. 암모니아는 오늘날까지도 일부 시스템에서 여전히 사용되고 있지만, 다른 초기 가스 중 상당수는 단계적으로 폐지되고 합성 냉매로 대체되었습니다. 알파벳 수프의 화합물이 수년에 걸쳐 사용되었지만 환경법으로 인해 많은 것들이 중단되었습니다.

최근 온라인 세미나인 "HVAC 제조 동향"에 참석한 사람들은 최신 추세가 냉매에 이산화탄소를 사용하여 문제를 단순화하는 것임을 알게 되었습니다. 구리 개발 협회(Copper Development Association)의 지원으로 T-Drill이 주최한 세션에서는 CO2(R744로 판매) 사용, 더 견고한 파이프를 사용한 새로운 시스템 설계, 이를 제작하는 데 필요한 합금 및 도구에 대해 논의했습니다.

CO2의 두 가지 장점은 오존층 파괴에 대한 기여(무효)와 지구 온난화에 대한 기여(거의 무효)입니다. 지구 온난화 지수(GWP)에 대한 기준 가스는 CO2로 등급이 1입니다. 프레온 기반 R22의 등급은 2,400으로, 이는 2,400lbs를 의미합니다. CO2의 GWP는 R22 1lb와 동일합니다.

CO2를 사용하면 몇 가지 단점이 있습니다. 첫째, 천연 화합물이지만 공기보다 무겁기 때문에 시스템이 누출되어 주변 공기를 대체하면 질식 위험이 있습니다. 두 번째는 R744를 사용하는 시스템은 합성 물질보다 더 높은 시스템 압력이 필요하고 더 높은 온도(1,300~1,900PSI 및 320°F)를 생성한다는 것입니다. 말할 필요도 없이 이로 인해 시스템 설계가 재고되고 강도를 위해 철이 추가된 구리 합금인 C19400이 사용되었습니다. 97%의 구리와 2.1%~2.6%의 철 함량을 사용하여 HVAC 시스템에 사용되는 표준 구리인 C12200보다 더 강합니다.

재료가 더 강하기는 하지만(최고 인장 강도는 68,000PSI이고 C12200의 경우 50,000PSI임) 그다지 어렵지 않습니다. CDA는 C19400을 냉간 가공에 있어 "탁월함"으로 평가했으며 T-Drill은 해당 공구의 작업 범위 내에 있다고 보고했습니다.

물론 상업용 건물을 위한 현대식 난방, 환기 및 공조(HVAC) 시스템은 이전 시스템보다 훨씬 더 많은 기능을 수행합니다. 여기서 상황이 복잡해지기 시작합니다.

우리 모두는 청구서와 에너지 소비를 줄이고 싶어합니다. 그렇죠? 물론 그렇습니다. 이러한 노력의 일환으로 최신 HVAC 제어 시스템에는 이전보다 훨씬 많은 센서가 탑재되었으며 자체 모니터링, 분석 및 보고(SMART) 기능이 있습니다.

최근 온라인 세미나인 "HVAC 제조 동향"에 참석한 사람들은 최신 추세가 냉매에 이산화탄소를 사용하여 문제를 단순화하는 것임을 알게 되었습니다. 구리 개발 협회(Copper Development Association)의 지원으로 T-Drill이 주최한 세션에서는 CO2(R744로 판매) 사용, 더 견고한 파이프를 사용한 새로운 시스템 설계, 이를 제작하는 데 필요한 합금 및 도구에 대해 논의했습니다.