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어플리케이션 가이드

R600a 및 R290 냉매의 소형 냉동 시스템 적용

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2

1. 냉매

냉매 R600a(이소부탄)와 R290(프로판)은 가정용, 상업용 냉장고 및 냉동고와 같은 소형 밀폐 시스템에 적용하여 환경에 심각한 영향을 주는 다른 냉매들의 대안이 될 수 있다. 이 냉매들은 오존 파괴(ODP)와 지구온난화 지수(GWP)가 0이며, 천연자원에서 나온 석유 가스(petrol gases)이다. R600a를 이용하여 대부분의 냉장고를 제조하는 유럽에선, 과거 40년대까지 R600a는 냉장고에 사용되었고, 오늘날 다시 냉장고와 냉동고에 광범위하게 사용된다. 이소부탄 R600a는 에너지 효율성이 좋아, 가전제품에 아주 적합한 냉매이지만, 시스템을 만들고 적용하기에는 상당히 다른 특징을 가지고 있다.냉매 R 290은 과거 냉동 플랜트에서 사용 됐었고, 현재에는 몇몇 산업용 공장에서 사용되고 있다. 지난 몇 년간 독일과 스웨덴에서는 성공의 수준은 다르지만 히트펌프와 에어컨에 R 290를 적용한 적이 있다. 이소부탄과 프로판은 이용 가능성 때문에, 전 세계적으로 CFC, H-CFC, 그리고 HFC의 대안으로 논의 되고 있다. 에너지 효율성이 좋은 이소부탄 R 600a와 프로판 R 290은 냉동시스템에 사용 가능하지만 가연성 물질이므로 특별한 관리가 필요하다.

아래 표 1처럼 R 600a와 R 290의 특성은 소형 시스템에 사용되는 다른 냉매들과 차이가 있으며, 많은 부분에서 설계의 차이를 만든다.

표 1: 냉매 데이터 비교

Refrigerant R 290 R 600a R 134a R 404A R 22 R 12

Name Propane Isobutane 1,1,1,2-Tetra-

flouroethane

MixtureR 125

R 143a R 134a

Chloro-difluoro-methane

Dichloro-difluoro-methane

Formula C3H8 CH-(CH3) 3 CF3-CH2F 44/ 52/ 4 CHF2Cl CF2Cl2

Critical temperaturein °C 96.7 135 101 72.5 96.1 112

Molecular weightin kg/kmol 44.1 58.1 102 97.6 86.5 120.9

Normal boiling pointin °C -42.1 -11.6 -26.5 -45.8 -40.8 -29.8

Pressure (absolute)at -25°C in bar 2.03 0.58 1.07 2.50 2.01 1.24

Liquid densityat -25 °C in kg/l 0.56 0.60 1.37 1.24 1.36 1.47

Vapour densityat to -25/+32 °C in kg/m3 3.6 1.3 4.4 10.0 7.0 6.0

Volumetric capacity at -25/45/32 °C in kJ/m3 1164 373 725 1334 1244 727

Enthalpy of vaporisationat -25 °C in kJ/kg 406 376 216 186 223 163

Pressure (absolute)at +20 °C in bar 8.4 3.0 5.7 11.0 9.1 5.7

3

1.1R 600a 압력

1.2 R600a 능력

R 600a를 R 134a 또는 R 12와 비교했을 때, 현저하게 큰 첫 번째 차이점은, R 600a의 압력이 훨씬 낮음을 알 수 있다. 예를 들면, -25˚C 증발에서 R 600a의 포화 압력 레벨이 R 134a의 55%, R 12의 45% 정도이며, 끓는점은 각각 15K와 18K 높다. 이것은 다른 냉매의 운전압력 보다 현저히 낮게 되고 R600a 증발기는 -25°C 일 경우 일반 대기압 이하에서 운전 될 것이다.

그림 1: 냉매 증발 온도 및 증기압

낮은 압력 레벨은 비교적 높은 임계온도와 연관되며, 이것은 높은 응축온도에서도 좋은 냉동 능력을 제공한다.

55˚C의 응축온도에서 R 600a는 대략 R 12의 50% 또는 R 134a의 55% 체적용량을 갖고 있다. 이러한 이유로 R600a의 필요한 압축기 흡입체적은 R 12에 사용되는 흡입체적의 2배 가까이 될 것이다.

체적 냉동능력은 흡입 기체 밀도와 증발의 엔탈피 차이에서 계산된 값이다. 증발 온도에 따른 능력면에서 압축기 용량 특성들은, 그림 3 처럼 다른 냉매들과 비슷하다.

4

그림 2: 55˚C의 응축 온도와 32˚C도의 흡입온도에서, 증발온도에 R 12 대비 R 600a와 R 134a의 체적효율.

그림 3: 각각의 냉매들의 증발온도에 대한 냉동능력

5

1.3 R290 압력

1.4

R290 능력

R 290과 R 134a의 차이는 압력에 있으며, R 290의 압력은 R 134a보다 R 22와 R 404A에 가깝다. 예를 들어-25°C에서 R 290의 압력은 R 134a의 약 190%, R 404A의 81%, R 600a의 350%, 또한 R 22와는 거의 동일하다. 이와 연관되어 끓는점 역시 R 22와 비슷하다. 그러므로 증발기는 R 22 또는 R 404A와 비슷하게 설계 되어야만 한다.

그림 4: 온도에 대한 각각의 냉매 증기압

R 290의 압력과 임계온도는 R 22와 거의 동일하지만, 토출온도는 R 22와 비교해 매우 낮다. 따라서, R 290은 높은 압축비에서 운전될 수 있으며, 낮은 증발 온도와 높은 흡입 온도에서도 운전 가능하다.

그림 5에서 보듯이, R 290은 섭씨 45˚C의 응축 온도에서 R 22의 약 90% 또는 R 134a의 150%의 체적용량을 가지고 있다. 이러한 이유로 필수 압축기 토출량 또한 R 22에 가깝고, R 404A에 비해 10%~20% 정도 더 많다. 체적용량은 R 600a의 약 2.5에서 3배 정도 이다. 그러므로 같은 냉동에 필요한 체적 유량에서 차이가 있기 때문에, R 290 또는 R 600a를 선택하는 것은 시스템 설계에 큰 차이를 만들 것이다.

체적 냉동능력은 흡입밀도 와 증발의 엔탈피 차이에서 계산된 값이다.

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그림 5: 과냉각 없이, 45˚C의 응축온도와 32˚C의 흡입온도, 증발온도에 따른 R 22 대비 R 290, R 134a, R 404A, 그리고 R 600a의 체적용량.

R 600a 또는 R 290이 외형 변경이 없는 냉동 장치에 충진되어 진다면, 무게(g) 로 계산되는 충진 양은 훨씬 적어 질 것이다. 그러나 cm³로 계산했을 때에는, 장치 안에서의 충진량은 거의 같은 액체 부피이다. 표 1에 따르면, 무게(g)로 기준한 경우, R 22, R 12, R 134a 또는 R 404A의 약 40~45% 충진량이다. 실험에 의한 값 또한 일치한다. 가정용과 상업용 냉장 기기들과 이것과 비슷한 기기들에 적용되는 안전 규정상 최대 충진량은 150g이다. 이는 일반 냉매들의 360g에 상응한다.추가적으로, 경험상 R 600a의 시스템 충진 편차는 높은 민감성이 있다. 특히, 부족한 충진은 더 많은 에너지를 소비하는 경향이 있다. 이 의미는 정확한 충진이 되어야 하고 체적(cm3) 및 무게(g)에서 충진의 정확성 은 반드시 개선 돼야 한다. 작은 식료품을 저장하는 냉장고에서 약 20g의 충진일 경우 정확도는 1g이내여야 한다.

R 600a나 R 290과 같은 하이드로카본(탄화수소) 냉매 사양은 국제적인 기준이 없다. 몇몇 데이터들은 ISO 916 버전의 확장버전인 독일의 DIN 8960 of 1998 규정에 포함되어 있다. 냉매 순도는, 압축기 또는 장치의 수명에 대해서 화학적 측면이나 안전성 측면에서 판단 되어야 하고, 냉동 장치 동작과 제어성에 대해서는 열역학의 측면에서 판단 되어야 한다.

DIN 8960은 다른 냉매 규정 카탈로그에 적용된 일반 안전 탄화수소 냉매 규정으로 프로판, 이소부탄, 일반적인 부탄 등에 적용된다. 광범위한 평가 후 특정 냉매들과 불순물 조합을 위해 몇몇 부분들은 넓은 관점에서 받아들여질 수도 있다.

당분간 시장에선 공식 기준에 따른 냉매 품질은 없고, 가능한 품질 규격은 공급 회사에서 자세하게 확인 되어야만 된다.

1.5

냉매 충진

1.6

냉매 순도

7

연료장치 분야의 액화석유가스(LPG) 분야 또는 공업용(technical grade) 95%의 순도는 밀폐 냉동 시스템에서 적용하기에는 충분하지 않다. 물, 황 그리고 반응성 화학물 함량은 그 제품들에 보장된 것보다 훨씬 낮은 레벨이어야 한다. 공업용 99.5 (또는 2.5라 불리는 것)이 폭넓게 사용된다.

표 2: DIN 8960 - 1998에 대한 R600a와 R290의 규격

Specification UnitRefrigerant content 1 ≥ 99.5 % by massOrganic impurities 2 ≤ 0.5 % by mass1,3-Butadiene 3 ≤ 5 ppm by massNormal Hexane ≤ 50 ppm by massBenzene 4 ≤ 1 ppm per substanceSulfur ≤ 2 ppm by massTemperature glide of evap. ≤ 0.5 K (at 5 to 97 % destill.)Non condensable gases ≤ 1.5 % vol. of vapour phaseWater 5 ≤ 25 ppm by massAcid content ≤ 0.02 mg KOH/g NeutralizationEvaporation residue ≤ 50 ppm by massParticles/solids no Visual check

1) 이 함량은 DIN 8960에 명확하게 명시되지 않았다. 오직 불순물들만 적혀 있으며 제한적이다. 주요 함량은 나머지 100%까지이다.

열역학적 계산에 의하면 R 600a 이성질체 함량은, R600a 이소부탄 안에 일반 부탄 5%까지의 이성질체의 함유물은 중요하지 않다. 그리고 온도 변화 표준을 넘지 않으면서 압력에 매우 낮은 영향을 주는데, 증발시에는 0.2 K 보다 적다.

2) 압축기 관점에서, 이 함량은 R 290안에 부탄의 1%, R 600a 일 경우 프로판의 1% 정도는 허용된다.

3) 이것은 다중 불포화 탄화수소(multiple unsaturated hydrocarbons)의 경우에 각각의 물질에 대한 최대치이다.

4) 이것은 모든 방향족 화합물(aromatic compound)에 대한 최대치이다.5) 이것은 예비자료이며 경험에 의해 검토 되어야 한다.

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2. 자재

냉매 R 600a는 주로 광유 압축기 오일과 함께 사용된다. 그리고 오일 측면에서 냉매 R 600a의 자재 호환성은 R 12와 거의 같다. 알킬벤젠 또는 폴리에스테르 오일 사용 또한 가능하다.냉매 R 290는 압축기에서 폴리에스테르 오일과 함께 사용된다. 그래서 오일 측면에서 자재 호환성은 R 134a나 R 404A와 거의 같다.R 600a와 R 290은 냉동 시스템에서 화학적으로 반응이 없고 특별한 문제들은 일어나지 않는다. 오일과의 가용성은 좋다.직접적인 자재 호환성은 큰 문제가 아니다. 그러나 몇몇 고무나, 플라스틱 특히 염소 처리된 플라스틱에서는 문제가 발견 됐었지만, 이 자재들은 보통 소형 밀폐 장치에선 사용하지 않는다. 다른 검사 결과로 보고된 문제성들이 있는 몇몇 자재들은 표3에 나와 있으며 특정 용도는 확실한 자재 실험이 반드시 행해져야 한다.

표 3: 자재 호환성

Material CompatibleButylic rubber NoNatural rubber NoPolyethylene Depends on conditionsPP NoPVC NoPVDF NoEPDM NoCSM No

가정용 냉장고와 상업용 냉장고엔, 보통 드라이어 성분은 분자체, 불석이다. R 134a과 R 404A처럼 R 290에는 3 ÅA 입자 투과성이 있는 자재가 권해진다. 예를 들면, UOP XH 7, XH 9 또는 XH 11, Grace 594, CECA Siliporite H3R이 있다. R134a용 연필 형태 드라이어는 보통 그대로 사용 할 수 있다. 파괴 압력은 IEC/EN에 각각의 UL 60335가 준수 되어야 한다고 요구한다. 또한 CN.86.A 내용을 참조하면 된다.만약 하드코어 드라이어가 사용 된다면, 제조자에게 R 600a나 R 290의 호환성에 대해 문의해 보아야 한다. Danfoss DCLE 드라이어 종류는 사용 할 수 있다.

2.1 드라이어

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3. 가연성과 안전

R 600a와 R 290의 사용과 관련되어 가장 큰 단점은 가연성의 위험이므로 주의 깊은 조작과 안전 예방조치는 필수이다.

표 4: 이소부탄과 프로판의 가연성

R 600a R 290Lower explosion limit ( LEL ) 1.8 % ca. 38 g/m3 1.7 % ca. 37 g/m3

Upper explosion limit ( UEL ) 8.5 % ca. 203 g/m3 9.5 % ca. 177 g/m3

Minimum ignition temperature 494 °C 470 °C

가연성은 넓은 농도 범위에서도 가연성이 있기 때문에, 기기자체와 생산 공장의 안전 예방조치는 필수적이며 이 2가지 부문에 있어 위험 평가는 아주 다르다. 주로 화재 사고의 시작점에는 두 가지 필수적인 전제 조건이 있는데. 하나는 가스와 공기의 가연성 혼합물이고, 다른 하나는 특정 에너지 수준 또는 온도의 발화원 이다. 이 두 가지 조건은 연소에 있어 항상 같이 존재한다. 그러므로 이러한 연소를 방지하기 위해서는 반드시 예방이 행해져야 한다.

그림 6: 노란색 주의 라벨

R 600a와 R 290의 압축기들은 내부 보호장치와 PTC 스타트 또는 특수한 릴레이를 가지고 있다. 압축기 누설이 생긴다면 주변 공기를 폭발하한계(LEL) 아래로 유지할 수 없지만 PTC 스타터 또는 특수한 릴레이는 압축기 주변에서 나오는 불꽃을 예방한다.

이러한 압축기들은 그림 6과 같이 가연성 가스에 대한 노란색 주의 라벨이 붙어있다.

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3.1 기기

가정용 냉장고와 비슷한 기기의 안전 실험에 대한 국제 기준이 설립돼 있고 이것은 통상적인 전기 안전 기준인 아래의 최신 버전 기준에 포함된 규정들이다.•. IEC / EN 60335-2-24 가정용 냉장고와 냉동고•. IEC / EN 60335-2-89 상업용 냉동기기•. IEC / EN 60335-2-34 전동 압축기북아메리카•. UL 60335-2-24 and UL 250 가정용 냉장고와 냉동고•. UL 471 Amendment SB 상업용 냉동기기•. UL 60335-2-34 전동 압축기유럽에서는 1994년부터 탄화수소 냉매를 사용하는 냉동기기에 대한 승인을 이러한 기준의 과정에 따랐다. 다른 응용분야에는 다른 요구사항을 가질 수 있는 각 국가의 기준과 법 (EN 378, DIN 7003, BS 4344, SN 253 130)을 참작해 사용해야 한다.•. 정상 작동에서 스위칭 전환하는 모든 전기적 요소들은 발화 가능성 있는 것으로 간주된다. 이것들은 온도조절장치, on/off 및 기타 스위치, superfrost, 조명을 위한 도어 접점, 압축기 릴레이, 외부의 klixon, 그리고 다른 과부하 안전 스위치, 제상 타임스위치를 포함한다.•. 시스템에서 냉매를 품고 있는 모든 부품들은 누설의 원인이 될 수 있는 것으로 간주된다. 이것은 증발기, 응축기, 도어 히터, 배관, 그리고 압축기를 포함한다.•. 대부분의 기준에서 최대 냉매 충진은 150g으로 맞춰져 있으며 특정 기준은 참고 문헌을 참조 하면 된다. 폭발하한계의 최대 20%(일반 부엌 기준시 대해 약 8 g/m³충진)로 유지하면 초기 누설 시 냉매의 분포가 불규칙하더라도 점화 위험이 낮아진다.

안전 예방책의 주 목적은 시스템에서 냉매를 품고 있는 부품과 스위칭 전환하는 부품들과 분리하는 것이다.

그림 7: 다양한 응용

그림 7은 세 가지 주요한 설치 예를 보여준다.

옵션 1은 증발기와 온도조절장치/문 스위치가 저장고 내에 위치해 있는데, 이것은 가연성 냉매에 있어 아주 좋지 않은 예이며 적용하지 않아야 한다. 옵션 2는 증발기가 저장고 안쪽에 그리고 온도조절장치/문 스위치는 바깥 위쪽에 있으며, 이것은 일반적으로 안전한 해결법이다.옵션 3은 저장고 안쪽에 온도조절장치/문 스위치가 있고, 증발기는 케이싱 안에 설치돼 있다.

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3.2 공장

각각의 옵션은 IEC / EN 60335 resp. UL 요구에 따라 설계돼야 하고 누설 테스트 검사를 통과하여야 한다.

많은 냉장고나 냉동고 설계에선 아래와 같이 설치되고 있다• 큰 입형 음료수병 쿨러와 냉동고는 보통 위쪽 판에 모든 전기 스위치가 설치된다.• 일부 냉장고의 증발기는 온도조절장치가 있을 수 있는 캐비넷 공간이 케이싱 벽

안에 둘러싸여 보이지 않게 설치되어 있다.

증발기와 온도조절장치 및 스위치를 캐비닛 안에 같이 설치할 경우(옵션1)는 아래 사항들을 고려하여야 한다. • 온도조절장치와 스위치는 가스가 스며들어 스위치에 접촉하는 것을 방지하는 밀

폐된 사양으로 바꾸어야 한다. Danfoss에는 이러한 분야에 적합한 밀폐된 스위치 가 있는 전기 기계식 온도조절장치와 전자온도조절장치 제품이 있다.

• 냉장 칸 내부에 있는 팬에 문제가 있더라도 불꽃이 발생되지 않아야 한다.• 전기 연결부와 홀더는 특정 규격에 따라야 한다.

모든 R600a와 R290 기기 유형들은 이미 언급한 기준으로 설계되어 있더라도 반드시 독립적인 기관에 의해 IEC / EN 과정에 따라 시험되고 검사 통과 되어야 한다. 자세한 내용은 검사 기준 을 참고 하면 된다. 사용 설명서에는 칼로 냉동실 성에를 제거하지 말아야 하는 것과, 그리고 8g의 충전 당 최소 1 m³공간에 설치하는 것, 라벨에 냉매 타입 표기와 같은 취급 주의 경고 및 몇 가지 정보들이 표기 되어 있어야 한다.압축기 주변에, 시스템용 릴레이나 다른 전기 부품을 사용하는 장치들은 아래 조건에 맞아야 한다.• 응축기나 압축기에 있는 팬이 끼여 회전하지 않거나 과부하 되더라도 불꽃이 나

지 않아야 한다. 감온 스위치는 필요하지 않는 것으로 설계되거나 IEC 60079-15을 만족해야 한다.

• 릴레이는, IEC 60079-15를 규정을 만족하거나 밀폐된 박스 안 또는 높은 위치에 설치하는 것이다. 릴레이는 가스가 누설되더라도 공기와 가연성 혼합물이 만들어지지 않는 곳에 위치해야 한다.

냉매가 있는 시스템의 안전한 시스템 설계는 보통 국가별, 지역별 관청에 의해 정기적으로 승인되고 통제되어야 한다. 아래는 독일의 장치 설계 시 원칙을 예시하였다. 많은 세부사항들은 액화 가스 설비 규정에 기초한다. 가스 커넥터가 자주 다뤄지고 기기의 충전이 일어나는 위치 주변에서는 특수 제품들이 있으며, 가스 커넥트를 이용한 충진을 한다.

안전을 위한 설계 시 기본적인 원칙은 아래와 같다.• 가스가 축적되는 공간의 강제 환기.• 환풍기와 안전장치를 제외한 표준 전기 장비.• 가스 누설 감지 센서가 지속적으로 누설 가능성이 있는(예. 충진 장소) 곳을 모니

터링하고 LEL15~20% 상태일 경우 알람과 이중 환기 시키며, LEL30~35%일 경우는 누설지역 비방폭 전기장치들을 모두 단선 시키고 환풍기를 최대 속도로 가동.

• 누설이 있는 장치에 충진을 피하기 위해 충진 전 기기에 대한 누설 검사.• 충진 장소는 가연성 냉매에 맞게 설계하고 안전장치에 연결.

안전장치 설계는 대부분의 경우에 충진 스테이션 공급업체와 가스감지장비의 공급자들로부터 기술 지원을 받을 수 있다.

작은 용기의 R 600a나 R 290 취급은 일부 나라에선 규정이 엄격하지 않다.

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4. 냉동 장치 설계

비가연성 냉매에서 가연성 냉매로 변경하는 대부분의 경우에, 기기 캐비넷은 섹션 3.1에 열거 된 것처럼 안전상의 이유로 설계 변경 되어야 한다. 또한 다른 이유에 의해서도 설계 변경은 필수적이다.

IEC / EN 60335에 따르면, 냉매를 품고 있는 시스템 부품은 반드시 누설 없이 명기된 압력을 견뎌야만 한다. 고압측은 70˚C의 3.5배의 포화압력을 견뎌야 하고, 저압측은 20˚C의 5배의 포화 압력을 견뎌야 한다.이것은 아래의 값을 제공한다.

R 600 a R 290 aLow Pressure side 25 38 bar overpressureHigh Pressure side 35 90 bar overpressure

각 국의 표준과 UL 표준은 응용분야에 따라 다른 규정이 있을 수 있다.

냉동 시스템 효율성은 보통 증발기나 응축기 크기를 변화시킬 필요성이 없다. 곧, 외형 표면은 R 134a, R 22 또는 R 404A가 같아도 된다는 뜻이다.증발기의 내부설계는 일부 수정이 필요 할 수 있다. 압축기의 흡입체적에 따라 냉매의 체적유량이 다르기 때문이다. R 290는 R 22나 R 404A에 가깝다.압축기 흡입체적이 더 큼에 따라 R 600a는 R 12나 R 134a에 비교 되고, 냉매 체적유량은 50%~100% 증가한다. 만약 유로나 관 단면적에서 전후 같은 양의 흐름을 유지한다면, 이것은 압력강하의 증가를 이끈다.냉매 흐름 속도를 권장된 범위인 3~5 m/s을 유지하기 위해서는 단면적 부분을 더 넓게 만드는 것이 필요 할 수도 있다. R 600a의 Rollbond 증발기에서, 이것은 유로 채널 높이를 1.6mm에서 2mm로 높이를 높이거나, 단일 유로 대신 병렬로 설계 하는 것으로 행해질 수 있다. 그러나 평행한 유로 설계는 액 축적을 피하기 위해 세밀하게 설계 되어져야 한다.알루미늄 Rollbond 증발기는 높은 설계 압력 요구 때문에 보통 R290에는 사용되지 않는다.장치에서 액분리기를 설계할 때, 특별한 주의가 필요하다. R 22, R 12, R 404A나 R 134a를 냉매로 사용 할 때는 사용된 오일보다 무거우나 R 600a와 R 290 냉매는 데이터 표 1에 나온 것처럼 가볍다. 만약 액분리기가 너무 크거나, 특히 너무 높으면 장치 시스템의 기동 단계에서 오일 회수가 어렵다. 증발기 설계 주의사항은 CN.82.A에서 찾을 수 있다.

4.1 열 교환기

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R 600a를 위해선, 경험과 이론적인 모델 제작은 다시 R 12와 거의 같은 유량의 필요성을 보여준다. 모세관이 있는 냉동 장치를 R 12에서 R 134a로 바꿀 때, 종종 질소유량(litter/m)으로 표현하는 모세관 유량은 모세관을 길게 늘이거나 더 작은 내부 지름을 사용함으로써 줄일 수 있다.

R 290을 위해선, 경험적으로 R 404A의 모세관 유량과 거의 같다. 이것은 최적화를 위한 좋은 출발점이다.

R 134a와 R 404A처럼, R 600a와 R 290의 흡입관 열교환기는 그림 8에서 보듯이 R 22와는 다르게 R 290의 장치 에너지 효율성을 위해 아주 중요하다. 그림은 과열도가 아주 낮은 K부터 흡입온도를 32˚C까지 증가함에 따른 COP 증가를 나타내며, 일반적으로 작은 시스템에서는 흡입가스온도가 20˚C에서 32˚C 정도이다. 이러한 R 290 COP의 큰 증가는 높은 증발 열량에 의해 발생된다. 증발기 출구의 과열도를 주지 않기 위해 냉매 충진을 가능한 최대치로 유지하는 것과 더불어 흡입관 열교환기는 공기 습도 응축을 막는데 효율적이다. 모세관은 흡입관과 가능한 길게 접촉하는 것으로 그 자체가 좋은 열교환기가 된다.

그림 8: 과냉각 없이 단열압축과의 흡입 온도에 대한 냉매별 이론적인 COP 증가, (증발온도 -25˚C, 응축온도 45˚C)

내부 열 교환이 좋을 때 높은 과열도에서 R 290, R 600a, 그리고 R 134a의 이론적인 COP는 R 22보다 높다. 아주 낮은 과열도에서는 R 290, R 600a, 그리고 R 134a의 COP는 R 22보다 낮다. 내부 열 교환에 대한 R 290은 R 134와 비슷하다.

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4.3 진공

4.4 소음

4.5 구성요소의 청결

R 290에서는 보통, 진공과 그 과정은 대해 R 22, R 134a, 또는 R 404A 시스템과 같은 방법 적용이 가능하다. 불응축가스의 최대 허용 가능한 함유량은 1%이다.

R 600a에서 진공 과정은 현저하게 개선돼야 한다. 증발온도 -25˚C의 증발 온도에서 R 12는 1.24bar(a), R 134a는 1.07bar(a)일 때 R 600a는 0.58 bar(a)의 압력이다. 즉 이전에 조작됐던 압력 값의 47%, 54% 또는 대략 절반만 나타난다.이것은 냉동 장치 내에서 불응축가스 함유량이 다른 두 냉매와 비교해서 두 배의 부정적인 영향을 가질 수 있다. 또는, 불응축가스 잔여물의 최대 필요 레벨은 절반으로 줄어 들어져야만 한다. 불응축가스는 주로 압축기 오일에서 대부분 제거해야 되기 때문에 제거하는데 시간이 걸리고, 이 시간은 비례적이지 않기 때문에 최소 필요 진공 시간은 두 배 이상이 된다.압축기의 프로세서 튜브 한 곳에서 진공하는 것은 디자인에 따라 진공 시간은 증가 할 것이다. 프로세서 튜브와 증발기 양쪽에서 진공하는 것은 필요한 시간을 줄이지만, 비용은 증가한다.

불응축가스의 양이 많아지면 응축온도가 높아지고 불응축가스 부분만큼 열교환되지 않아 에너지 소모를 증가시킨다. 이것은 추가적으로 유체흐름 소음을 증가시킬 수 있다. 하나의 압축기에 두 개의 온도를 사용하는 시스템은, 적상이 생기는 위험성이 큰 냉장고의 주기적인 제상에 대해 문제를 줄 수도 있다.

낮은 냉동능력에서 R 134a와 비교해 R 600a 압축기는 소음이 적은 경향이 있는 반면, 부분적으로 더 낮은 작동 압력 레벨 때문에, 몇몇 다른 소음 문제가 장치 내에서 일어 날 수도 있다.큰 토출량은 큰 진동을 야기 할 수 있고 이것은 장치의 소음을 만들 수도 있다. 증가된 체적 유량은 증발기에서 큰 유체 소음을 낼 수 있는데 특히 팽창변 부분이다. 대부분의 경우 이러한 소음이 커지지 않는다고 하더라도, 이것은 문제가 될 수 있다. 만약 압축기 소음이 줄어든다면, 압축기 소음에 더 이상 가려지지 않는 유체 소음이 가장 시끄러운 부분으로 나타날 것이다. 이것은 쉬익 하는 소리를 내는 예상치 못한 소음일 수 있다. 추가적으로, 더 높은 체적 유량은 더 높은 가스 맥동을 야기 할 수 있고 이것은 유체 소음을 증가시키거나 기기 여러 부분에서 진동을 만들어 낼 수도 있다.흡입관 열 교환 길이를 늘이는 것 또한 유체 소음을 줄일 수 있다. 왜냐하면 이것은 흐름을 균일하게 하고 팽창을 안정 시켜주기 때문이다.

청결함의 규격은 일반적으로 R 134a나 R 404A와 비교 할 수 있다. 냉동에 사용하는 구성요소들의 청결함에 대한 유일한 공식 기준은 독일 외 몇몇 다른 나라에서도 사용하는 DIN 8964이다. 이것은 용해성이 있는 잔여물, 용해성이 없는 잔여물, 그리고 다른 잔여물들의 최대 함유량을 명시한다. 함유물의 용해성이 있는 것과 없는 것의 함유물을 정의하는 방법은 실제 냉매 R 600a와 R 290으로 변경하는 것이 필요하다. 그러나 이론상으로 같은 한계값을 사용 가능하다.

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5. 서비스/참조문헌

R600a와 R290 장치의 서비스와 수리는 숙련되고 잘 훈련된 서비스 기술자로부터 가능하다. 자세한 내용은 CN.73.C을 참조하길 바란다. 지역적 법규나 규정들 또한 반드시 고려 되어야 한다. 냉동 장치에 대해 작업을 하는 동안 위험 가능성이 있는 가스의 가연성 때문에 아주 주의 깊은 조작이 필요하다. 공간의 원활한 환기는 필수적이고 진공 펌프의 배출부는 개방된 장소에 있어야 한다. 서비스 기술자의 장비는 진공도와 정확한 냉매 충진을 위하여 R 600a와 R 290의 요구사항을 만족하여야 한다. 냉매 충진을 정확하게 조작하기 위해 전자저울이 권장된다.R 22, R 12, R 502, 또는 R 134a 장치를 R 600a 또는 R 290으로 변환하는 것은 Secop에서는 권장하지 않는다. 이러한 장치들은 가연성 냉매 사용에 승인되지 않아서 전기의 안전성이 적절한 기준에 따라 입증되지 않았기 때문이다.

CN.86.A "Driers and Molecular Sieves Desiccants", Danfoss CompressorsCN.82.A "Evaporators for Refrigerators", Danfoss CompressorsDES.G.620.C "Guideline - Service on Household Refrigerators and Freezers", Secop

DIN 8960 "Kältemittel-Anforderungen und Kurzzeichen", 1998DIN 8964 "Kreislaufteile für Kälteanlagen", Beuth Verlag GmbH, Berlin

IEC 60335-2-24 "Household and similar electrical appliances - Safety Part 2-24: Particular requirements for refrigerating appliances, ice-cream appliances and ice-makers", 2002, A1:2005 (EN:2003)IEC 60335-2-89 "Household and similar electrical appliances - Safety Part 2-89: Particular requirements for commercial refrigerating appliances with an incorporate or remote refrigerant condensing unit or compressor ", 2002 (EN:2002)IEC 60335-1 "Household and similar electrical appliances - Safety Part 1: General requirements ", 2001 (EN:2002)IEC 60079 "Electrical apparatus for explosive gas atmospheres", 2004 (EN:2004)

UL 60335-2-24 "Standard for Household and Similar Electrical Appliances, Part 2: Particular Requirements for Refrigerating Appliances, Ice -Cream Appliances and Ice-Makers", 2006UL 60335-1 "Safety of Household and Similar Appliances, Part 1: General Requirements", 2006 UL 471 "Commercial Refrigerators and Freezers", 2006, Supplement SB, 2008UL 250 "Household Refrigerators and Freezers", 2000

5.1 참고 문헌

Produced by Secop | December 2015 DES.A.610.A1.39

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OUR JOURNEYSO FAR

1958Start of production for PW compressors.

1972Introduction of FRcompressors.

1993Start of production with natural refrigerant R600a (isobutane).Production facility in Crnomelj, Slovenia founded.

2008Production facilityin Wuqing, Chinafounded.

1970Introduction of SC compressors.The birth of a standard-setting platform in the light commercial market.

1990Introduction of NLcompressors.

2002Production facility in Zlate Moravce, Slovakia founded.

2010Introduction SLV-CNK.2 and SLV-CLK.2 variable speed compressors.Introduction BD1.4F Micro DC compressor.Introduction of DLX and NLU compressors.

2015New generation of energy-efficient propane compressors.New variable speed platforms for household and light commercial applications.

1956Production facility and headquarters in Flensburg, Germany founded.

1999Start of production with natural refrigerantR290 (propane).

1977Introduction TL and BD compressors.

1992Introduction of PLcompressors.

2005Introduction of GScompressors.

2013Introduction of the XV compressor - opening a new chapter in refrigeration history.Secop acquires ACC Fürstenfeld,Austria.