빙축열이란?

수축열방식에서는 물을 통상 7도씨 전후의 온도까지 냉각시킨 후 액체 상태로 이용하는 것이며, 물을 0도씨 까지 냉각하여 얼음을 만들어 열을 축적하는 방식을 빙축열 방식이라 합니다. 당초 미국에서  개발되어진 이 방식은  1985년 경에 실용화가 진행되었고 보급 확대가 계획 되어졌습니다. 수축열 방식에는 물은 온도차, 즉 현열차를 이용하는 것이지만 빙축열방식에서는 물의 온도차에 더하여 얼음이 녹을 때 80kcal/kg의 잠열을 흡수하는 특성을 이용함으로써 수축열방식에 비하여 훨씬 작은 용적의 수조에 냉열을 축적하는 겅이 가능한 이점이 있습니다. 빙축열조의 수량에 대한 얼음량의 비율을 %로 나타낸 것을 빙충전율(IPF)이라고 합니다만, IPF가 50%라면 빙축열조는 수축열조의 거의 1/10, 10%라면 거의 1/3 크기로 됩니다. 한마디로 빙축열방식이라 말하지만 많은 방식이 개발되어 있어서 여러 가지 분류가 이루어 지고 있습니다. 그 중에서 제빙 방법을 중심으로 분류하면 출열조내 제빙용 열교환기의 튜브에 냉매나 브라인을 통과 시키고 그 외부 표면에 얼음층을 만들어 냉열을 축적시키는 방식이 현재 가장 많이 보급되어 있는 타입입니다. 물을 봉인한 야구볼 형태의 캡슐을 수조 내에 많이 중전 시키고, 그 수조에 저온의 브라인을 주입하여 캡슐내의 물이 빙결되도록 하는 방식이 있습니다. 이상의 2가지 방식은 만들어지는 얼음이 같은 장소에서 성장과 융해를 되풀이하는 것이기 때문에 정적형(Static Type)이라고 부릅니다. 다음으로 브라인등의 수용액을 냉각하여 샤베트형 얼음을 만드는 방식, 밀봉한 감압조 내부에 냉매를 팽창 즐발시켜 주조 내에 샤벷트형 얼음이 되도록 하는 방식, 과냉각수(불순물이 적은 물은 진동을 주지 않게 주의하면서 천천히 냉각하며, 0도씨 보다 조금 낮은 온도까지 액체 형태로 유지하는 것이 가능합니다. 이 상태의 물을 과냉각수라고 합니다.)를 냉각기로 부터 방출하고 과냉각 상태를 녹여서 샤베트형의 얼음을 만드는 방식, 이상 3 가지 방식을 동적형(Dynamic Type)이라 합니다.

그런데 이 빙축열 방식은  이미 앞에서 설명한 내용과 함께 어떠한 이점과 결점이 있는지 알아보겠습니다. 먼저 이점으로는 종래에 주간 집중적으로 소비되어진 냉방용 전력의 대부분을 야간으로 이동하는 것이 가능하므로 최대 전력을 억제하는데 효과가 있습니다. 또 야간 전력은 석탄과 같은 화석 연료를 사용하는 비율이 적으므로 탄산카스 발생량이 감소하여 지구온난화 방지에도 크게 공헌할 수 있습니다. 이러한 점은 수축열 방식에도 공헌도의 많고 적음은 별개로 하고 같은 이점이 있습니다. 수축열방식에 비교하여 낮은 온도의 냉수를 이용할 수 있기 때문에 온도차를 크게 잡을 수 있고, 같은 냉방 부하량에 대하여 냉수의 필요수량, 배관사이즈, 냉수펌프의 소용 동력을 낮출 수 있습니다. 수축열조에 비교하여 수조의 용적을 대폭 축소할 수 있기 때문에 지금까지 축열조라면 지하실의 바달 아래로 생각되던 설치 위치가 옥상과 같은 곳에서도 설치할 수 있게 되었습니다. 게다가 패키지나 멀티 에어콘 등의 기구와 일체화한 제품이 나타나 종래 어려웠던 중소 건물에도 쉽게 설치가 가능하게 된 것입니다. 한편, 결점으로는 축열조로부터의 열손실은 수축열조와 같이 무시할 수 없습니다. 수축열조에 비해서 물을 저온까지 냉각하기 때문에 냉동기 증발온도를 낮게 해야 하므로 냉동능력이나 성적계수가 저하됩니다. 가장 흔한 방식 중에 직접팽창식을 채용한 경우는 축열조 내부에 있는 제빙용 코일의 외부표면에만 생기는 얼음이 성장하여 그 두께가 증가하면서 코일 내부를 흐르는 냉매와 코일주변 물과의 열교환이 충분하지 못하게 됩니다. 따라서 코일 내부의 냉매가 충분히 증발하지 못하고 액체 상태로 압축기에 들어가는 현상(이러한 현상을 리퀴드백 현상이라 합니다.)이 일어날 수가 있습니다. 이 현상이 일어나면 냉동기 능력이 저하되는 것 뿐만아니라 리퀴드햄머라는 충격이 기기 내에서 방생하여 밸브와 같은 부재를 손상시킬 수도 있습니다. 동적형이라 불리는 샤베트상태의 얼음을 만드는 방식은 본래 이러한 직접팽창식의 결점을 방지하기 위해 개발된 것입니다.