에어컨 제습기능에 대한 후로꾸의 답변

아래 관리자님의 질문

특히 정리하자면..

1. 냉방과 제습모드에서 실제 제습량의 차이가 있는지?
2. 제습모드으로 돌리면, 온도가 덜 내려가는 것은 아닌지? (동영상에 있습니다만..)
3. 낮은 온도(18도), 높은 온도(23도) 두 가지를 비교했을 때, 전력략의 차이가 있는지?
  (온도를 감지해서 일시 정지되는 구간을 제외하고, 순수 운전시간끼리의 비교)
4. 강하게 냉방하고 좀 쉬는 것이 나은지.. 약하게 냉방을 쭉 오래 하는 것이 나은지?
  (3번의 연장선입니다.)
5. 인버터제어라는 것은 무엇이며, 가정용 에어콘은 인버터 방식이 아닌지?
입니다. ^^

이런 것은 저같은 후로꾸가 답을 하는게 더 나을지도 모릅니다.

설 안가본 넘이 말싸움에서는 이긴다고 하잖아요.^^

각사별로 에어콘 재원도 다르고 제습기작도 다르기 때문에 일도양단할 수는 없는 것입니다.

그러나, 기본적인 원칙은 분명합니다.

제습에 더 많은 에너지를 사용하려면 같은 에너지로 현열부하 처리를 적게 하게 해야한다.

어떻게?

1.  1. 냉방과 제습모드에서 실제 제습량의 차이가 있는지?

답 ; 있습니다. 이유는 4번 질문에 병합하는 것이 좋을 듯 합니다. 해서 4번 질문부터 답을 하겠습니다.

4. 강하게 냉방하고 좀 쉬는 것이 나은지.. 약하게 냉방을 쭉 오래 하는 것이 나은지?
  (3번의 연장선입니다.)

답 ; 강하게 냉방하고 좀 쉬는 것이 제습에 유리합니다.

이유는 에어컨을 가동하면 온도도 내려가고 절대 습기량도 떨어집니다.(상대습도는 다르지만) 단, 실내 계내 전체에 걸쳐 평형을 이루는 것이 아니고 에어컨 주변에서 비대칭적으로 이 현상이 더 많이 일어납니다.

제습할 수 있는 수분량이 에어컨 주변에서 비대칭적으로 더 많이 줄어듭니다.

먹을 밥이 없으면 숟가락을 놓고 기다리는 것이 유리하다는 것입니다.

실제 실험해본면 팔스 기동으로는 실내 습도를 55% 이하로 내릴 수가 있었지만 연속기동으로는 불가능했습니다.

에어컨을 껏다 켰다 펄스 기동을 하면 정지기에 실내 다른 곳의 습기가 에너컨 주변으로 몰려들면서 계내 평형을 이룹니다.

먹을 밥이 늘어나는 것이죠. 그럼 같은 냉방 에너지로 상대적으로 더많은 에너지를 제습에 소비할 수가 있게 됩니다.

아래 HVAC님이 예시하신 그래프에서 제습모드에서 나타난 현상이 사실상 수동으로 펄스 기동한 것과 같은 원리를 사용하는 것입니다.

평균 기준으로는 24도를 유지하지만 제습모드는 휴식기가 깁니다.

밥이 몰려들때까지 기다리는 효과가 있다고 봅니다.

2. 제습모드으로 돌리면, 온도가 덜 내려가는 것은 아닌지? (동영상에 있습니다만..)

이 부분은 좁더 복잡합니다. 같은 에너지를 투입했는데 제습이 더 많이 됐다면 온도는 덜 내려가는 것이 에너지보존법칙에 합당한 결과일 것입니다.

또 같은 온도를 내렸다면 제습모드가 더 많은 에너지를 소비하는 것이 정상인거죠.

기능이 제대로 작동했다면 제습도 하고 온도도 내렸으니까요.

여기서 HVAC님의 표현과 제 의견은 충돌이 있습니다.

즉,

'일반적으로 제습모드로 돌리면 풍속이 떨어집니다'

그렇지 않습니다.

오히려 강풍으로 전환되는 에어컨도 있습니다.

저희집 에어컨이 그렇습니다.

왜 그럴까요?

제습에 유리하려면 열교환기의 온도를 노점만을 유지하도록 해야 합니다.

방법은 여러가지가 있을 수 있습니다.

(1) 시간당 통과하는 냉매량을 줄인다.(이거 가능하기는 합니다만 글쎄요? 실제 이 기작을 사용하는 에어컨이 있을지는 심히 의문입니다. 최근에 광고에 보면 노점제습 개념을 사용한다는 표현들을 하던데 관연 그말이 이 말인지는 모르겠네요. 인버터 관련하여 부연하겠습니다)

(2) 열교환코일의 면적을 제습시에는 확 늘려서 같은 냉내가 증발기를 통과하더라도 코일의 온도가 높아지도록 하고 공기와의 접촉 면적도 늘린다.(이거 불가능하죠? 물리적으로 열교환기를 늘렸다 줄였다는 못하는 것이니까요)

(3) (1)과 반대로 통과하는 공기량을 확 늘려서 열교환코일의 평균 온도를 올린다. 근데 이경우에는 한계가 있죠. 그런 경우라도 통과하는 공기의 온도는 노점이하여야 하기 때문입니다.

즉, 노점 이하 한도내에서는 더 많은 공기가 열교환코일에 부딫치게 해서 열교환 처리량을 늘리는 것이 제습에 더 유리하다는 것입니다.

이제 마지막 관문이 남았네요

5. 인버터제어라는 것은 무엇이며, 가정용 에어콘은 인버터 방식이 아닌지?

먼저 모르시는 분들을 위해서 인버터라는 것 부터 설명을 드립니다.

이거슨 겁나 복잡하고 전문적인 분야이므로 머리 이프시면 그런갑다 하고는게 정신건강에 좋습니다.

인버터라는 것은 모터의 회전수를 줄였다 늘렸다하는 기기입니다. 어떻게? 전기의 주파수를 바꾸는 것입니다. 가정용 전기는 220V 60HZ로 공급이 됩니다.

그런데 이 주파수를 30HZ로 바꿔주면 모터의 회전수도 반으로 줄어듭니다.

왜 그렇게 하고 또 그렇게 하면 무신 효과가 있다는 것이지?

이것을 논하고자 합니다.

이것은 동력과 제어가 가지는 한계를 극복하는 하나의 방편입니다.

인버터가 해결해주는 몇가지 기술적 잇슈가 있습니다.

두가지만 언급하면요.

(1) 기동부하를 줄인다.

부하가 걸린 모터가 처음 기동을 시작하려면 많은 에너지가 필요합니다.

예를들어 실 운전시에 1마력이 필요한 압축기(콤프레셔)가 있다고 가정하시죠.

그럼 이 콤퓨레샤를 운전하는데 최대 1마력의 힘을 낼 수 있는 모터를 연결하면 기동이 될까요? -> 어림 반품어치도 없습니다.

이 콤프레샤가 정지상태에서 기동을 하려면 3마력~9마력의 순간 에너지가 필요합니다.

따라서 모터도 모든 전장 설비도 기동부하에 맞춰 설계를 해야 합니다.

그니까 시중에 1마력짜리 모터라는 것도 순간적으로는(약 15초) 정도는 최대 9마력까지는 낼 수 있도록 과대 설계된 상태입니다. 안그러면 기계가 스타트를 하지 못하니까요.

그런데 만약 이 기동 부하를 줄일 수만 있다면 더 작은 모터를 사용할 수 있고 전장 설비도 실 운전 부하에 맞춰 더 작은 용량을 사용할 수가 있게 됩니다. 이것이 모두 에너지 효율과 직접적이고 치명적인 영향을 미칩니다.

3마력짜리 순간 파워를 낼 수 있는 엔진(일렉트릭이던 메카니칼이던)으로 1마력의 일을 하는 것보다는 1마력짜리 엔진으로 1마력의 일을 하는 것이 훨씬 에너지 효율이 높습니다.

기동부하를 줄이는 방법도 겁나 많습니다.

모타 전기 결선을 리엑타를 이용해서 스타-텔타로 전환 연결하는 방법도 있고 또 모타와 부하 측을 직접 연결하지 않고 유체카플링으로 연결하여 초기 기동 부하를 줄이는 방법도 있고 주변에서 흔히 보는 자동차와 같이 변속 기어를 사용할 수도 있습니다. 자동차에 변속기어가 없다면 엔진의 크기는 열배로 늘어날 것입니다.

그 방법 가운데 인버터가 있는 것입니다.

즉, 에어컨 실외기의 기동시점에는 낮은 주파수의 전기를 공급하면 압축기의 회전수가 떨어지기 때문에 기동부하가 확!!!! 떨어집니다.

원래는 전기를 연결하면 3600RPM으로 도는 모터를 인버터로 주파수를 낮춰서 예를들면 200RPM으로 돌려서 일단 기동을 시킨 다음에 천천히 3600rpm으로 회전수를 올리는 것입니다.

이렇게 되면 더 용량이 작은 모터와 더 작은 용량의 전장 설비를 사용할 수 있게 되고 결과적으로 에너지 효율이 올라갑니다.

시중에 나오는 인버터 전용 모터라는 것이 일반 모터보다는 용량 자체가 작습니다. 인버터에 연결해서 기동하면 저회전으로 기동되기 때문입니다.

디젤자동차의 엔진을 다운사이징하면 연비가 겁나 올라가는 것과 같은 이치입니다.

세계는 모든 분야에서 다운사이징이라는 화두에 답을 해야하는 시대가 된 것입니다.

이것이 인버터가 가지는 주된 기능이고 그 다음에 실제 온도 제어 부분에서 인버터가 사용되는가?는 제가 확인한 바가 없습니다.

(2) 컨트롤 범위를 줄인다.(정밀제어)

에어컨을 25도로 설정했다고 해도 실제 증발기가 작동할 때 ON/OFF 되는 온도 범위는 25도에서 상하 1도(또는 0.5도)가 되는 것인데 인버터를 사용하면 이 범위를 더 줄일 수가 있습니다.

제어 목표치 근처에 갔을 때 모터 회전수를 줄여서 천천히 접근하는 것입니다.

자동차로 말하면 브레이크를 밟아서 속도를 줄이면 더 정확하게 정지선에 정차할 수가 있게 되는 것과 같은 이치입니다.

제어는 충분히 가능하고 하면 유리한 점은 있을 것입니다만, 제어가 가져오는 비용과 효과는 그리 크지는 않다는 견해입니다.

인버터가 해낼 수 있는 일이란게 데드존을 줄이는 정밀 컨트롤 분야가 되는데, 컨트롤을 정밀하게 한다고 28도가 시원하지는 않다는 것입니다.

즉, 30도를 20도로 내리는데 들어가는 에너지는 모타 자체의 역율과 에어컨의 메카니칼 효율에 의존하는 것이므로 소비되는 에너지는 동일할 것이라는 결론입니다.

또한 인버트를 이용해서 더 정확하게 냉매의 상변이 온도와 압력에 맞춰내는 것도 이론적으로는 가능하지만 정밀한 압력계가 없기 때문에 실제로는 불간으에 가까운 목표로 보이고요.

증발기의 냉매 통과량을 제어 한다거나 또는 열교환코일의 표면온도를 정밀 컨트롤하여 노점제어를 하는 것도 물론 가능합니다. 가전사들이 그 정도로 에어컨 만드는데 돈을 퍼 부었을까 싶습니다.