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냉동냉장 설비 설계 기준
1. 일반사항
1.1 목적
본 기준은 건축물에 설치되는 냉동냉장 설비의 기능과 성능을 확보하기 위해 냉동냉장 기기 및 장비를 적합하게 설계하는 것을 목적으로 한다.
1.2 적용 범위
- 건축물 및 시설물에 설치되는 냉동냉장 설비 관련
- 내진 설계는 국토교통부령으로 정하는 지진구역 안의 건축물, 건축법 시행령 또는 건축구조기준에 따름
- 적용 온도 범위: -80℃까지
1.3 고려사항
- 건물의 온도 변화에 따른 건축물 및 배관의 수축 변화 고려
- 건축물 및 냉동냉장실의 결로 문제 고려
- 냉장고 건축 완료 후 시운전 시 냉동기 가동 및 제습 운전 시간, 냉장고실별 온도 하강 순서 준수
- 단열, 방습 및 동상 방지 고려
2. 조사 및 계획
내용 없음.
3. 재료
- 고압가스안전관리법규 준수
- 배관, 부속 및 재료는 한국산업표준품 또는 동등 이상 품질의 재료 사용
- 배관재는 작동 온도 및 압력, 시스템 내부 유체에 적합한 것을 설계
- 밸브는 배관재 및 시스템 유체에 적합한 자재로 설계, 시스템의 온도 및 압력 등급에 적합해야 함
- 플렉시블 커넥터, 배관의 신축 및 변위 흡수 이음쇠는 한국산업표준품 또는 동등 이상 품질의 재료 사용
- 이음 및 연결은 시스템 압력에 적합하고 기밀성이 확보되어야 함
- 이종 금속 배관의 이음은 절연 이음쇠로 제작된 것이어야 함
4. 설계
4.1 압축기
- 실별 온도 및 증발 온도에 따른 성적 계수 및 경제적인 사용 범위로 설계
- 응축 온도, 증발 온도 및 용량을 참조하여 선정
- 냉매의 증발 온도와 실온과의 온도 차는 증발기 종류에 따라 적절한 온도 차로 설계
4.2 응축기
- 응축 온도는 설치 지역의 외기 온도 및 부하 계산 기준에 근거하여 설계
- 응축기의 방열 면적 계산: (4.2-1)
- 응축 열량 계산: (4.2-2)
4.3 증발기
- 증발 온도 및 부하 계산 기준에 근거하여 증발기 용량 설계
- 증발기의 증발 면적 계산: (4.3-1)
4.4 고압 수액기
- 냉동 장치 장기간 정지 시 및 증발기 냉매 회수 시 수용 가능한 용기
- 용량은 전 충진량을 수용할 수 있는 용량
- 횡형: 셀 길이가 지름의 2~4배, 입형: 셀 높이가 지름의 1.5~3배
- 설치 공간 제약 시 2기 이상 분활 설치 가능
- 보수를 고려하여 보조 수액기 설치
4.5 저압 수액기
- 냉매액 펌프 순환식 냉동 설비에 사용, 각 증발기로 저온 저압 냉매액 보관
- 증발기로부터 미 증발 액을 가스와 액으로 분리하는 기능
- 완벽한 방열 방습 필요
- 셀 높이 확보 불가 시 셀 지름을 크게 하여 내용적 확보
- 증발 온도 차가 10℃ 이상일 때는 증발 온도별로 구분하여 설치 권장
4.6 액 펌프
- 각 증발기로 저온 저압 냉매액을 순환시키는 장비
- 1대 이상의 예비 펌프 설치
- 액 펌프 형식 및 회전수: 표 4.6-1 참조
- 저압 수액기 제어 액면으로부터 1m 이상 밑에 설치하여 캐비테이션 방지
- 냉매 순환량: 냉장용 3~4배, 동결용 8~10배
4.7 냉각수 및 브라인 펌프
- 응축기, 압축기 실린더 헤드 및 오일 쿨러 냉각 물 또는 브라인 순환량으로 용량 계산
- 각 냉동 시스템에 2대 이상 설치, 1대는 예비기
- 냉각수 펌프 용량 산정에 필요한 응축 열량 계산: (4.7-1)
- 브라인 펌프 용량 산정에 필요한 증발 열량 계산: (4.7-2)
4.8 송풍기
- 입형 유니트 쿨러, 횡형 유니트 쿨러, 세미 에어 브라스트 관 붕형, 동결실 교반형으로 나뉨
- 적합한 종류 적용
- 토출 풍속: 에어 브라스트 3~8m/sec, 세미 에어 브라스트 1.5~3m/sec
- 풍량 계산: (4.8-1)
- 정압: 행거형 에어 블라스트 300~500 Pa, 세미 에어 블라스트 관 붕 길이 1m 당 30 Pa, 유니트 쿨러 250~550 Pa
- 전동기 선정: (4.8-2)
- 전동기는 내한 처리된 것을 사용
- 유니트 쿨러 1기에 대해 송풍기 2대 이상
- 케이싱 내면과 날개 클리어런스 3mm 이상
- 초저온에 사용하는 송풍기는 내한 처리, 재질 및 베어링 윤활유는 온도에 맞는 것을 사용
4.9 유 분리기
4.9.1 암모니아 유 분리기 선정
- 셀 내 냉매 가스 속도: 0.5~1m/sec
- 필요 단면적 계산: (4.9-1)
4.9.2 프레온용 유 분리기 선정
- 원심 분리식 셀 내 가스 속도: 10~20m/sec, 언로드 기구 장치 시 큰 수치 택함
- 데미스터식 셀 내 가스 속도 계산: (4.9-2)
4.10 액 분리기
- 구조: 버블 플레이트식 사용
- 암모니아 액 분리기 선정
- 셀 가스 속도: 0.5~1m/sec
- 소요 단면적 계산: (4.10-1)
4.11 중간 냉각기
- 저단 토출 가스를 중간 압력에 대응하는 포화 온도에서 5~10℃ 높은 온도까지 냉각
- 증발기로 보내는 냉매액 냉각은 중간 압력에 대응하는 포화 온도에서 5~10℃ 낮은 온도까지 과냉각
- 고단 흡입 가스의 액 분리 능력 확보
4.12 제상 (Defrost) 장치
- 증발기 제상 방식: 핫 가스, 살수, 전기, 가열 브라인 등
- 핫 가스 방식: 직접 팽창식 건식 및 반 만액식 증발기에 사용
- 물 살수 방식: 유니트 쿨러에 사용, 15℃ 이하 물은 가열 히터로 20~30℃ 승온
- 전기 히트 방식: 소형 증발기에 사용
- 가열 브라인: 브라인식 냉각기에 사용, 30~40℃ 가열된 브라인 사용
- 기타 방식: 부동액 산포 방식 (프로필렌 리콜, 나이브라인 등)
- 배수, 배수관, 배수 드레인 설치: 물 넘침 방지, 동결 우려 시 가열 히터 설치, 결빙 방지
4.13 안전 장치
- 이상 냉매 압력 시 압축기를 정지시키는 고압 차단기 설치
- 유압 이상 시 압축기를 정지시키는 유압 보호 장치 구비
- 안전 변은 고압 가스 안전 관리 법규 및 관련 법규에 따라 설치
- 압축기, 응축기, 수액기에 안전 장치 및 안전 변의 분출 가스가 인체 또는 시설물에 영향을 주지 않는 실내 또는 냉동 설비 저압부로 방출되는 배기관 설치, 액봉되지 않도록 주의
- 암모니아의 경우 방류 둑 및 적절한 중화 장치 설치
- 안전 장치는 누설 시험 압력을 초과하지 않는 범위에서 조정
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