KDS31 40 05 냉동냉장설비 일반사항
1. 일반사항
1.1 목적
이 기준은 건축물이나 건물의 특정 공간에 냉동작용을 이용하여 특정 보관온도로 유지하는 냉동 및 냉장 설비와 생산시설에 관한 설계기준을 규정한다. 이 기준서에 기재 된 이외의 사항은 환경보호와 안전에 필요한 각종 규제와 국제협약에 따른다.
1.2 적용 범위
이 기준은 고압가스 안전관리법을 비롯한 건축법, 소방법 등 관계법령에 해당되는 동결되지 않은 상태의 저온도로 보관되는 냉장설비와 동결된 상태로 보관되는 냉동설비설계에 관한 것으로써 냉동냉장창고, 저온저장물류창고, 제빙저빙기기, 쇼케이스 및 물류시스템에 적용하는 설비와 기기설계에 적용한다.
1.3 고려사항
냉동냉장설비란 특정한 밀폐 된 공간에서 정해진 보관기간 안에 보관품의 부패를 방지하고 보관품의 품질을 유지하기 위하여 필요한 온도, 상대습도, 공기의 순환, 출고온도 등을 조절하는 장치로써 일반적으로 압축기, 응축기, 증발기 및 팽창시스템과 배관설비 및 자동제어장치 등으로 구성한다. 모든 냉동냉장설비는 지구온난화 문제에 따른 국제협약에 의거한 냉매를 선택하여야 하며 에너지의 효율적인 이용을 고려하여 설계되어야 한다.
1.4 용어의 정의
기준에서 의미를 정확하게 할 필요가 있는 용어를 다음과 같이 정의한다.● 가스 쿨러(gas cooler): CO2를 냉매로 하는 초임계 시스템에서 열을 제거하기 위해 설계된 열 교환기를 말한다.● 가압 장치(pressure imposing element): 냉매 압력을 증가시키는데 사용되는 모든 장비 혹은 장비의 일부를 말한다.● 가용전(fusible plug): 냉동장치에 부착한 안전장치의 일종으로 납, 주석 등으로 만든 저용융의 합금이다. 응축기나 수액기에 장착하는 안전장치로 냉동장치의 이상고압 발생 시 가용전 내의 저융합금이 용해되어 냉매를 대기 중으로 유출시켜 냉동장치의 파손을 방지하는 역할을 한다. 합금을 포함한 플러그로써 지정된 온도에서 녹아 해당 압력용기 또는 열교환기의 압력을 낮추는 장치를 말한다.● 간접 냉동 시스템(refrigerating system, indirect): 간접 냉동 시스템은 냉동 시스템에 의해 열 교환된 2차 냉매가 공기 또는 다른 물질과 접촉해 냉각 또는 가열하는 시스템을 말한다.● 릴리프 밸브(pressure relief valve):유체의 이상 압력 상승을 막기 위하여 사용되고, 상류쪽 유체의 압력이 설정한 소정의 값 이상이 되면, 그 압력의 상승에 따라서 자동적으로 열리게 되는 기능을 가진 밸브를 말한다.● 릴리프 장치(pressure relief device): 설정 압력 초과 시 자동으로 감압되도록 설계된 압력 조절 밸브 또는 파열 장치를 말한다.● 강제 오일 급유 시스템(forced feed oil lubrication): 기계의 내부 또는 외부에 설치된 오일 펌프에 의해 오일이 강제로 급유되는 시스템을 말한다.● 고압부(highside): 응축기 또는 가스 쿨러 압력인 응축 압력으로 유지 되는 냉동시스템의 부분을 말한다.● 고압부 플로트 밸브(highside float valve): 냉매 혹은 오일의 흐름을 조절하는 제어 밸브로써 밸브 전단의 액체 냉매의 레벨에 따라 밸브가 제어된다.● 고압 조절용 냉각수 조절 장치(refrigerant-pressure-actuated condenser water regulator): 고압부의 압력이 설정 압력보다 올라가면 열리도록 설정된 냉각수 유량 조절 장치를 말한다.● 공기 덕트(air duct): 공기를 운반하기 위해 사용되는 원형 또는 각형 관을 말한다.● 공냉식 과열저감기(air-cooled desuperheater): 압축기로부터 토출된 냉매가스를 응축기로 들어가기 전에 냉각시키기 위하여 설치하는 것으로써 튜브 안의 증기 냉매를 냉각시키기 위해 과열저감기 코일 외부 표면에 공기를 강제순환 시키는 장치를 포함한 것을 말한다.● 공냉식 응축기(air-cooled condenser): 응축 튜브 표면 위를 흐르는 공기를 통해 열을 흡수 또는 제거하는 냉매 응축기를 말한다.● 공비 혼합 냉매(azeotropic mixtures): 서로 다른 두 개의 순수물질을 혼합하였는데도 등압의 증발 또는 응축과정 중에 기체 및 액체의 성분비가 변하지 않으며, 순수 냉매처럼 온도기울기가 동일한 혼합 냉매를 공비 혼합 냉매라고 한다.● 과냉각도(subcooled): 해당 압력의 포화온도보다 더 낮은 온도를 말한다.● 과열도(superheat): 해당 압력의 포화온도보다 더 높은 온도를 말한다.● 과열저감기(desuperheater): 냉매 증기가 압축기에서 압축된 후 응축기로 유입되기 전에 과열된 증기 냉매의 현열 냉각시키는 장치를 말한다.● 기계실(machinery room): 압축기와 냉매 펌프, 압력용기 등을 수용하도록 안전하게 설계된 공간을 말한다.● 기계장비(machinery): 냉동시스템을 구성하는 냉동 기기로써 압축기, 응축기, 수액기, 증발기, 배관 등을 포함하는 기본 구성품으로 된 것이다.● 냉동 시스템(refrigerating system): 냉각을 위해 저압부에서 열을 흡수하여, 고압부에서 열을 제거하는 냉매의 순환을 형성하는 폐회로로 상호 연결된 구성품의 조합을 말한다. ● 냉매(refrigerant): 냉동 시스템에서 열전달을 위해 사용되는 유체를 말한다. 냉매는 저온, 저압에서 열을 흡수하여 고온, 고압에서 열을 배출한다. 일반적으로 상변화를 수반한다.● 냉매 감지기(refrigerant detector): 냉매 증기의 유무를 감지할 수 있는 장비를 말한다.● 냉매 펌프(refrigerant pump): 폐회로 냉동시스템에서 액체 냉매를 이송하는 기계 장치를 말한다.● 다단 냉동 시스템(multistage refrigerating system): 냉매를 두 단계 이상으로 압축하는 냉동 시스템을 말한다.● 배압(back pressure): 안전 밸브 등 릴리프 밸브의 토출 부분 압력으로 인해 출구 방향에 존재하는 정압을 말한다.● 설계 압력(design pressure): 냉동 시스템의 특정 부분에 작용하는 최대 상용 압력을 말한다. ● 설정 압력(set pressure): 감압장치 또는 압력제어장치가 작동하도록 설정한 압력을 말한다.● 수액기(liquid receiver): 응축기에서 응축된 냉매액을 저장하는 용기로써 입구, 출구 배관으로 연결된 냉동 시스템의 압력용기를 말한다.● 스톱 밸브(stop valve): 냉매 흐름을 차단하는데 사용되는 밸브를 말한다.● 스트레이너(strainer): 냉매의 흐름에서 불순물 입자를 분리하기 위해 설치하는 배관 구성 요소를 말한다.● 부스터 압축기(booster compressor): 고단 압축기의 흡입압력까지 냉매를 압축하는 승압용 압축기를 말한다.● 시험 압력(test pressure): 압력 시험 또는 누출 시험 절차에 따라 장비 또는 시스템에 적용되야 할 압력을 말한다.● 압력 용기(pressure vessel): 냉동 시스템에서 냉매가 포함된 모든 용기를 말하며 관련 법규에 따라 적용대상을 규정한다.● 압력 제한 장치(pressure limiting device): 전자적 또는 기계적으로 압력을 받아 미리 설정 압력에서 자동으로 작동을 멈추도록 설계된 장치를 말한다.● 압축기 유닛(compressor unit): 압축기와 원동기 및 부속기기를 포함한 유닛을 말한다.● 엑추에이터(actuator): 힘 또는 움직임의 전달을 위한 기계장치를 말한다.● 오일 배출 플로트 밸브(oil drain float valve): 오일의 배출을 조절하는 제어 밸브로써 수위에 따라 밸브가 제어된다.● 온도식 팽창 밸브(thermostatic expansion valve): 냉동 시스템의 증발기로 들어가는 액체 냉매의 흐름을 조절하는 제어 밸브로써 증발기의 압력 변화와 증발기를 나가는 냉매 가스의 과열도에 따라 냉매 공급 유량을 제어한다.● 용적식 압축기(positive displacement compressor): 압축기 내부 체적의 변화를 통해 증기압력을 증가시키는 압축기를 말한다.● 응축유닛(condensing unit): 하나 이상의 압축기 결합 유닛으로 압축기, 응축기, 수액기 그리고 부속기기를 포함하는 유닛을 말한다.● 응축기(condenser): 열의 제거를 통해 기체 냉매가 액화 되는 냉동 시스템의 기기를 말한다. ● 응축기 코일(condenser coil): 압력용기로 밀폐되지 않은 튜브 혹은 파이프로 구성된 응축기를 말한다.● 이원냉동 시스템(cascade refrigerating system): 두 개 이상의 냉매 사이클이 있는 냉동시스템으로 각각의 냉매 사이클은 가압 장치, 응축기, 증발기 등이 있으며, 한 사이클의 증발기는 그보다 온도가 낮은 다른 사이클의 응축열을 흡수한다.● 이중 릴리프 밸브(dual pressure relief device): 한 부분이 폐쇄되어 있을 때 나머지 부분이 개방되는 삼방밸브에 장착되는 2개의 릴리프 장치를 말한다.● 이차 냉매(secondary coolant): 상변화 없이 열전달에 사용되는 액체를 말한다.● 저압부 플로트 밸브(lowside float valve): 증발기로 들어가는 액체 냉매의 흐름을 조절하는 제어 밸브로써 액체 냉매의 수위에 따라 밸브가 제어된다.● 증발 압력 조절기(evaporator pressure regulator): 주로 증발기에서 증발 압력이 설정 값 이상으로 올라가면 밸브가 개방되어 증기 냉매의 흐름을 조절하여 증발 압력을 제어하는 기기를 말한다.● 증발기(evaporator): 냉동기를 구성하는 기기의 하나로써 팽창밸브에 의하여 팽창한 액냉매를 증발시킴으로써 주위의 증발열을 빼앗아 공기, 물, 브라인 등의 다른 유체를 냉각하는 일종의 열교환기를 말한다 ● 증발식 응축기(evaporative condenser): 튜브 표면 위로 산포되는 물과 공기의 흐름으로 관내 냉매와의 열교환을 냉매를 액화시키는 응축기를 말한다.● 직접 팽창(direct expansion): 팽창 밸브 혹은 장치를 통해 냉매가 증발기에 바로 공급되고 증발기에서 액체 냉매가 증발되어 증기 상태로 증발기를 나가는 냉각시스템을 말한다.● 체크 밸브(check valve): 한 방향으로만 유체가 흐르게 하여 역류를 방지하는 밸브를 말한다.● 최저 가연성 한계(lower flammability limit): 냉매와 공기가 균질하게 혼합된 환경에서 발화되지 않는 냉매의 최소 농도를 말한다.● 컴파운드 냉동 시스템(compound refrigerating system): 단일 냉매 사이클로 다단 압축 냉동 시스템을 말한다. ● 파열부(rupture member): 설정 압력에서 파열되어 냉매를 방출시키는 장치를 말한다.● 파이럿 구동 릴리프 밸브(pilot-operated relief valve):주 릴리프 장치에 결합되어있는 자체 작동식 보조 릴리프 밸브에 의해 제어되는 릴리프 밸브를 말한다.● 포화 압력(saturation pressure): 주어진 온도에서 기체와 액체가 평형 상태로 존재하는 압력을 말한다.● 플래시 가스 바이패스 밸브(flash-gas bypass valve): 냉매 압축을 위해 가스탱크에서의 플래시 가스를 처리하는 장치를 말한다.● 플래시 가스 탱크(flash-gas tank): 증발기로 공급되는 액체로부터 기체 냉매의 분리를 위해 설치되는 탱크를 말한다. ● 각빙 제조 설비: 아연도 철판으로 만들어진 네모난 통속에 물을 넣어 얼리는 캔(can) 아이스방식의 제조설비를 말한다.● 빙관: 원료수를 넣어 얼음을 얼리는 장방형 관● 캔그리드(can grid): 여러 개의 빙관을 동시에 제빙조로부터 꺼내기 위해 사용되는 빙관 걸이● 제빙조: 제빙조는 일종의 물탱크와 같은 것으로 제빙조 내에는 -7~-12℃정도로 냉각된 염화칼슘 용액인 브라인이 들어 있고, 이 브라인 중에 원료수(제빙용 원수)를 담은 빙관(ice can)을 넣어 두면 빙관 중의 원수는 외부의 브라인에 의해 냉각되어 첨차 동결된다.● 양빙기: 제빙조에 있는 빙관을 탈빙하기 위해 끌어 올리거나 제빙원수를 채우기 위해 빙관을 이동할 수 있는 주행식 크레인이 포함된 양빙기 ● 용빙조: 얼음이 빙관의 표면으로부터 쉽게 이탈하도록 빙관이 잠기도록 상온수가 채워진 탱크● 탈빙기: 용빙된 빙관을 기울려 얼음이 미끄러져 밖으로 나오게 하는 장치 ● 주수조: 탈빙이 끝난 빙관에 다시 얼음을 만들기 위해 넣을 원료수를 저장하는 탱크● 심수: 원료수가 동결되는 과정에서 빙관 중앙부에 모이는 불순물이 포함된 물 ● 심수처리장치: 불순물을 포함한 심수를 신선한 물과 교환하는 장치 ● 브라인: 제빙조를 채우고 있는 2차냉매로 브라인 냉각용 증발기에 의해 낮은 온도를 유지한다.● 브라인교반기: 제빙조 내에서 증발기와 브라인, 브라인과 빙관과의 열교환이 잘되게 브라인을 일정한 방향으로 순환시켜주는 교반기 ● 예냉조: 심수를 뽑아낸 후 보급수에 의해 얼음이 갈라지는 것을 막기 위해 원료수를 5℃이하로 유지하는 수조● 송풍장치: 투명빙을 제조할 목적으로 빙관내 원료수를 교반하여 원료수에 포함된 공기가 방출되도록 한다. 이때 원료수를 교반할 목적으로 공기를 공급하는 장치를 송풍장치라 한다. ● 저빙고: 얼음을 수요기에 대비하여 제빙장치의 가동률을 높이기 위해 제조한 얼음을 비교적 장기간 저장하는 창고● 가치실: 당일 제조한 얼음을 일시 저장하는 창고● 쇄빙기: 저빙고에 보관한 얼음을 빙장용 얼음으로 공급하기 위해 얼음을 적당한 크기로 파쇄하는 장치
2. 조사 및 계획
내용 없음.
3. 재료
내용 없음.
4. 설계
4.1 냉동냉장창고 부하계산
(1) 부하계산은 냉동, 냉장, 제빙 및 저빙 등의 건축물 또는 공간에 설치되는 냉동 장치등을 선정하고 이에 따른 부속기기를 설계하기 위하여 수행한다.(2) 냉각부하는 외부침입열, 환기열, 물품의 냉각열, 고내 발생열 등으로 결정된다. 냉각시간은 24시간을 기준으로 하고 냉동냉장창고의 운영특성에 맞게 조정 할 수 있다.
4.2 냉동냉장 설계기준
(1) 냉동냉장창고의 보관온도, 보관품의 특성에 따라 설비시스템을 구성하는 장비의 종류와 용량선정 방향을 제시한다.(2) 냉동냉장기기는 냉동기, 응축기, 증발기, 냉각탑, 냉매 및 냉각수 펌프 등으로 이에 대한 용량의 선정을 제시한다.
4.3 제빙저빙 설계기준
(1) 제조하는 얼음의 형태에 따라 각빙제빙장치와 기타 제빙장치로 구분하고 각 시스템을 구성하는 장비의 종류와 용량선정 방향을 제시한다.(2) 각빙제빙장치는 제빙조, 아이스 캔, 캔 그리드, 브라인 교반기, 공기 압축기, 용빙조, 탈빙조, 원수충진조, 원수펌프 및 저빙용 기기 등과 냉동 열원기기 등으로 이에 대한 용량의 선정을 제시한다.(3) 자동제빙기는 플레이트아이스(plate ice), 플레이크아이스(flake ice), 튜브아이스(tube ice) 등의 형태로 각 장비에 대한 용량의 선정을 제시한다.