공기조화기를 구성하는 열교환기에 대하여 다음 사항을 설명하시오.

🔷 문제 1
공기조화기를 구성하는 열교환기에 대하여 다음 사항을 설명하시오.

1. 열교환기 코일의 구조
2. 냉매의 종류에 따른 열교환기 코일의 종류
3. 열교환 효율 향상 방안

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✅ 핵심 키워드
공기조화기, 열교환기, 냉매코일, 핀튜브, 열전달계수, 증발기·응축기

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📘 모범답안

1. 서론

공기조화기(AHU)는 실내 공기 상태를 제어하기 위한 핵심 장치로, 내부에는 **열교환기(코일)**가 설치되어 냉방, 난방, 제습 등의 기능을 수행한다.
열교환기의 성능은 코일 구조, 냉매 특성, 열전달 효율 확보 여부에 따라 크게 좌우된다.

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2. 본론

(1) 열교환기 코일의 구조

1. 핀튜브 방식(Fin-Tube Type)
   • 열전도율이 높은 동관(또는 알루미늄관)에 핀을 부착한 구조
   • 튜브 내부에는 냉매 또는 열매체가 흐르고, 외부는 공기가 접촉
   • 핀은 공기 측 열전달 면적을 넓히는 역할
2. 단면 구조
   • 일반적으로 U자형 배관 배열, 2열~8열 이상 다열식 적용
   • 튜브 외경은 3/8", 1/2", 5/8" 등 다양
   • 핀 간격(Fin Pitch)은 운전 조건에 따라 설계 (e.g. 1.8~2.5mm)

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(2) 냉매의 종류에 따른 열교환기 코일의 종류

냉매 종류열교환기 유형주요 특징

냉수(Chilled Water)	물코일(Water Coil)	저압·저온, 부식 방지 필요, 부하변동 대응 용이
R-410A 등 냉매	DX코일(Direct Expansion)	냉매 직접 증발, 증발기 역할, 팽창밸브 포함
스팀(Steam)	증기코일(Steam Coil)	고온 증기 직접 공급, 초기 응축수 처리 중요

 

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(3) 열교환 효율 향상 방안

1. 열전도율 높은 재료 사용
   • 동, 알루미늄 등의 고열전도 소재 채택
2. 핀 간격 및 배열 최적화
   • 공기 저항을 최소화하면서 열교환 면적 극대화
   • 습공조 구간에서는 핀 간격 넓게 설계
3. 유체 흐름 최적화
   • 내부 냉매 또는 냉수의 균일한 유량 분배
   • 공기 흐름의 와류 방지 및 유로 최적화
4. 오염 방지 및 유지관리
   • 핀 사이 이물질 제거 → 주기적 세척
   • 방열판 부식 방지 코팅 적용

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3. 기술 해석 및 시각 예시

▷ 원리:

• 열교환기는 공기와 냉매 간 간접 혹은 직접 접촉을 통해 에너지를 교환
• 핀튜브 구조는 넓은 열전달 면적 확보와 공기 흐름 저항의 균형이 중요

▷ 시각 예시:

• 핀튜브 열교환기 단면도
• DX코일 vs 물코일 비교 구조도
• 열교환 효율 개선 요소 표시된 3D 구조도

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4. 결론

열교환기의 효율적 운용은 냉방 성능, 에너지 절약, 운전 안정성 확보에 직결된다.
냉매 특성에 맞는 코일 설계와 주기적 유지보수, 유체 흐름의 최적화가 병행될 때 고효율 공기조화기 시스템 구축이 가능하다.

 

3교시 문제 1 _ 공기조화기_열교환기_구조_효율방안.hwp

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