과열도와 과냉각도: 측정과 해석 방법, 온도 글라이드 포함
단계별 안내: 과열도와 과냉각도를 바르게 측정하고, 글라이드가 있는 혼합 냉매(R407C, R448A, R449A)에서 이슬점과 기포점을 사용하며, 고장 진단 시 값을 해석하는 방법입니다.
핵심 요약
각 값의 의미
증발기에서 냉매는 압력으로 정해지는 포화 온도에서 비등합니다. 액체가 모두 증발한 뒤에도 가스는 계속 가열됩니다. 이 추가 가열분이 과열도입니다. 과열도는 증발기에 냉매가 알맞게 공급되는지, 즉 전열면을 충분히 활용하면서도 압축기로 액이 넘어가지 않을 만큼인지 보여 줍니다. 응축기에서는 가스가 응축 압력의 포화 온도에서 액화됩니다. 그 후 액체가 추가로 냉각되는 정도가 과냉각도입니다. 과냉각도는 팽창 밸브 앞에 완전한 액체가 있음을 보여 주며, 냉매 1킬로그램당 냉동 효과를 높입니다.
과열도 측정 방법
- 정상 부하에서 최소 10–15분 동안 시스템을 안정적으로 운전시킵니다.
- 흡입 압력을 증발기 출구에 최대한 가까운 곳에서 측정합니다. 압축기 과열도를 알고 싶다면 압축기에서 측정합니다.
- 압력-온도 표나 디지털 매니폴드의 표에서 해당 압력의 포화 온도를 읽습니다. 올바른 냉매가 선택되었는지, 표가 게이지압인지 절대압인지 확인합니다.
- 같은 지점에서 접촉이 좋고 주위와 단열된 클램프형 프로브로 배관 온도를 측정합니다. 온도식 팽창 밸브의 경우 감온통 위치에서 측정합니다.
- 과열도 = 측정한 배관 온도 − 포화 온도.
R134a 예: 흡입 압력이 게이지압 1.9 bar이면 포화 온도는 약 0 °C입니다. 감온통 위치의 배관 온도가 6 °C이면 과열도는 6 K입니다.
과냉각도 측정 방법
- 응축기 출구 또는 액관 서비스 밸브에서 응축 압력을 측정합니다.
- 해당 압력의 포화 온도를 읽습니다.
- 같은 지점에서 액관 온도를 측정합니다. 팽창 밸브 앞에 완전한 액체가 있는지 알고 싶다면 팽창 밸브 바로 앞에서 측정합니다.
- 과냉각도 = 포화 온도 − 측정한 액체 온도.
R134a 예: 응축 압력이 게이지압 9.2 bar이면 포화 온도는 약 40 °C입니다. 액관 온도가 35 °C이면 과냉각도는 5 K입니다.
글라이드가 있는 혼합 냉매
R407C, R448A, R449A 같은 비공비 혼합 냉매는 한 온도에서 비등하거나 응축하지 않습니다. 일정 압력에서 액체는 기포점에서 비등을 시작하여, 그보다 높은 이슬점에서 증발을 마칩니다. 이 차이를 온도 글라이드라고 하며 수 켈빈에 이르고, R407C는 약 6 K입니다 [1][3]. 올바른 값을 구하려면 다음과 같이 합니다:
- 과열도는 흡입 압력에서의 이슬점으로 계산합니다. 이슬점보다 따뜻한 가스는 과열 상태입니다.
- 과냉각도는 응축 압력에서의 기포점으로 계산합니다. 기포점보다 차가운 액체는 과냉각 상태입니다.
- 표에 액체와 증기 두 열이 있으면 과열도에는 증기 열을, 과냉각도에는 액체 열을 사용합니다 [1][3].
고장 진단 시 값의 해석
| 과열도 | 과냉각도 | 예상 원인 |
|---|---|---|
| 높음 | 낮음 | 냉매 부족, 예를 들어 누설 후 |
| 높음 | 정상 또는 높음 | 팽창 밸브 공급 부족(조정 불량, 막힘, 감온통 충전 가스 손실, 용량 부족), 또는 액관의 막힘, 예를 들어 필터 드라이어 막힘 |
| 낮음 | 높음 | 냉매 과충전, 또는 밸브 공급 과다 |
| 낮음 | 정상 | 밸브 공급 과다, 또는 감온통의 설치 위치나 단열 불량. 증발기 부하 부족, 예를 들어 전열면 착상이나 팬 정지 |
| 정상 | 낮고 사이트 글라스에 기포 | 약간의 냉매 부족, 또는 액관의 압력 강하 |
표는 흔한 패턴을 보여 줄 뿐 확정 진단이 아닙니다. 압력, 온도, 공기 및 물 유량, 열교환기 청결 상태, 수액기 유무 등 전체 상황을 항상 확인하십시오. 수액기가 있는 시스템에서는 충전량이 맞아도 응축기 출구의 과냉각도가 작은 경우가 많습니다. 이때는 수액기의 액면이 더 좋은 지표입니다.
권장값
온도식 팽창 밸브에서 증발기 출구의 일반적인 과열도는 4–8 K입니다. 전자식 팽창 밸브에서는 흔히 이보다 낮습니다. 과열도가 너무 작으면 압축기에 액백이 생길 위험이 있습니다. 너무 크면 능력이 떨어지고 토출 온도가 높아집니다. 유닛, 밸브 및 압축기 제조사의 권장값이 일반적인 경험칙보다 항상 우선합니다.