초에너지 절감형 ED7 인버터 항온항습기
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초에너지 절감형 ED7 인버터 항온항습기

- (주)이디세븐 이종국 대표이사

초에너지 절감형 ED7 인버터 항온항습기의 개발 배경


홈피.폐열회수형 인버터 항온항습기.jpg
<초에너지 절감형 ED7 인버터 항온항습기>

 항온항습기의 경우, 그 주요부품의 구성과 제어방식은 이미 30년 이상이 되었음에도 현재까지 그 방식이 개선되거나 변경되지 않고 그대로 적용되고 있다.

 

일반적인 항온항습기의 자동제어 방식은 설정온도의 상하한과 설정습도의 상하한 범위를 결정하게 되면, 그 범위를 맞추기 위해 압축기와 전기히터, 가습기, 송풍기가 조합이 되어 운전 및 정지되므로서 온도와 습도를 설정 운전범위로 맞추게 된다.

 

예를 들어 실내온도 24±2℃, 상대습도 55±10% 라고 가정한다면, 온도설정 하한은 22℃이며, 온도설정  상한은 26℃이고, 상대습도의 설정 상한값은 65%, 하한값은 45%이다. 이 때 실내온도가 28℃, 습도가 60%라고 가정하면, 이 온습도의 설정 범위에 들어가도록 하기 위해 압축기가 운전되며, 송풍기에 의해 증발기 코일과 실내 공기는 열교환되어 14~16℃로 냉각된 후, 흡입 공기온도가 24℃가 될 때 까지 전기히터로 다시 가열하게 된다. 그리고 흡입공기온도가 실내 설정온도에 도달하게 되면 전기히터는 OFF가 되나 전기히터의 잔열에 의해 흡입 공기와 열교환되어 흡입 실내공기 온도를 가열하게 된다.

 

즉, 전기히터의 잔열에 의한 가열 현상으로 설정 온습도의 도달시간 지연 등이 있었으며 온도 허용범위를 정밀하게 ±1℃ 이하로 할 경우는 이 현상이 심화되었었다. 항온항습기의 특성상, 압축기를 운전하여 냉각용 에너지를 소비한 후 다시 전기히터로 가열하여 냉각된 공기온도를 다시 상승시키는 과도한 에너지 소비가 지금까지 항온항습기에서 발생하고 있었으며, 이 문제점을 현재까지 개선하지 못하고 있었다. 이에 과도한 에너지소비 문제점을 해결하고 정밀한 온습도 제어를 위해서 전기히터를 사용치 않고 실외기 방열량을 재열기의 에너지원으로 사용하는 혁신적인 항온항습기를 개발하게 되었으며, 수전용량 저감과 에너지 저감을 효과적으로 할 수 있고, 여기에 BLDC 인버터 압축기를 조합하여 초에너지 절감형 제품인 ED7 인버터 항온항습기를 상용화하여 출시하게 되었다.

 

아래의 도해는 일반적인 항온항습기의 자동제어 개념도로서, 독자의 이해를 돕기 위해 첨부하였다. 이 도해를  통해, 온도와 습도의 2가지 제어인자에 의한 압축기 제어의 경우, 압축기가 빈번하게 ON/OFF 되므로서 과도한 피크전력발생과 에너지의 과소비가 발생됨을 확인할 수 있다.


홈피. 이디세븐 02(02.09).jpg

 

초에너지 절감형 ED7 인버터 항온항습기의 운전모드


1. 초에너지 절감형 ED7 인버터 항온항습기의 냉방재열운전

홈피. 이디세븐 03(02.09).jpg

 

1) 주요부품의 제어특성

- BLDC 인버터 압축기 적용 (RPM 제어로 냉난방부하 대응성 최적화 및 에너지소비 최소화 달성)

- 재열기인 전기히터를 대체하는 냉매 코일 적용 (실외기 방열량을 재사용하는 제어방식)

- 냉방재열운전시, 실외기 방열량을 제어하는 인버터 실외기 팬을 적용

- 냉매 흐름방향을 변환하는 4방향 밸브는 냉방모드로 적용

- 실내측 전자식 팽창밸브 사용 (냉매용량제어 응답성 최적화)

- 실내측 전동밸브 OFF, 실외측 전동밸브 ON 으로 냉매흐름이 제어된다.

- 마이콤 제어 프로세서에 의한 정밀한 PID제어 적용


2) ED7 인버터 항온항습기의 냉방재열운전 개요 설명

- 전원 공급 및 항온항습기 ON, 실내 온도 및 습도센서가 실내 온도와 습도를 확인

- 실외기팬 운전과 BLDC 인버터 압축기의 회전수 램프-업 운전 (피크전력 발생감소)

- 실내온도 설정범위 상한값에 도달할 때까지 BLDC 압축기 회전수 증속 운전

- 실내기에 있는 재열기로 보내는 재사용 폐열에너지량을 실외기팬 인버터로 제어 

   (핫가스 바이패스 방식은 고온 고압의 냉매가스를 사용하므로 용량제어가 어렵다)

- 실외기팬 인버터 제어를 통한 방열량 PID제어로 제2 응축기인 재열기에 공급되는 재열량을 제어한다. (제습기 역할)

- BLDC 인버터 압축기의 회전수제어를 통한 실내온도 설정범위 내의 PID제어운전

- 재열기는 제2의 응축기가 되어 액냉매를 과냉각시켜 이로 인해 냉각능력이 증대되며 전기히터같은 잔열로 인한 온도헌팅이 없이 재열량제어와 인버터 압축기의 회전수 제어로 에너지 소비의 최소화와 최적화로 신속한 온습도 제어를 달성한다.

- 설정 온습도 범위에 도달시 BLDC인버터 압축기는 최소 회전수로 운전된다.

 

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전체 기사는 2020년 9월호 ‘월간 설비기술’에 게재되어 있습니다.(월간지 구입문의:(02)2633-4995)

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