회전식 전열교환기

1. 회전식 전열교환기란?

회전식 전열교환기는 배기 되는 공기가 가지고 있는 열과 습기를 전열매체의 회전에 의하여 급기로 회수하는

공기 대 공기 열교환기의 한 종류 이다. 그런데 이 열교환기는 로터 틈새와 매트릭스를 통하여 필연적으로

누설이 발생하므로 누설을 고려한 실제 열교환 특성과 시스템 변수에 따른 운전 특성을 파악하여야 한다.

가. 종 류

구 분	내 용	비 고
전열교환기	공조의 배열회수(온도, 습도 동시교환)	Roter소재에 따라 비금속제 금속제로 구분
현열교환기	고온도의 배열 회수(온도만 교환)
잠열교환기	습도를 제거하는 건식제습기(습도만 교환)

나. 구 조

금속(주로 알미늄) 또는 비금속성(석면지, 난연성지 등)판을 소제로 평면과 파형으로 가공한2매의 판을

Honeycomb상으로 적층하여 원통형 Wheel로 만들어진 회전로터와 이를 저속회전(8~16rpm) 시키기

위한 감속기로 구성된다.

다. 원 리

공기가 Rotor의 파형 통로(직경 약1.5mm)를 2~5m/sec의 속도로 통과 하면서 열환을 한다

- 냉방시에는 고온 다습한 외기가 Rotor를 통과할 때 연열과 잠열이 Elment에 흡수되므로

외기는 예냉, 제습되어 실내로 급기되며 Element에 흡수된 열은 Rotor가 회전하여

배기측으로 방출된다.

- 난방시에는 역으로 외기는 예열 가습되어 실내 공기는 열 에너지를 Element에 흡수 시킨후

옥외로 방출된다.

라. 성 능

성능은 다음과 같은 인자에 의해 결정된다.

- 풍 속 : 빠를수록 열교환 효율이 나쁘다.

- 급.배기풍량비 : 배기 풍량이 급기 풍량 보다 많을수록 효율이 좋다.

- Element의 비표면적 : 클수록 효율은 상승한다.

※ Element의 비표면적은 형상(소재의 두께, 파형의 피치, 산의 높이 통로 길이 등)을 말하며

비표면적이 클수록 정압손실도 커진다.

- Rotor의 회전수 : 7rpm 이상은 효율이 거의 일정하다.

- 흡습제함침율 : 염화 리듐의 경과로서 약 3%정도의 함침율에서 잠열교환율이 일정하게 된다.

마. 사용효과

여름철 공조 부하는 다음의 3가지로 크게 대별된다

- 벽체나 창으로부터 침투하는 구조 부하

최근 벽체나 창의 단열 효과가 증대됨으로 차차 줄어들고 있는 실정이다.

- 건물 내부의 조명, 사무기기 등이나 인체 등으로부터 발생되는 내부 발생부하

조명기구 사무기기의 성능 개선으로 부하가 줄어드는 경향이다.

- 환기에 필요한 신선외기의 부하

고온 다습한 외기가 직접 실내로 송풍되어 비교적 큰 비율을 차지한다.

따라서 환기에 필요한 부하늘 감소 시키기 위하여 전열교환기를 사용하게 된다.

아래 도표는 보면 환기율 30%시 외기부하가 냉방 부하 전체에 미치는 영향을 나타낸 것이다

바. 사용 FLOW

2. 에너지 절감 효과 및 경제성

가. 사례를 통한 검토(일본 공조기술 출판사 발행 “공기조화와 냉동” 자료 인용)

(1) 건물의 조건

장 소	건 물 용 도	건축연면적 (㎡)	공 조 면 적 (㎡)	공 조 방 식	외기도입량 (CMH)	배 기 량 (CMH)	운 전 시 간 (H)
동 경	일반오피스	13,200	8,400	각층유니트	42,000	42,000	08:00~18:00

(2) 설계조건

구 분		건구온도(℃)	상대습도(%)	엔탈피(㎉/㎏)
하계	실내	26	50	12.6
	외기	32	70	20.6
동계	실내	22	50	10.3
	외기	1	17	1.1

(3) 냉방에 필요한 부하

구 분	계 산 결 과
하 계	42,000 × 1.2 × 4,100 ≒ 207,000,000㎉
동 계	42,000 × 1.2 × 9,250 ≒ 466,000,000㎉

*주) 하계 4,100㎉/㎏.hr 및 동계 9250㎉/㎏.hr는 Enthalpy Hour(동경기준)

※ Enthalpy Hour란?

1년간의 외기의 온습도를 Enthalpy(열량)로 표시하여 높은 Enthalpy로부터 누적한 시간이 동계의

도표이고 낮은 Enthalpy로 부터 누적한 기산이 동계의 도표이다.

(4) 전열교환기 사용에 의한 년간 절감 가능 부하

구 분	계 산 결 과
사용조건	급기 전면풍속 : 3.4m/s, 급기 전열효율 : 72.5%
하계 절감부하	207,000,000㎉ × 0.725 ≒ 150,000,000㎉
동계 절감부하	466,000,000㎉ × 0.725 ≒ 338,000,000㎉
년간 절감부하	150,000,000 + 338,000,000 ≒ 488,000,000㎉

(5) 전열교화기 사용의 의한 운전비 감액

구 분	계 산 결 과
하계 절감운전비	150,000,000 × 0.011 = 1,650,000円 (전기요금)
동계 절감운전비	338,000,000 × 0.011 = 3,819,000円 (유류사용)
년간 절감부하	1,650,000 + 3,819,000 = 5,460,000円

*주) 0.011열단가 : 일본기준

(6) 전열교화기 사용의 의한 운전비 증액

구 분	계 산 결 과
Fan 용량 증대에 대한 운전비	10Kw × 2대 × 3,000hr ×36엔/Kw/h = 2,160,000円
Rotor 가동에 의한 운전비	0.4Kw × 3,000hr × 36엔/Kw/h = 43,000円
년간 운전비 증액	2,160,000 + 43,000 = 2,203,000円

(7) 전열교화기 사용의 의한 공조기기 열원 열량 감소

구 분	계 산 결 과
하계 절감운전비 (냉동기)		42,000 × 1.2 × (20.6 - 12.6)	≒ 97RT
		3,024
동계 절감운전비 (보일러)		42,000 × 1.2 × (10.3 - 1.1)	≒ 624Kg/h
		539

(8) 열원열량 감소에 따른 설비비 절약

구 분	열교환기 미설치	열교환기 설치
냉동기	단위용량 : 0.036USRT / 건축연면적(㎡) 단 가 : 80,000엔/USRT
	13,200 × 0.036 ≒ 475USRT 80,000 × 475 ≒ 38,000千円	475 - 97 = 378USRT 80,000 × 378 ≒ 30,240千円
보일러	단위용량 : 0.32Kg/h (1㎡당) 단 가 : 2,500엔(Kg/h당)
	13,200 × 0.32 ≒ 4.22kg/h 2,500 × 4,224 ≒ 10,560千円	4,224 - 624 = 3,600kg/h 2,500 × 3,600 ≒ 9,000千円
절감금액계	(38,000 - 30,240) + (10,560 - 9,000) = 9,320千円 배관공사비 2,000千円 포함시 11.320千円 절감

(9) 전열 교환기 설치에 따른 증액

구 분	내 용	금 액
전열교환기		5,000千円
주변설비	DUCT 공사, DUCT SHAFT 급배기 FAN 용량증가 등	10,000千円
점유면적 기 타	30㎡ × 70千円 /㎡ 기타 잡공사	3,000千円
계	5,000 + 10,000 + 3,000	18,000千円

(10) 종 합

구 분	전열교환기 사용에 따른 증감액		(A) + (B)
	증액(A)	감액(B)
설치비	18,000千円	11,320千円	6,680千円
년간운전비 [출처] 회전식 전열교환기 (청주시공회) |작성자 색즉시공