50.냉장고 와 냉동고의 구조는? 냉장고의 기능 냉장고는 주로 식품을 장기 보존하기 위해 '동결하지 않을 정도 "저온 공간을 만들어 신선 식품의 저온 저장이 필요한 물품을 보관하는 전자 제품의 하나이다. 이에 대해 본체 내부 온도를 0 ℃ 이하로 냉동하여 저장하는 냉동실로 구분되어 있다. 우리나라는 여름에는 30~35 ℃ 전후, 겨울에 영하가 되는 기온 차이가 심한 기후이다. 여름에 육류 나 채소류, 유제품의 신선 식품을 상온에서 보관하는 것은 불가능하지만 냉장고 나 냉동고 에 보관하면 비교적 장기간에 걸쳐 신선도가 유지된다. 냉장고는 생활 필수 가전으로 매우 폭넓게 보급하고있다. 여기에서는 냉장고와 냉동고의 구조 외에도 전기 요금의 산출 방법, 절전에 효과적인 방법 안전한 취급 방법을 설명 하기로 한다. 냉장고의 구조와 작동 원리 냉장고는 에어컨과 매우 유사한 구조로 되어 있으며, 주요 장비는 "압축기" "응축기" "팽창 밸브" "증발 기"의 4 가지이다. 이들을 이용하여 냉기를 생성하고 본체 내부에 방출하는 구조로 냉각이 이루어 지고있다. 에어컨에서 냉방 부분을 냉장고 내에서 생성하고 온기 부분을 본체 밖으로 방출하는 것처럼 에어컨의 실내기가 냉기를 방출하고 실외기가 더운 공기를 방출하는 것과 비슷하다. 온도차를 만들어 냉각 측을 활용하고있는 냉장고와 냉동고의 구조이다. 에어컨 과의 차이는 열을 이용 할 필요가 없기 때문에, 발생되는 열은 모두 필요 없다는 점이다. 냉장고의 냉각 사이클 냉장고의 냉각 사이클은 에어컨과 거의 동일하다. 전기 에너지로 구동하는 "압축기 (컴프레서) '에서 냉장고 안에 보관 된 기체 냉매를 압축한다. 압축하여 고온 고압이 된 냉매 가스는 "응축기"을 통과 함으로써 액화 한다. 액화 된 냉매는 "팽창 밸브(모세관)"를 지나면 압력이 급격히 저하되어 비점이 내려 간다. 끓는점이 저하 된 액체 냉매를 "증발 기"에 통과시켜 냉매를 기화한다. 이 "액체가 기체로 변화"하는 순간 기화에 의해 크게 열을 빼앗는 특성이 있다. 이 "증발"부분을 냉장고에 배치하여 냉장고를 냉각시켜, 저온 공간 을 유지 할 수 있다. 증발기를 통과 한 기화 냉매는 다시 "압축기 (컴프레서)'를 통과하여 냉각 사이클이 계속된다. 이 일련의 흐름을 전기 에너지로 하는 것이 보통 판매되는 냉장고와 냉동고의 구조이며, 에어컨과는 크게 다르지 않다. 냉장고의 냉각 사이클에서 "압축"공정에서 압축기에서 열이 방출된다. 이 냉장고 내부에 침입하지 않도록 뒷면에서 방출시키고있는 것이다. 그래서 적절한 방열 공간이 있어야 하고 열이 도망 치지 못하면 냉각 사이클의 효율이 악화된다. 더운 여름철에 냉장 능력이 저하 되는 원인은, 냉장고와 냉동고의 배열이 나쁘게 되면, 냉각 효율이 저하된다. 또한 환기와 방열에 의해 열을 제거해야 한다. 냉장고 뒷면의 온도가 50 ~ 60 ℃로 매우 고온 이 되어 버리면 고장이나 발화 · 발연 사고로 이어질 수 있기 때문에 설치 장소에도 주의가 필요하다. 흡수 식 냉장고의 구조 흡수 식 냉장고는 압축 식 냉장고와 달리 냉매가 다르다. 냉매는 "암모니아"이고 흡수액이 되는 '물'이 같은 밀폐 된 다른 계통의 배관에 충전되어 있다. 주요 장비는 "흡수 기" "재생기" "분리기" "응축기" "증발 기" 의 5 가지이다. 흡수기에 의해 암모니아 가스와 물이 혼합 "암모니아 수용액"을 만들게 된다. 암모니아 수용액은 전기 에너지 또는 가스 에너지에 의한 히터를 내장 한 "재생 장치"로 가열된다. 가열에 의해 암모니아 수용액은 물보다 먼저 가스화 되고"분리기"를 통해 "물"과 암모니아 가스로 분리 한다. 물은 흡수기로 돌아오고 암모니아 가스는 "응축기"로 진행한다. "응축기"에 도달 한 암모니아 가스는 액화하고 액화 암모니아는 "증발 기"을 빠져 증발 기화한다. 압축 식 냉장고 뿐만 아니라 증발 기 부분에서는 기화열의 특성에 따라 기화 순간에 크게 열을 빼앗기 되므로 이 부분이 냉장고에 배치된다. 증발기를 통과 한 암모니아 흡수기로 돌아가서 다시 물과 혼합 하여 암모니아 수용액이 되어, 이후 지속적으로 냉각 사이클이 반복된다. 흡수 식 냉장고는 압축기를 가지고 있지 않고, 압축 식 냉장고에 비해 매우 저소음이라는 장점을 통해 호텔의 침실이나 병원 등 저소음을 요구하는 용도에 적합하다. 흡수 식 냉장고는 일반 가정용으로는 그다지 보급되어 있지 않고, 대부분이 압축 식 냉장고 가 보급 되어 있다. Peltier 식 냉장고의 구조 직류 전류를 흘리는 것으로 단면이 흡열 하고 다른 면이 발열하는 '펠티에 소자'를 활용 한 냉장고 이다. 냉매 및 압축기, 흡수 장치 등 장비를 사용하지 않기 때문에 소음이나 진동이 발생하지 않는 소형 냉장고를 제작 할 수 있다는 특징이 있다. Peltier식 냉장고는 흡수 식 냉장고 뿐만 아니라 호텔이나 병원 등 저 소음을 요구하는 장소에 적합한 냉장고이다. 소형 냉장고 외에 냉각 기능이 있는 와인 셀러 나 화장품 냉장고 에도 활용되고있다. 단점은 펠티에 소자는 에너지 효율이 나쁘기 때문에 소비 전력이 커지고, 또한 본체 내부 온도를 저하시키기 위한 배열이 크다는 특성이 있다. 방열을 충분히 하지 않으면 펠티에 소자가 파손될 우려가 있고, 대용량 냉장고를 제작하는 것은 폐 열 팬이 크 져야 하기 때문에 합리적이지 않다. 펠티에 소자 자체는 소음이나 진동을 발생시키지 않지만, 폐 열 팬을 운전 하여야 하기 때문에 완전 하게 무음은 안된다. 냉각 효율이 나쁘기 때문에 자주 여닫기 하는 곳에는 적합하지 않고 장시간 개방하면 본체 내부 온도가 빠르게 상승하고 온도 관리가 매우 어렵다. 각 제조사의 판매되는 제품 라인업은 소형 제품에 한정되어 있어 20 ~ 50L 범위에 해당하는 소형 냉장고가 일반적이다. 냉장고의 소비 전력과 전기 요금 냉장고는 주방 가전에서 비교하면, 전자 레인지와 IH 히터처럼 순간적인 높은 전기 용량을 필요로 하지 않지만, 24 시간 항상 통전하고 있다는 특성 때문에 소비 전력에 비해 소비 전력량 많은 전자 제품이다. 각 제조사는 냉매와 냉각 사이클의 효율화를 도모하고, 수십 년 전에 출시 된 냉장고에 비해 큰 에너지 절약을 실현하고 있지만 여전히 가정에서 사용하는 전기 에너지의 대부분을 차지하고있다. 일반 냉장고의 소비 전력 2014 년 이후 판매되는 업체의 냉장고의 소비 전력은 대체로 비슷하며 그 수치의 범위는 대략 다음과 같다. 또한 가정용 냉장고는 냉장실과 냉동실이 일체가 되어있는 것이 대부분이고, 아래 수치는 냉장고와 냉동고를 동시에 냉각하는 '냉장 냉동고 "을 참조 한 것이다.
한편 서리 제거 운전 기능을 따로 가지고있는 기종은 히터 분의 소비 전력이 더 가산된다. 20 ~ 40L 급 소형 냉장고는 Peltier 소자가 있는 냉장고는 가정용 압축 식 냉장고보다 효율이 나쁘고, 정격 소비 전력 50 ~ 70W로 커지고있는 것이 일반적이다. 냉장고의 소비 전력과 전기 요금의 산출은 곤란 400L급 에서 90W의 냉장고에서 월간 소비 전력량을 생각한다. 정격 전력이 24 시간 모든 걸렸다고 하면 90 [Wh / 일] × 24h = 2,140 [W / 일] → 2.14 [kW / 일]되어, 연간 약 780 [kWh]로 평균의 3 배 이상의 수치가 된다. 냉장고는 본체 내부 온도가 설정 온도 이하로 냉각되면 압축기의 운전을 중지하고 에너지 절약을 도모하기 위해 하루에 소비 전력을 산출하는 경우 단순히 24 시간을 계속 운전 한다고 는 말 할 수 없다. 냉장고의 표준 운전 조건(JIS C 9801 (2006)을 참고) 냉장고의 소비 전력 계산 사용 조건 및 주위 조건을 아래와 같이 세부 규정하고있다.
이러한 측정 조건을 고려하여 제조 업체들은 제품의 연간 소비 전력량을 산출 표시하고 있습니다. 냉장고의 소비 전력은 위의 조건에 가까울수록 제조 업체에 의해 표시된 소비 전력에 접근 하는 것입니다. 이처럼 충분한 틈새의 폭이 확보되지 않으면 방열이 저해되고, 도어 개폐 빈도가 많으면 냉장실과 냉동실의 온도가 올라가 온도 조건이 악화되고 소비 전력 은 커 집니다. 냉장고 와 에어컨은 온도에 크게 의존하는 전기 기기이며, "운전 시간 × 전력"등 단순 계산으로 오차를 발생하게 됩니다. 냉장고 · 냉동고의 절전 방법 냉장고와 냉동고는 사용에 따라 크게 절약을 꾀할 수 있다. 작동 원리는 에어컨과 마찬가지이며, 열 교환의 양이 적으면 적을수록 전력을 사용할 필요가 없다. 전력을 줄이기위한 방법을 소개한다. 본체 내부 설정 온도를 적정하게 유지하자 냉장고, 냉동고의 내부 온도가 낮을수록 고외(庫外) 주위 온도와의 차이가 커진다. 온도차가 클수록 온도를 낮추기 위하여 냉매를 활발하게 움직여야 하여 압축기에 큰 전력을 공급 해야 한다. 냉장고 본체는 열의 이동을 최소화하기 위해 절연되어 있지만, 아무리 단열이 잘 되어 있다고는 해도, 자연 방열은 제로가 되지 않고 본체 내부 온도가 상승하기 때문에 온도를 저하시키기 위해 압축기를 정기적으로 운전 시킬 필요가 있다. 냉장고 내부 온도를 설정할 수 있는 제품이 대부분이므로 필요 이상으로 낮은 온도로 설정하지 않고, 약 ~ 중 운전하여 에너지 절약을 꾀할 수 있다. 냉장고 주위 온도가 낮고, 만약 5 ~ 10 ℃의 추운 환경 에서 중 운전으로 설정 하여 본체 내부에 동결이 발생한다. 주위 온도가 낮은 경우는 약 운전 설정으로도 충분 할 수 있으므로 적절히 조정하면 된다. 뒤쪽과 측면에서의 방열을 방해하지 말자 냉장고와 냉동고는 제조업체가 권장하는 벽면 사이와 이격 거리가 있다. 뒷면이나 측면에 일정한 공간을 확보 하고 방열의 축적을 피할 수 있어야 절전으로 이어집니다. 후면과 측면 벽에 너무 가까이하면 압축기에서 방출 되는 열이 외부로 도망 치지 않고 내부 기기의 주위 온도가 상승하여 열 교환 불량 해 진다. 열교환의 효율이 악화하면 압축기는 더 큰 전력을 필요로 하게 될 뿐더러 내부 기기가 장시간 고온에 노출 됨으로써 고장을 유발할 가능성도 있다. 벽면으로부터 일정 거리를 확보하고, 냉장고 · 냉동고에서 의 방열을 방해하지 않도록 주의를 요한다. 냉장고 위에 물건을 쌓지 말자. 냉장고 상단은 매우 뜨거울 부분이며, 상단 박스 등을 쌓게 되면 방열을 방해하여 효율이 악화된다. 지진 등으로 낙하 할 우려도 있기 때문에 냉장고 상단에 아무것도 두지 않도록 해야 한다. 냉장고에 직사광선에 노출시키지 않는다 냉장고 본체를 직사 광선에 노출 된 장소에 설치하는 것은 피해야한다. 본체는 단열 되어 있지만, 태양의 일사량은 열량이 크고 내부에 미치는 열의 영향은 무시할 수 없다. "잘 식지 않는다" "전기 요금이 많이 나온다" 등의 문제가 발생 할 뿐만 아니라 개폐시 직사광선이 본체 내부로 들어가면 열에 의해 냉기가 손실되는 원인이 된다. 본체 내부에 뜨거운 음식을 넣지 말자. 뜨거운 상태의 식품을 냉장고 나 냉동고에 그대로 수용하면 뜨거운 음식에서의 방열에 본체 내부 온도 가 현저하게 높아져 버립니다. 이를 냉각하기 위해 전력을 크게 소모한다. 일반 냉장실은 급속 냉각 할 수 없기 때문에 장시간에 걸쳐 높은 온도를 유지 버리고 본체 내부의 다른 음식을 따뜻하게 해 버릴 가능성이 있다. 최근 냉장고는 뜨거운 음식을 그대로 냉각 할 수 있는 전용 스토어를 준비하고있는 제품이 있으므로 이것을 이용하는 것이 좋다. 냉장실에 음식을 많이 넣지 말자. 냉장실은 본체 내부의 공간을 식혀 저온을 유지하고있다. 본체 내부에 음식 등이 너무 많이 담겨 냉풍이 본체 내부에 순환하지 않고 냉각을 위해 압축기가 과도하게 운전 해 버린다. 본체 내부에 수용하는 것은 일정한 간격을 두고 보관하여 냉각 효율이 향상 절전을 꾀할 수 있다. 냉동실에 대해서는 반대로 동결 한 식품을 움직이지 않게 하면 절전을 꾀할 수 있다. 냉동 식품 자체가 보냉 제와 같은 역할을 하고 냉각에 필요한 전력을 억제된다. 공간을 크게 뚫어 버리면, 공간을 냉각 하는 데 크게 전력을 사용 되어야 하기 때문에 최대한 움직이지 않게 되도록 배치를 조절하면 좋다. 도어 개폐 시간을 단축하자. 문 개폐시 내부의 냉기가 외부로 누출. 내부의 온도가 높아지면 냉각을 위해 압축기를 움직이지는 아니라 크게 전력을 사용한다. 도어 개폐 횟수를 적게 하여 개폐 시간을 단축함으로써 절전을 꾀할 수 있다. 절전 아이템으로 '냉장고 커튼'을 설치하는 방법이 자주 소개되고 내용은 커튼을 설치하면 도어 포켓 측에 냉각 효과가 잃어 버리게 되어 본체 내부 온도 편차를 일으키게 되므로 피하는 것이 좋다. 본체 내부에 온도 편차가 발생하면 내부 온도가 설정 온도에 도달했는지를 측정하는 센서의 오작동이 많아 "본체 내부 온도가 낮아지고 있는 데도 냉각을 계속" 하라는 문제로 이어져 온도 감지 센서는 운전을 계속 필요하다고 판단하게 되어 많은 전력를 사용하게 할 우려가 있다. 냉장고 커튼은 항상 냉장 부분이 오픈 되어 있는 '편의점'나 '슈퍼마켓'의 냉장 스토어에 적합한 냉각 방식이다. 일반 가정용 냉장고에서 효과를 얻지 못하고 역효과가 될 가능성도 높기 때문에 적합한지 충분히 검토해야한다. 냉장고의 감전 보호 및 접지의 중요성 냉장고는 물을 취급하는 제품으로 분류되기 때문에 누전 차단기로 보호 된 회로에서 전원 공급 하여야 한다. 주택용 전기 회로라면 메인 차단기가 누전 차단기가 있기 때문에 문제 없지만, 접지를 연결 하지 않으면 누전 차단기가 적정 작동하지 않으므로 주의한다. 누전 차단기는 대지에 누설 전류를 감지하여 작동한다. 냉장고에 접지를 연결 한 상태로 냉장고에서 누전이 발생하면 누설 전류가 접지를 전해 대지로 흐르기 때문에 안전 장치가 확실하게 작동한다. 만약 접지를 연결하지 않고 냉장고를 사용하고 인체가 누전 냉장고에 닿은 경우, 인체를 통해 대지에 누설 전류가 흐를 매우 위험하다. 냉장고의 접지선은 냉장고 뒷면에 마련된 전용 콘센트 회로에 냉장고 를 연결하는 것이 중요하며, 만약 접지가 없는 콘센트 밖에 설치되어 있지 않은 경우는 전문 공사 업체 에 의뢰하여 접지 공사를 실시 하여야 한다. 수도관이나 가스관에서 접지를 얻을 수 있다는 것은 과거의 이야기로, 이에 연결해서 최근에는 강관이 아니라 폴리에틸렌 관을 사용하는 경우가 많기 때문에, 접지로서의 기능을 다하지 않는다. 통신 및 피뢰 설비의 접지에 연결하면 낙뢰 번개 전류를 실내로 끌어 들여 버렸 기기에서 화재 · 폭발 등 대형 사고로 이어질 수도 있기 때문에 이것도 피해야한다. 적정한 보안 접지를 연결하고 안전한 냉장고의 사용이 바람직하다. 냉장고의 취급에 관한주의 사항 냉장고의 사용 설명서에 기재 되어있는 것이 대부분이지만, 취급상의주의 사항이 있으므로 소개한다. 자세한 내용은 구입 한 냉장고 나 냉동고의 설명서를 읽어야 하지만, 중요한 내용을 몇 가지 소개한다. 15A 정격의 전용 콘센트를 사용한다. 냉장고의 전원은 전용으로 단독으로 사용하는 것이 원칙이다. 냉장고 용 콘센트는 먼지가 모이지 않도록 하고 콘센트의 상황을 바로 알 수 있도록 바닥에서 1,800 ~ 2000mm 높은 위치에 배치되어 접지선을 연결할 수 있도록 접지 터미널이 설치되어 있는 것이 일반적 이다. 냉장고 본체의 소비 전력은 작기 때문에 다른 콘센트 기기와 공유 할 것 같은 것이지만, 압축기가 자주 온 오프 하는 회로 전압이 안정되지 않는 경우 나, 기타 주방 가전을 이동했을 때의 과부하 정전을 일으킬 수 있다. 냉장고의 정전은 냉장고 내부의 온도 상승에 의해 식품이 손상되거나, 압축기 본체의 고장을 일으킬 위험이 높기 때문에 콘센트 공유는 권장되지 않는다. 전원을 뺏다가 다시 연결 할 때는 7 ~ 10 분 이상 기다릴 것 압축기가 내장 된 냉장고는 전원을 갑자기 잃게 되면 압축기도 가동하고 있던 상태로 정지 해 버려, 이것을 바로 복구하면 내부 기기에 무리가 가해져 고장의 원인이 된다. 제조사에 따라 몇 분 차이가 있지만, 대체로 7 ~ 10 분 이상 기다렸다가 전원을 켤 것을 권장하고있다. 세워서 운반하지 냉장고 세워서 운반하는 것이 원칙이다. 전기 기기에서 기울이는 것은 반입 설치시에 문을 빠져 나가는 경우 등 최소화 할 필요가 있다. 차량 운반을 하는 경우, 옆에 자기 진동이나 충격으로 압축기에 악영향 을 미치고, 전원 연결 시 차갑게 되지 않는 고장으로 이어질 수 있다. 운반 설치 후 바로 전원을 넣지 말자. 가정용 냉장고 컴프레서가 내장 된 압축 식이고, 냉매 관의 내부에는 냉매 가스가 충전되어 있다. 오래된 냉장고에서 현저하지만, 냉장고 운반의 진동이나 충격에 의해 내부 냉매가 교반 되고 불안정한 상태에서 바로 전원을 넣어 버리면, 적정한 냉각 사이클이 시작되지 않는 등 문제가 일어난다. 최근의 냉장고는 냉매의 교반에 의한 악영향은 거의 발생하지 않는 것으로 알려져 있으며, 즉시 전원을 넣어도 좋다고 설명서에서 명시하고있는 제품도 있다. 냉장고의 수명과 처분 방법 냉장고의 수명 냉장고는 장기 사용 제품 안전 표시 제도에 규정 된 제조 년, 설계 표준 사용 기간, 주의 환기 문장의 설명 의무가 없다. 안전 표시 제도는 "선풍기" "환기" "전기 냉방기" "전기 세탁기 및 전기 탈수기」 「텔레비전 수신기 '의 5 개 품목 만 규정되어 있으며, 냉장고의 설계 수명의 설명 의무는 없다. 전기 냉장고의 구조는 전기 냉방기 소위 에어컨과 비슷한 특성을 가지고 있기 때문에 이를 준수한다고 생각하면 설계 수명은 10 년 정도로 예측된다. 그러나 명확한 기간의 지정은 되지 않고, 몇 년 이상 사용해서는 안된다는 규정도 없기 때문에 「고장이 발생하면 수리」 「수리 부품 공급이 되지 않게 되면 교체하는」 라는 이용 방법이 일반적이다. 냉장고의 고장으로 많은 것은 압축기와 팬에서 소음, 도어 래치 와 트레이의 파손, 릴레이 및 타이머의 작동 불량, 결빙 · 착상(着霜:서리 맺힘) 의한 냉각 불량 등이 있을 수 있지만 부품 교환으로 해소 되는 경우가 많다. 교체 부품이 공급되지 않는 시기가 수명이라고 생각하는 것도 좋은 방법이다. 냉장고의 처분 방법 가정용 냉장고는 가전 리사이클 법 (특정 가정용 기기 재 상품 화법) 대상 제품이며, 대형 폐기물 등으로 폐기하는 것은 금지되어 있다. 쓰레기가 아니라, 재활용품으로 수거 할 의무가 있기 때문에 그 재 상품화를 위한 비용과 수집 운반 비용이 폐기시 필요하다. 냉장고를 구성하고있는 금속 조각, 유리 조각, 플라스틱 부분 등을 모두 재활용하고 재료로 사용 함으로써 자원의 유효 이용에 연결하고있다. 아래는 문안은 국내 A 메이커의 폐기시 안내 문구 이다. |
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