Q. 포화온도차트를 참고로 냉매의 양을 맞춰봤는데 온도가 떨어지질 않네요. 냉매는 R-404A입니다. 현재 저희 냉동기의 사용온도는 품온 -1℃ 유지입니다. -1℃라 함은 69.4psi라고 기록이 되어 있는데 그렇게 맞추려면 냉매가 과충전이 되더군요. 물론 어느 정도의 부하운전시에 맞춘 건데 전혀 맞질 않습니다. 그래서 현재 33.2psi에 맞춰 냉매를 주입하여 쓰고 있습니다. 냉매를 더 넣어야 할까요? 그리고 만약 처음 팽창밸브가 100%라고 할 때 50% 열린 상태에서 냉매 100kg으로 세팅하였다고 가정한다면, 고장으로 인하여 누설이 일어나 추가 주입할 경우 정확히 100kg을 맞추기란 불가능하겠지요. 비슷하게라도 맞췄다면 몰라도 그 양이 많거나 적다면 팽창밸브를 다시 조정하여야 하나요?

A. 먼저 팽창밸브의 조정을 가장 쉽게 접근하는 엔지니어들이 의외로 많습니다. 팽창밸브의 조정은 시스템을 시운전할 당시에 시운전을 실시하는 엔지니어가 결정하여 설정하는 것이므로 팽창밸브의 고장이 아니라면 과열도 조정이 필요한 경우는 그리 많지 않습니다. 물론 팽창밸브를 교체한 경우 또는 설정온도의 변경 등 과열도 조절이 필요한 경우라면 사이클에 적합한 과열도로 조정을 해야겠지만요. 그리고 냉매의 포화온도에 나온 압력으로 충전하면 과충전이 되는데 아마도 그것은 팽창밸브의 과열도를 간과하지 못한 경우인 듯합니다. 정확하게 말씀드리면, 증발기의 냉매포화온도에 맞추셔야 합니다. 예를 들어보겠습니다. 설정(실내)온도 -1℃를 유지하고자 할 때 팽창밸브 과열도가 10℃라면 증발기의 냉매포화온도는 약 -11℃가 됩니다. 사용하는 냉매의 포화온도표에서 -11℃의 포화압력에 저압압력이 유지되도록 충전하는 것입니다. 물론 증발기에서 요구되는 풍량 또는 수량을 충족했을 때, 압축기가 100% 부하운전할 때를 기준해야 합니다. 위 예를 보면 R-404A의 33.2psi는 포화온도가 -18℃ 정도 되는 것으로 나옵니다. 팽창밸브의 과열도를 얼마로 설정하셨는지는 모르겠지만 팽창밸브 과열도가 너무 크거나, 냉매충전량이 모자라는 것으로 판단됩니다. 팽창밸브 과열도가 10℃ 정도 된다고 가정하면 저압의 냉매압력은 약 46psi 정도 될 듯합니다. 팽창밸브의 과열도는 냉동의 경우 15~20℃, 냉장의 경우 10~15℃, 공조의 경우 5~7℃를 사용하는 것이 보통입니다. 그리고 -1℃를 유지한다고 하면 냉매의 특성상 R-404A를 사용하는 것보다는 R-407C나 R-134a, 그리고 구냉매를 사용해도 무방하다면 R-22를 사용하는 것이 적절하지 않을까 하는 생각입니다. 저온의 냉매를 고온용으로 사용한다면 압축기의 과열과 과부하를 초래하는 경우가 있기 때문에 냉매와 압축기 선정에 신경을 써주는 것이 좋습니다. 팽창밸브 과열도 설정의 경우 현장의 조건과 엔지니어의 경험에 의해서 많이 좌우되기는 하지만 분명한 것은 냉동에 관련된 이론을 크게 벗어나지 않는다는 것일 듯합니다. 하지만 요즘은 팽창밸브 메이커에서 제작한 프로그램을 사용하기도 해서 많이 편해진 것이 사실입니다. 그리고 R-404A 냉매는 비공비 혼합냉매로 포화온도차트는 온도구배에 의한 액과 가스의 포화온도가 존재하므로 측정하고자 하는 부분의 포화온도는 2가지가 있음을 유의하시기 바랍니다.