본 게시물은 자료 조사와 분석을 바탕으로 실외기 커버의 효과에 대한 개인 견해를 피력한 내용이며 특정 상품을 폄훼하거나 판매를 방해할 의도가 없음을 밝힙니다.
본 게시물은 제 블로그에서도 보실 수 있습니다. (https://pazaza.tistory.com/26)
클리앙을 제외한 타 사이트에 무단전제/복제를 금하오니 양해 부탁드립니다.
이렇게 까지 길게 쓸 생각은 없었는데 클리앙에 올릴걸 감안하며 쓰다보니 증빙자료가 많아 졌네요.
덕분에 제 시간이 ㅠㅠ.. 그래도 궁금증을 해소하고 지식을 나눌수 있는것에 위안을 가져 봅니다.
정신없이 쓰다보니 문장이 어색하거나 용어의 통일(실외기, 콘덴서, 케이스, 커버 등)이 다소 미흡할 수 있습니다.
혹시 내용중 잘못된 부분이 있다면 지적 부탁드립니다. (미리 감사드립니다.)
안녕하세요.
오늘은 에어컨 전기가 절약된다고 광고하는 실외기 커버에 대해 알아보고자 합니다.
아래 정지영상은 2018년 보도된 뉴스의 스틸컷입니다.
"실외기 온도 낮추자 소모 전력 22% 줄어"
실외기 커버(차양막)를 직접적으로 언급하고 있진 않지만 화면에서 실외기 커버를 보여 주고 전문가의 견해를 곁들여 실외기 커버가 에너지 절감에 효과가 클 것으로 보일 수 있는 여지가 있습니다.
여기서, 큰 의문이 들지 않을 수 없습니다.
이렇게 에너지 효율 차이가 크다면 왜 에어컨 제조사에서는 비싸지도 않은 실외기 커버를 기본 옵션으로 제공하지 않는가?
이 질문에 대한 대답을 하려면 실외기 온도와 에너지 사용량과의 상관관계를 먼저 파악해야 합니다.
에어컨의 원리는 알고 계시듯 컴프레셔와 응축열/기화열을 이용하여 실내의 열을 빼내 실외로 내보내는 것입니다.
위 그림에서 보듯 실외기의 온도가 높으면 높을수록 5~6번 과정에서 온도가 높아져 아무래도 1번으로 가는 냉매의 온도가 높을 것이고
4번 컴프레셔에서 기화된 냉매의 온도가 높으면 액화시키는데 많은 일이 필요하여 COP(Coefficient Of Performance, 성능 계수, β로 표기)가 감소하여 전력 소모(W)가 늘어날 것으로 예상할 수 있습니다.
이는 열전달 효율을 이야기할 때 많이 사용되는 COP(Coefficient Of Performance, 성능 계수) 공식에서 확인할 수 있습니다.
COP가 클수록 효율이 좋다고 생각하시면 됩니다.
에어컨으로 생각하면 T1는 응축된 냉매의 온도, T2는 기화된 냉매의 온도입니다. 위 에어컨 원리 그림과 비교하여 다시 보시면 T1은 5번 온도 / T2는 1번 온도라고 보시면 되겠습니다.
다시 말해 냉방온도(T2)를 적당히 고정시킨다고 했을 때 5번의 온도(T1)가 낮아질수록 (실외기에서 열 방출이 잘될수록) 분모의 크기가 작아져 COP가 커지게(효율이 좋아지게) 됩니다.
그런데... 위 공식은 이론식일 뿐 막연히 좋아진다고 하다고 하면 실제 얼마나 좋아지는지 확인이 필요하겠죠?
자료를 찾아봅니다.
아래 그래프는 실외기(Condenser)에 유입되는 공기의 온도 변화에 따라 변화되는 COP와 소비전력을 보여주고 있는데 응축된 냉매 온도가 42℃ 에서 49℃ 로 7℃ 가 상승하자 전력소비가 36% 증가하고 COP는 45% 감소했다고 합니다.
엄청난 차이가 아닐 수 없습니다. 콘덴서(실외기) 온도가 에어컨 효율과 매우 밀접한 관계가 있는 것을 확인할 수 있습니다.
아래는 같은 논문에 다른 그래프로 콘덴서 온도를 낮추기 위해 최적의 실외기 팬 속도를 적용하여 전력 소모량과 COP를 비교한 그래프입니다.
콘덴서 온도 42℃ 조건에서 송풍량을 최적화하면 전력 15% 절감, COP는 28% 향상할 수 있다고 하고 있습니다.
여기까지 보셨으면 실외기의 온도를 낮게 유지하는 것이 실제 전기절약에 큰 도움이 된다는 것을 이해하셨으리라 생각합니다.
그렇다면 지금까지 살펴본 내용을 통해 "실외기 커버를 사는 것이 전기절약에 도움이 되네!" 라는 결론을 내릴 수 있을까요?
아직은 이릅니다.
한 여름 땡볕 아래, 전원을 인가하지 않은 상황이라면 커버를 설치한 실외기의 온도가 훨씬 낮습니다. 빛 에너지에 의해 열을 많이 받게 되는 실외기는 당연히 뜨거워지게 되겠죠.
하지만 "실외기 껍데기가 실외기 방열판의 온도에 얼마나 많은 영향을 줄 수 있을 것인가?" 에 대해서 다시 생각해 봐야 합니다.
실외기 방열판은 강력한 팬에 의해 냉각되고 있습니다. 위에서 보셨듯 원활한 열 배출은 에너지 소비와 밀접한 관계가 있기 때문에 대부분의 실외기들은 꽤나 강력한 팬을 가지고 있습니다.
정확한 가정용 에어컨의 실외기 풍량을 찾을 수 없었지만 네이버 지식인에서 찾은 답변은 24평용 (9KW 냉방능력) 기준으로 60 큐빅미터/분 정도라고 하고 있습니다.
대강 1초에 1,000리터 정도의 공기가 흘러감을 알 수 있습니다. 보통 가정용은 6KW 급이기에 1/2로 생각해도 500리터/초 정도의 유량은 가진다고 추측해 볼 수 있습니다.
(다른 외국자료에서도 비슷한 수치가 있어 실제 실외기와 큰 차이가 없는 것으로 판단하였습니다.)
여러분이 선풍기를 강하게 틀고 선풍기 바람 속에 뜨거운 커피잔을 놓는다 가정하면 커피잔 위에 얼굴을 가까이 가져가도 커피의 열기를 느끼기 어렵습니다.
이는 대류현상으로 인해 열전달이 잘 되지 않기 때문인데요. 마찬가지로 실외기가 뜨겁다고 하더라도 실외기 방열판에 영향을 주기 위해서는 대류(공기 흐름) 방식으로 열을 전달해야 합니다.
열전달은 대류/전도/복사의 형태로 이뤄지는데 실외기 껍데기와 냉각핀은 물리적으로 접촉하고 있는 부분이 거의 없어 전도가 이루어지지 않을 것이고,
복사의 경우 온도 차이가 작은 경우 열전달이 거의 이루어지지 않는데 냉각핀의 온도도 대기보다 높기 때문에 복사 에너지도 거의 무시할 정도라고 추측됩니다.
대류의 경우 강제대류(높은 풍량)에 의해 열전달 계수가 굉장히 크게 되기 때문에 햇빛이 주는 부하는 크지 않을 것으로 예상할 수 있습니다.
(Q=열전달속도 (W), h=대류 열전달계수(W/m^2·K), A=면적(m^2), △T=온도차)
정확하게 햇빛에 의한 영향을 계산하기 위해서는 실외기 열평형 온도 및 대류/전도/복사 에너지를 계산해 봐야 하나 자료 찾기도 어렵고 계산하나 마나 차이가 얼마 없을 것으로 예상되기에 선풍기 속의 커피잔 비유를 통해 계산은 생략하도록 하겠습니다.
하지만 이렇게 말만 늘어놓고 마치면 안 되겠죠?
열심히 서칭 해서 근거될만한 자료를 소개해 드립니다.
시간이 늦어지니 이런 생각이 드네요. 첨부터 논문이나 소개하고 끝낼걸 너무 장황하게 설명드려서 보시는 분 피곤하게 하고, 저는 저대로 시간 소비를 많이 하는 상황이 된 게 아닌가.... (또르륵)
암튼 이렇습니다.
요렇게 이상적인 태양광 차단 상태를 만들고 COP, 온도 등등 관련된 변수를 사용해 수치해석을 진행합니다. 중간과정을 생략하고 결과만 보여드리면
요렇게 차이가 별로 없는 걸 보실 수 있습니다. 수치해석이기 때문에 Ideal 한 (이상적인) 상황에서 나오는 그래프입니다. 실제는 더 차이가 줄어들겠죠.
수치로 보면 다음과 같습니다. 환경조건으로 가정한 숫자들이 우리 현실과 완전히 같진 않겠지만 대략 COP기준 0.62~1.9% 차이가 난다고 합니다. 다시 말씀드리지만 Ideal 한 조건입니다.
다음은 외국 블로거가 소개한 내용입니다. 기계 번역으로 보셔도 원활하게 보실 수 있습니다.
Does My Air Conditioner Need Shade? - Myth Debunked | Direct Energy Blog
결론만 요약해 드리면
- 실외기만 가리는 것은 사실상 효과가 효과가 거의 없습니다.
- 실외기 냉각팬이 생각보다 넓은 범위의 공기를 끌어와 그늘의 영향을 받지 않기 때문입니다.
아무래도 수치해석은 숫자놀음일 뿐이라 생각하실 수 있어 실험한 결과이자 위 블로그에서 인용한 Florida Solar Energy Center (FSEC)의 원문도 소개해 드립니다.
이것도 결론만 요약해 드리면
- 3가지 실험으로 산출된 평균 전력 절감량은 0.1%+2.0% (제 생각에 0.1%±2.0%인데 웹페이지 표기상의 문제가 아닐까 싶습니다.)로 추정치가 불확실하며, 그늘이 실외기 유닛 주변 영역으로 제한될 때, 실외기에 그늘이 에너지 사용에 대해 통계적으로 일관된 감소를 제공한다는 결론을 내릴 수 없었다.
- On the other hand, the computed sample average AC savings produced by our three experiments was 0.1% (+ 2.0%). As suggested by the uncertainty in the above estimate, our measurements did not allow us to conclusively determine that AC condenser shading, when limited to the immediate area surrounding the condenser unit, provides statistically consistent reductions to cooling energy use. We believe the mixed results reflect the limited potential of the measure.
실험 시 환경 변인 통제가 제대로 안되고 측정도 제대로 안되어 결과를 완전히 신뢰할 수 없으나 자료의 Discussion 부분을 보면 작성자들도 예상했던 것과 달리 차이가 없었다는 점을 느낄 수 있었습니다.
그리고 또 하나 주목해야 할 자료가 있습니다.
햇빛과 에어컨 관련된 논문이라 그런지 이번에도 더운 나라네요.
요건 실제 테스트 장비를 만들어 실험한 내용이며 여러 가지 내용이 있는데 그중 그늘 관련된 내용만 아래 그래프로 설명드리겠습니다.
그래프 보시면 왼쪽 빨간 네모 안(a), (c)이 햇빛을 받았을 때, 오른쪽 파란 네모 안(b), (d)가 햇빛을 받지 않았을 때 공기 온도를 보여주고 있습니다.
뭔가 이상한 점 발견하셨나요??
저도 처음 보고 왼쪽, 오른쪽이 바뀐 줄 알았습니다.
이상한 점은 햇빛 아래 놓여 있는 (a), (c) 온도가 그늘에 있는 (b), (d) 보다 낮은 것이지요.
아니 그늘 아래 있는데 왜?
저자의 설명은 이렇습니다.
- 2m 위에 놓여있는 차광막이 실외기 배출구에서 나오는 뜨거운 공기를 차광막 아래에 갇히게 하여 응축기 주변 영역을 가열합니다. 가열된 공기는 부분적으로 다시 재순환됩니다. 그로 인해 평균 입구 공기 온도가 상승합니다.
- By placing the shading device 2 m on top of the unit, the hot air from the condenser outlet is trapped beneath the shade which results in heating up the region around the condenser. The heated air is partially re-circulated back into the condenser, thereby increasing the average inlet air temperature.
얼마나 큰 판을 어떻게 설치했는지 사진은 없습니다만 어설프게 설치한 실외기 차양막은 오히려 실외기의 효율을 떨어지게 할 수 도 있다는 사실을 알 수 있습니다.
지금까지 실외기 커버의 효과에 대해 판단하실 수 있을만한 여러 자료를 보여 드렸습니다.
실외기 관리를 통한 에너지 절감을 위해선 (원활한 통풍)이 가장 중요하다고 말씀드릴 수 있겠습니다.
이렇게 까지 길게 쓸 생각은 없었는데 쓰다 보니 길어졌네요. 가독성이 좋지 않을 것 같아 걱정도 됩니다만 많은 시간을 들여 작성한 포스트인 만큼 부족한 점이 있더라도 양해와 응원 부탁드립니다.
마지막으로 진짜 에너지 절감에 도움이 되는 실외기 냉각 방법을 소개해 드립니다.
이 정도는 되어야 에너지 절감이 된다고 할 수 있겠죠.
물론 가정용으로 쓰기엔 현실적인 문제가 아직 많은것 같습니다.
(추가) 미스트 방식은 소개가 목적이지 실제 구현해서 쓰시는걸 권장하는것이 아닙니다.
차양막 비교해서 이정도는 되어야 절약이다. 라는 표현을 둘러 한건데 의도와 다르게 해석될 수 있는 부분이 있어 추가합니다.
가정용으로 사용하기엔 유지관리의 어려움이 있으며 상업용 대형 콘덴서에 이용되고 있는 방법입니다.
- 결론부에서 발췌 : 전력 절감율은 일반 실외기 대비 최대 33.7%를 절감하였으며, 미스트 분무를 위한 펌프 동력이 포함된 시스템 전체의 전력 절감율은 최대 30%로 나타났다. 실 내 설정온도와 외기온을 기준으로 전력 절감율과의 상관 관계를 통해 실내 설정온도 보다는 외기온의 영향이 큰 것으로 나타났다. 따라서 미스트 분무형 실외기 시스템은 하계의 외기온이 높아질수록 전력량 절감효과가 있는 것 으로 판단된다.
(참고문헌)
1. Effect of Condenser Air Flow on the Performance of Split Air Conditioner Amr O. Elsayed1,*, Abdulrahman S. Hariri1 1 College of Engineering, University of Dammam, Saudi Arabia
2. Effectiveness of Shading Air-Cooled Condensers of Air-Conditioning Systems A. I. ElSherbini* and G. P. Maheshwari Building and Energy Technologies Department Kuwait Institute for Scientific Research
3. https://blog.directenergy.com/shading-air-conditioner-myths/
4. Measured Impacts of Air Conditioner Condenser Shading, D.S. Parker, S.F. Barkaszi, Jr., and J.K. Sonne, Florida Solar Energy Center (FSEC)
5. Effect of pre-cooling of inlet air to condensers of air-conditioning units May Waly, Walid Chakrounn, y and Nawaf K., Al-Mutawa Mechanical Engineering Department, Kuwait University
6. An Examination of Energy Saving Effect according to Indoor and Outdoor Condition using Mist Spray Outdoor Unit, Kim, Min-seok Kim, Hyemi Song, Young-hak
몇년전에 찬바람이 갑자기 안나와서 분무기로 물을 마구 뿌렸던 기억이 있습니다.
미스트 관련하여 주의 or 팁을 드리자면 지역에 따라 다르지만 일반 수돗물은 염소가 있어 금속 핀을 부식시킬 수 있습니다.
마침 열화상 카메라도 있겠다 한번 실험해봐야겠네요
무척 신뢰가 가는 내용 입니다.
"실외기 토출구면은 배출되는 공기에 수증기의 함량을 증가시켜 공기의 온도를 습구온도까지 감소시킴으로써 냉각효과가 발생한다." 라고 한줄 적혀있는데... 전 여전히 모르겠습니다 ㅎㅎ
지워진 영상에서 보면 야외에서, 미스트를 멀어지는 방향으로 쏴서 그 강한 풍량으로 멀리 날려보냈는데, 그래도 실외기에까지 영향이 가는거군요...
산화되면 '자동차 에바 가루'라고 알고 계신 것처럼 가루가 날릴 수 있습니다.
그리고 위의 YTN 사진과 같이 팬 앞에 분사구를 설치하는 건 아무런 효과가 없습니다.
(한 여름에 야외 놀이 공원 가면 설치되어 있는 미스트 + 팬으로 주위 온도 낮추는 장치와 다를 게 없어 보이네요.)
열화상 카메라로 사진의 위치에서는 실외기의 열이 떨어진 것 같지만 열 교환기의 온도가 낮아지는데는 효과가 없어요.
실외기 뒷편에 열 교환기 쪽에 미스트를 뿌려주어야 합니다.
궁극적으로 전기 에너지를 사용을 절감하기 위해서는 인버터 실외기 제품으로 24~26도 정도의 온도로 설정해서 수시간 켜두는 것이 훨씬 절감됩니다.
또한 실외기를 건물 내부(최근 지어지는 아파트는 실외기실이 있더군요) 혹은 그늘에 설치하는 것이 좋겠죠.
그래서 저희 아파트는 보면 실외기실 방충망을 아예 제거하거나 실외기랑 실외기실 사이에 에어 덕트까지 설치하는 세대도 있었습니다
위에 정성들여 정리한 내용은 실내에 두지 말라는 거죠.
물론 효과는 없겠지만. 그건게 효과가 있다면 굳이 제조사에서 기본옵션화 했겠지만요.
그리고 14층이었는데 바람이 많이 불고 서북쪽 측면에 위치해 있었습니다.
루버창도 가능하면 최대한 열어 두고(가능하면 지면과 수평) 햇빛이 들어오지 않도록 살짝 기울여서 고정해둡니다.
참고로 LG전자 에어컨 설명서에 있는 내용 첨부합니다.
에어컨 사용 시 자주 켜거나 끄지 마세요.
• 인버터 제품의 경우 희망온도에 가까워 질수록 에어컨 스스로 운전 주파수를 줄여 절전 운전을 하므로 제품을 자주 켜거나 끌 경우 전기세가 더 많이 나올 수 있습니다.
출처: https://www.lgservice.co.kr/fileExDownload.do?filePath=/data001/GSCS/FILE/P1/file/2018/08/2018-08-14&fileName=a264f291ecb7458fa80bc98037625e49.pdf&fileRealName=MFL69471107.pdf&check=true
아파트에서 실외기실이 있는데도 앵글이나 브라켓 설치하는 방법으로 실외에 설치하지는 못하는 것으로 알고 있습니다.
실외기실은 기존 실외기 앵글,브라켓과 같이 난간에 매달린 형태로 설치시 설치 과정 중에 안전 사고나 실외기 추락 등 사고로 인해 설치되기 도입된 것으로 알고 있습니다.
감사합니다.
배관이 비싸겠지만요
어설프게 실외기 위에 얹어놓으면 더 안좋다고 굳이 하려면
천막처럼 실외기에서 띄워서 그늘을 만들라고 하시더군요
예전 일 하면서봤던 설비중에 대규모 칠러 컴프레셔 어레이가 있었습니다. 이 컴프레셔 그룹을 여름에 원하는 온도까지 빠르게 낮추는 방법으로 적용된것이 살수설비였어요.
컴프레셔 주변에 미스트라고 하기엔 입자가 굵은 농약 살포기 같은 노즐로 아주 그냥 뿜어버리더군요.
주변에 분무된 수분이 직 간접적으로 방열핀의 열을 흡수하니 컴프레셔의 효율이 안좋아질수가 없겠다 싶었습니다.
실내의 열(에너지)을 실외기를 이용해 외부로 버리는데 이때 외부온도와 버리는 열(에너지)의 온도 차이가 적을수록 열교환이 적게 되기 때문에 에너지 효율이 떨어져 더 많이 일해 전기가 더 먹는다 로 줄일수 있습니다
여튼 제일 좋은건 애초에 실외기 위치를 그늘에 설치하는 겁니다 땡볕보다 온도도 낮고 실외기 온도도 낮게
유지되 열교환이 잘되죠 간혹 기사중에 양심리스인 사람들은 땡볕에 있는 실외기가 열을 있는대로 먹어
제일 못해서 서비스 부르면 - 냉매가 누설되서 그래요 하면서 수리비 챙기는 사람도 있고
그리고 미스트 분사는 좋은 방법입니다 산업용 냉동 플랜트에서 응축기중 증발식 응축기 - 에바콘이라고 하는데
코일 상부에서 물을 살수해주고 하단엔 물탱크가 있어서 증발잠열도 이용해 효율 높인 제품도 있습니다
미스트 분사는 몇년전에 여기 리플로 길게 적은적이 있는데요, 염소성분이 부식성이 엄청납니다. 바닷물이 부식성이 강한 이유가 소금이 녹아서 생긴 염소이온 때문이구요. 문제는 한국은 수돗물에 염소를 꽤 많이 넣습니다. 그래서 수돗물을 바로 뿌리면... 알루미늄이든 스뎅이든 견디지 못할꺼에요. 아예 푹 잠기는 조건이 아니라 염소성분애 노출되고 대기에노출되고 하는게 반복되는 조건이면 듀플렉스로도 힘듭니다. 하스텔로이정도는 써야 안심하고 쓸수 있어요... 따라서 미스트분사를 하려거나, 물을 끼얹으려면, 지하수나 생수(...)를 끼얹어야 합니다. 수돗물을 쓰시려면 대야같은데 하루정도 받아놔서 염소성분 날리고 쓰셔야해요. 빗물에도 견디는 실외기인데 무슨 소리냐!라고 생각할수도있는데 빗물엔 염소가 없습미당
바닷물에 잠긴 구조체와 조수간만의 차로 노출이 반복되는 구조체
저희 사무실 에어컨은 실외기 커버를 설치한 직후부터 에어컨 성능이 확 좋아졌어요;;
더운날 에어컨이 아무리 돌아도 25도 이하로 못떨어뜨렸는데 실외기 커버 설치하니 23도까지 내려가더라구요;; ㅠㅠ
그늘때문이 아니라 열풍이 잘 격리되는 효과가 있게 배치 하신거 아닐까요?
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복사의 경우 온도 차이가 작은 경우 열전달이 거의 이루어지지 않는데 냉각핀의 온도도 대기보다 높기 때문에 복사 에너지도 거의 무시할 정도라고 추측됩니다.
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복사는 열전도체를 통하지 않고 전자기파형태로 열이 발산되고 흡수되는 형태이기 때문에 이 부분에서 혼란이 있는듯 합니다
읽다가 순간 이해가 안되서 몇번 다시 봤네요
이것과 별개오 내용에서 공감가는 부분이 있는데요 직사광선은 별 의미 없다고 느낀게 쪄죽을꺼 같은 날 드론을 날렸을때입니다.
너무 뜨거워서 드론 과열되면 어쩌나 했는데
착륙하니까 본체가 시원하더군요
강력한 공랭의 위력을 느꼈죠 ㄷㄷ
저도 학부수준에서 열역학, 열시스템설계 정도 배운거라 그런거 고려하는건 몰랐습니다.
공기와 물체의 복사열도 고려하는지 몰랐네요 ㄷㄷ
열역학에서 배운거 같기도하고...
이거 달고는 실외기앞에 방충망에 벌레가 너무꼬이네요
긴가민가해서 두번 설치 철거를 반복했는데
설치한 날 저녁에는 벌레가 바글바글 하더라구요
반짝반짝해서 그런가
암튼 철거하고는 벌레는 거의없습니다 ㅠㅠ
실외기가 너무 뜨거워져서 에어컨이 멈추는 경우도 있습니다.
에너지 효율을 위해서라면 물 뿌리는게 답이라고 봅니다
보배에서 본듯 ㅎ
ㅡㅡㅡㅡㅡ
이 부분 읽고 질문드립니다. 만약, 미스트 형태가 아닌, 단순 정수얼음을 실외기 위에 올려두는 건 “전혀” 의미가 없을까요? 꼭 미스트로 뿌려줘야 하는지 궁금합니다. 좋은글 감사합니다~~!
대단하십니다.
댓글보고 그냥 지금 이대로 살기로 했습니다.^^
https://www.clien.net/service/board/park/12435761CLIEN
그리고 에어컨 실외기 상판에 수조를 올려서 냉각시키는 것도 생각나네요.
https://www.clien.net/service/board/park/12398206CLIEN