에어컨 냉방 원리 & 에어컨 이전 설치 직접하기

에어컨의 작동 원리

물은 고체라는 얼음상태, 물이라는 액체상태, 수증기라는 기체상태로 변화하는데, 이 변화를 일으키는 것은 열이다.

고체에서 액체 - 용해(melting),
액체에서 기체 - 증발(evaporation),
기체에서 액체 - 응축(condensation),
액체에서 고체 - 결빙(freezing)

이처럼 상태를 변화시키기 위해 열을 흡수하거나 방출하는데, 이 열을 잠열, 감열 이라고 한다.
손바닥에 얼음을 올려놓으면 손바닥의 열이 얼음으로 이동(흡수)하여 물로 변하는데,
손바닥에서 얼음으로 이동한 열을 잠열이라 하고, 손의 온도를 낮춘 빠져나간 열을 감열이라 부른다.
감열과 잠열의 교체 변화가 냉각사이클의 핵심이다. 자연은 감열과 잠열의 교체변화 현상으로 가득 차 있다.
사람은 몸이 더워지면 땀을 흘리게 된다. 땀을 통해서 몸의 열을 식히는 과정이 감열과 잠열의 변화이다.
땀은 피부로 배출된 물이다. 이 물은 피부표면의 열(잠열)을 흡수하고 공기와 접촉하면서 증발된다.
열을 땀으로 전달한 몸은 온도가 내려가면서(감열) 우리는 시원함을 느끼게 된다.

호수나 바닷가에 앉아 있을 때 바닷바람이 시원한데 이또한 감열과 잠열 열교환의 좋은 예이다.
햇볕이 바닷물 표면에 닿으면, 바닷물이 표면의 잠열을 흡수하여 증발하면서 남아있는 바닷물은 감열되어
바닷물 표면을 스쳐 불어오는 바람이 시원한 것이다.
에어컨에서 냉매는 열의 흡수와 방출에 매우 민감하게 반응하여 상태가 변화하는 R410a 라는 물질을 이용한다.
물은 비등점(끓는 온도)이 100℃ 이지만, R410a 의 비등점은 -45℃ 정도이다.
증발기 안에 액체상태의 냉매가 분사될때 공기의 온도가 7.2℃ 를 넘으면 냉매는
바로 공기중의 열을 흡수해서 기체상태로 바뀌어 증발하고(잠열)
압축기를 통해 고온 고압상태로 응축기로 보내지고
응축기를 통과하는 냉매에 흡수되어 있는 열을 공기중으로 날려버릴 수 있다.
열을 흡수하여 액체에서 기체로 바뀌고(잠열)
기체상태의 냉매는 응축기를 통과하면서 열을 방출하면서(감열) 액체상태로 상태변화가 생긴다.
압축 ▶︎ 응축 ▶︎ 팽창 ▶︎ 증발 순서로 반복되는 순환, 이것이 에어콘의 냉각사이클 이다.

1) 실외기의 팽창밸브 를 나온 액체 상태의 냉매( 냉각제 )는 온도와 압력이 낮다.
2) 이 냉매는 실내기에 있는 증발기 ( 냉각핀 )에서 주위의 더운 공기에서 열을 흡수해 기체 상태로 증발시킨다.
3) 주위의 공기는 차가워지고 팬이 돌면서 이 차가운 공기를 실내로 내보낸다.
4) 완전히 증발된 기체는 다시 실외기의 압축기 ( 콤프레셔 )로 들어가 냉각 시스템의 순환이 계속된다.

어떠한 물질이 압력이나 열과 같은 특정한 외부적 조건에 따라서 다른 형태, 즉 다른 상태로 변하는데 예를들어, 물은 가열하거나 압력을 줄이면 기체 ( 수증기 )로 변하고, 냉각하거나 압력을 가하면 고체 ( 얼음 )로 변한다. 이런 현상은 물 외에도 암모니아, 프레온 가스, 금속 등 다양한 물질에 적용되는데, 고체→액체→기체로 바뀔때는 열을 흡수하고, 기체→액체→고체로 바뀔때는 열을 방출한다.

우리는 이를 응축열( 방출, 응축기)과 기화열( 흡수,증발기)이라고 부른다. 에어컨은 암모니아, 프레온가스 등 쉽게 증발하는 물질을 냉매 로 하여 응축열, 기화열을 제어하여 온도변화를 일으키는 것이다.

먼저 상온에서 기체상태인 냉매는 실외기의 압축기 로 압축되어 고온고압의 기체 상태로 변하게 된다. 이 고온고압 상태의 기체는 응축기( Condensor )로 이동하여 액체상태로 응축되고 열을 방출한다. 우리가 보는 에어컨 실외기에서 나오는 뜨거운 바람이 바로 이것이다. 열을 잃어버려 상온 혹은 저온 상태인 냉매는 이제 그냥 고압의 액체가 되어 팽창밸브 로 이동한다. 팽창밸브에서 냉매는 좁은 공간에서 넓은 공간으로 쏟아져 나오면서 ‒ 압력은 급격히 낮아지고 부피는 늘어나는 ‒ 단열팽창을 겪게 된다. 이 과정에서 고압의 액체였던 냉매가 저압으로 변하면서 온도는 더욱 낮아진다.

이제 저온 저압 상태의 액체가 된 냉매가 증발기 로 이동하여, 주변의 열을 빼앗으며 기체로 증발한다. 이 증발기는 보통 실내기에 있으며, 이 증발과정을 통해서 우리가 시원한 바람을 쐬게 되는 것이다. 증발기를 지나면서 열을 흡수해서 온도가 높아진 냉매는 다시 압축기 로 이동하여 살펴본 과정을 계속 반복하게 된다. 이것이 에어컨이 작동하는 원리이다.

냉동가스 모으는 방법

에어컨 이전설치가 쉽지 않죠. 동 배관 + 작업비가 보통 벽걸이는 8만원 정도, 스탠드는 15만원 이상 받습니다. 저도 에어컨을 포함한 냉동 공조 일을 하는 사람으로서 이 정도의 견적을 넣습니다. 전문작업자라면 물론 완전하고 깔끔하게 작업을 해드립니다만, 사정상 에어컨을 직접 옮기게 되었을때 어떻게 하면 되는지 그 방법을 알려 드리겠습니다.

에어컨은 실내기와 실외기가 있는데, 먼저 실외기로 에어컨 가스를 몰아야 합니다. 그리고는 전기와 동 배관을 분리했다가 이동 후에 재설치를 하면 되지요. 실외기의 동관 연결부위를 보면 굵은 관, 가는 관이 있는데, 굵은 건 저압관 이고 가는건 고압관 입니다.

1) 고압관 은 가스가 분출되는 곳입니다. 그곳의 밸브를 꼭 잠급니다. ( 6각형 캡을 몽키스패너로 열면 안쪽에 보이는 6각형 홈에 6각 렌치로 시계방향으로 돌립니다 )

2) 저압관 은 잠그지 말고 밸브 캡을 풀고 육각렌치로 잠글 준비만 합니다.

3) 고압관 만 잠근 상태에서 에어컨을 가동합니다. 콤프레셔가 동작하기 시작합니다. 여기서 기술이 들어 갑니다. 🌟 몇 분을 돌려야 냉동가스가 포집될까요? 보통 콤프가 돌고나서 ‒팬이 도는 것과 혼동하면 안됩니다‒ 배관 길이에 따라 다르지만, 1~2분을 넘지 않습니다.

전문업자들의 경우 압력계를 걸고 압력을 보면서 하지만, 압력계가 없으니 이럴때는 저압관 (굵은 관) 연결구를 보면 가스주입구가 하나 있습니다. 보통 둥글게 생긴것으로 저압관 에 같이 붙어 있습니다. 이곳을 풀어서 뾰족한 것을 6각렌치나 다른 뾰족한 것으로 눌러보면 됩니다. 바람 빠지는 소리가 나면 아직 포집이 덜 된 것이고, 소리가 안나면 다 된겁니다. 이것도 조심해야 할 것이 가스를 완전히 다 포집하고 나면 오히려 공기를 빨아들이므로 주의깊게 관찰해야 합니다. 가스가 빠질때는 오일처럼 하얀색으로 분사가 됩니다.

4) 1분 정도 콤프레셔가 돌고 나면 저압관 (굵은 관)의 밸브도 6각 렌치로 완전하게 안으로 들어가도록 잠급니다.( 꽉 잠금 ) 그리고 전원을 끕니다.( 에어컨 OFF ) 전원을 끄면서 동시에 신속히 잠그세요. 여기서 기술 들어 갑니다. 에어컨을 끄려면 실내기가 있는 방에 가야 하는데 시간이 걸리죠?

🌟 두 사람이 작업을 하면 되지요. 하지만 혼자서 작업할 때는 사전에 실외기의 전기선을 약간 풀어 놓았다가( 두 가닥인 경우 한 가닥만 ) 끄고자 할때 전선 한 가닥을 뽑으면 되겠죠.

🌟 잘 안되더라도 서두르지 마세요. 저압관 잠그고 5~10분 정도 그냥 돌려도 괜찮습니다. 전기를 다룰때 안전이 중요한거죠. 5분 안에만 마무리하면 됩니다. 전문가들은 전기 끄고 잠그는데 5~10초 정도 걸립니다.

5) 이제 가스가 실외기로 다 포집이 되었습니다. 실외기에서 배관을 분리해보면 아무 소리도 안 날겁니다. 소리가 나더라도 이때는 어쩔 수 없습니다. 가스 날려야죠 뭐... 소리 안나면 성공.

6) 전기를 완전히 내리고 동관을 꺽이지 않게 제거합니다. 이때는 동관에 이물질이 들어가지 않도록 파이프 입구를 전기테이프로 잘 감쌉니다.

7) 전기도 안전하게 차단을 합니다.

8) 옮기고자 하는 곳으로 에어컨을 이동 후 처음의 상태대로 결속합니다.

9) 동관과 전기가 연결되고 나면 한가지 작업을 더 해야 합니다. 배관 안에 있는 일반공기를 냉동가스로 밀어내야 합니다.

10) 실외기에서 고압관 은 체결하지 말고 저압관 만 체결합니다.

11) 그리고 저압관 의 밸브를 6각 렌치로 살며시 풀어 줍니다.( 🌟 절대로 빨리 열면 안됩니다. )

12) 그러면 고압관 으로 바람이 나옵니다. 바람이 나오고 약 10~20초 정도 흘러나오게 합니다.

13) 이제 고압관 을 체결합니다. 가스가 나오는 상태에서 그냥 체결하면 됩니다.

14) 끝났습니다. 동관 이음새를 힘을 주어 체결하고 연결구의 밸브를 6각 렌치로 반시계 방향으로 돌려서 열어 줍니다.