냉각(=저온 열)의 생산은 양조장에서 거의 독점적으로 압축 냉동 플랜트를 통해 이루어지며, 흡수 플랜트에서는 거의 발생하지 않습니다. 따라서 압축된 액체 암모니아가 증발합니다. 암모니아가 증발하려면 열 에너지가 필요합니다. 암모니아는 주변 환경으로부터 이 열을 끌어와 결과적으로 냉각됩니다. 냉각에는 두 가지 가능성이 있습니다:
- 암모니아는 냉각 파이프 또는 냉각 포켓에서 직접 증발하거나 (직접 증발 냉각) 또는
- 암모니아는 증발기에서 증발되어 냉각제(일반적으로 글리콜)를 냉각시켜 냉각 파이프 또는 포켓을 통해 공급됩니다(간접 증발 냉각).
최종적으로 0℃의 온도를 얻어야 하고 열 교환이 일어나려면 3~4℃의 온도 차이가 필요하기 때문에 0℃의 냉수로 냉각하는 것은 불가능합니다.
직접 증발 냉각
직접 증발 냉각의 경우, NH₃ 커터(3)의 차가운 액체 암모니아가 위에서부터 냉각 구역의 세그먼트 파이프로 유입됩니다. 암모니아가 증발하는 동안 탱크 내부에서 열을 추출하여 냉각합니다. 증발된 암모니아는 커터(3)를 통해 NH₃ 컴프레서(4)로 전달되어 가열 시 압축됩니다. 증발 응축기(1)에서 35℃의 따뜻한 NH₃는 냉각을 통해 다시 액화되고 수집기(2)를 통해 사이클에 재투입됩니다.
글리콜을 사용한 간접 냉각
간접 냉각의 경우, 암모니아 회로(1-4)는 별도의 글리콜 회로에 연결됩니다. -1℃에서 상대적으로 따뜻한 글리콜은 NH₃ 커터에서 -4~-6℃로 냉각된 후 먼저 저장소로 사용되는 글리콜 탱크(6)에 투입됩니다. 거기에서 아래에서 냉각 구역의 분할된 파이프로 유입되어 가열되고 탱크의 내용물은 냉각됩니다. 그런 다음 가열된 글리콜을 다시 저장소에 넣고 사이클에 다시 투입합니다.
직접 증발의 장점은 무엇보다도 낮은 특정 전기 에너지 비용으로 상당한 에너지 비용을 절감할 수 있다는 점입니다(최대 40%).
글리콜을 이용한 간접 냉각과 달리 여러 가지 장점이 있습니다:
- 글리콜 순환 단계는 불필요합니다,
- 10℃가 아닌 더 높은 증발 온도(-4~ -6℃)에서 작업할 수 있습니다,
- 운반해야 하는 물량이 적기 때문에 훨씬 더 작은 펌프가 필요합니다,
- 훨씬 더 작은 공급 파이프가 필요합니다,
- 따라서 단열 및 설치 비용이 상당히 낮아집니다,
- 온도 제어가 더 정확하고 시스템이 더 유연합니다.
반면에 단점은 다음과 같습니다:
- 컨베이어의 작동 압력이 높아져 비용이 높아집니다,
- 증발 온도가 일정하지 않습니다,
- 고정된 상태에서는 거의 사용할 수 없습니다,
- 다량의 냉매가 필요하며 일부 국가에서는 특별 승인이 필요합니다(독일: << 3t NH₃는 특별 승인이 필요합니다,
- 안전상의 이유로 상대적으로 높은 피팅 비용을 지출합니다,
- 냉매 손실의 위험,
- 냉각 에너지를 저장할 가능성이 거의 없습니다.
간접 냉각의 경우, 요즘에는 거의 항상 에틸렌 또는 프로필렌 글리콜 용액을 사용하는데, 이는 -10~-15℃까지 동결 방지되도록 설정되어 있습니다. 이 절차에도 장단점이 있습니다.
장점은 다음과 같습니다:
- 열 전달 표면의 작동 압력이 낮습니다,
- 냉장 보관 시 냉각 설비의 균일한 부담을 줄입니다,
- 설정값 온도보다 3~4℃ 낮은 일정한 증발 온도가 가능합니다,
- 암모니아가 훨씬 적게 필요합니다.
단점은 다음과 같습니다:
- 냉각 플랜트의 에너지 요구량이 상당히 증가했습니다,
- 더 큰 파이프 시스템과 펌프뿐만 아니라
- 직접 증발 냉각의 다른 장점도 있습니다.
일반적으로 직접 증발의 장점이 우세하기 때문에 대다수가 이 솔루션을 선호합니다.
