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[환경 챔버] 40°C 이하 습도 제어 한계와 증발기 결빙 발생 원리 본문
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40°C 이하에서 증발기 결빙 위험이 커지는 이유
40°C 이하에서 습도 제어가 어려워지는 주된 이유는 습도 제어 과정에서 증발기 표면에 결빙이 발생할 가능성이 커지기 때문입니다. 항온항습기는 습도를 낮출 때 챔버 내부 공기를 증발기 표면에 통과시켜 공기 중 수분을 응축시키고, 이후 필요한 온도까지 다시 가열하는 방식으로 온습도를 제어합니다. 이때 수분을 제거하려면 증발기 표면 온도가 공기의 이슬점보다 낮아야 합니다.
예를 들어 40°C / 95%RH 조건의 이슬점은 약 39°C이므로, 이 조건만 보면 증발기 표면이 반드시 0°C 이하로 내려갈 필요는 없습니다. 그러나 40°C 이하 영역에서 저습 조건을 만들 경우 상황이 달라집니다.
예를 들어 25°C / 20%RH의 이슬점은 약 0.5°C이고, 20°C / 20%RH의 이슬점은 약 -3.6°C입니다. 즉, 20°C / 20%RH와 같은 저온·저습 조건을 냉각 제습 방식으로 만들려면 증발기 표면이 0°C 부근 또는 그 이하로 내려가야 하며, 냉매 유입부나 풍속이 낮은 부분에서는 국부적으로 영하가 되기 쉽습니다.
증발기 결빙이 습도 제어를 불안정하게 만드는 과정
증발기 표면이 0°C 이하로 내려간 상태에서 공기 중 수분이 증발기 표면에 응축되면, 응축수가 물로 배출되지 못하고 얼음이나 성에로 변하게 됩니다. 예를 들어 목표 조건이 20°C / 20%RH라면 이슬점이 약 -3.6°C이므로, 실제 제습을 위해서는 증발기 표면 일부가 이보다 더 낮은 온도로 운전될 수 있습니다. 이 경우 증발기 표면에 frost가 형성되고, 이 frost는 열교환 면적을 줄이며 공기 흐름을 방해합니다.
그 결과 제습 성능이 저하되고, 습도 응답이 느려지거나 목표 습도 주변에서 헌팅이 발생할 수 있습니다. 따라서 팜테크 챔버 카탈로그에서 “+40°C 이하에서는 cooler의 frost 때문에 연속 습도 운전에 제한이 있다”고 설명하는 것은, 여기서의 cooler를 증발기로 보면 40°C 이하의 저습 또는 장시간 연속 제습 운전에서는 증발기 결빙 가능성이 커져 안정적인 습도 제어가 어려워진다는 의미로 이해하시는 것이 적절합니다.
해당 내용과 관련해서 팜테크에서 시스템 솔루션을 제공하고 있습니다. 관심 있으시면 아래 홈페이지 또는 연락처를 통해 문의 주시면 됩니다. :)
