차압조절밸브(DPV)

안녕하세요? 오늘은 차압조절밸브(Differential Pressure Valve, DPV)에 대해서 포스팅하겠습니다. 지난번 소개해드렸던 차압유량조절밸브(PDCV)와 비슷하면서도 차이점이 있습니다. 지난번 차압유량조절밸브와 오늘 차압조절밸브만 이해하셔도 차압에 관련된 밸브에 대해서는 거의 다 숙지하신 것이나 다름없습니다. 

1. 차압조절밸브(DPV) 설치 위치

냉동기가 가동되어 냉수가 Supply Header로 흘러가고 각 세대의 FCU(Fan Coil Unit)를 거쳐 Return Header로 나오게 되어 있습니다. 여기서 냉수 Supply Header와 Return Header 사이에 설치되어 있는 것이 바로 차압조절밸브(DPV)입니다. 이곳 외에도 다른 곳에도 설치가 되어 있지만 특별히 이곳을 꼽은 이유는 냉동기 운전 시 중요한 Point이기 때문이고 자세한 내용은 아래로 가서 다시 말씀드리겠습니다. 

2. DPV 외형

지난번 포스팅을 보셨던 분들은 아시겠지만 차압조절밸브는 차압유량조절밸브와 외형이 동일하게 생겼습니다. 외형은 동일하지만 기능은 엄연히 다릅니다. '외형이 같으니까 똑같은 기능을 하겠지?'라고 생각하셨다면 잘못 생각하신 겁니다. 필자도 처음에 대충 보고 같은 것으로 착각했습니다. 

3. DPV 작동원리

차압조절밸브의 내부는 위와 같습니다. 여기서 다이어프램을 기준으로 아래쪽은 공급측의 압력이 되고 상부 쪽은 환수측의 압력이 됩니다. 기본적으로 공급측의 압력이 약간 높을 수밖에 없으므로 압력이 불균형이 됩니다. 그래서 환수측에는 스프링의 장력이 있어 공급측과 환수측의 압력이 균형을 이뤄 밸브가 열리지 않게 됩니다. 

그러다가 각 세대에서 냉방부하를 덜 사용하게 되면 공급측보다 환수측의 압력이 더더욱 떨어지게 됩니다. 그러면 압력의 불균형이 생기면서 다이어프램이 위쪽으로 올라가게 되고 밸브는 열리게 됩니다. 여기까지 보면 지난번 차압유량조절밸브(PDCV)와 비교하여 보면 작동하는 방식이 반대임을 알 수 있습니다. 

좌: 차압유량조절밸브, 우: 차압조절밸브 (출처: 신우밸브)

위 도면은 차압유량조절밸브와 차압조절밸브 공급사인 신우 밸브에서 가져온 것입니다. 공급관과 환수관이 기기에 연결된 Point가 서로 반대임을 다시 한번 확인할 수 있습니다. 

4. 차압조절밸브의 필요성

상기 냉동기 개략도에서 증발기의 역할은 냉수에 있는 열을 빼앗는 역할을 합니다. 그런데 FCU에서 오는 유량이 갑자기 줄어든다면 어떤 일이 발생할까요? 냉수의 유량은 줄어드는데 증발기에서 냉수에서 빼앗는 열은 동일하기 때문에 냉수가 과냉각되게 됩니다. 정말 극단적으로 냉수의 유량이 적어지거나 하면 증발기의 코일 안에서 냉수가 얼어버리게 되고 코일이 얼음의 늘어난 부피로 인해 터져버리게 됩니다. 동파가 발생하는 것이지요. 

따라서 냉동기로 환수되는 냉수의 양이 급격하게 줄어들면 안 되기 때문에 차압조절밸브를 설치하여 차압이 커지면 공급측의 냉수를 환수 쪽으로 보내게 됩니다. 그렇게 되면 냉수의 유량이 환수 쪽도 일정해지기 때문에 급격한 과냉각이 되지는 않게 됩니다. 물론 냉동기들은 영리해서 물의 온도가 일정 온도 이하로 내려가면 동파의 우려가 있다고 보고 냉각 사이클을 스스로 멈추게 됩니다. 그래서 동파가 그렇게 쉽게 생기지 않습니다. 필자가 근무하던 곳의 냉동기는 8℃ 이하로 냉수 온도가 내려가게 되면 경보를 울리게 되고 냉각 사이클을 멈추게 되어 있었습니다. 

여기서 응용을 한 가지 더 해본다면, 냉동기가 돌고 있을 때 냉수 펌프가 고장이 난다면 어떻게 될까요? 냉수가 아예 돌지 않게 되므로 바로 동파가 될 수 있겠네요. 

5. 차압조절밸브의 고장

지난번 차압유량조절밸브와 마찬가지로 차압조절밸브에서도 가장 약한 부위는 다이어프램입니다. 그렇다면 다이어프램이 망가진 것을 분해하지 않고 어떻게 확인할 수 있을까요? 위 그림처럼 먼저 환수 측 밸브를 잠그고 다이어프램 상부의 에어핀을 조금 열어봅니다. 다이어프램이 멀쩡하다면 다이어프램 하부의 물이 올라올 수 없지만, 위 그림처럼 찢어져 있다면 찢어진 구멍을 통해 에어핀으로 물이 계속 솟구쳐 올라올 겁니다. 만약 그렇다면 분해해서 수리하면 됩니다. 

오늘은 차압조절밸브에 대해서 알아보았습니다. 오늘도 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.