공기를 이용해 공기를 냉각하는 냉각기

2024년 2월 26일 | 읽기 시간: 15 분

할 수 없나요? 가능합니다! 5배 더 효율적이고 80% 더 낮은 전기 소비량

현재 모든 사람들이 건물 난방에 히트 펌프를 사용하는 것에 대해 이야기하고 있습니다. 열교환기는 히트 펌프의 필수적인 부분일 뿐만 아니라 냉각기의 필수 구성 요소이기도 합니다. 그렇다면 어떻게 작동할까요? 두 매체 간에 열 에너지를 전달하는 방식으로 작동하지만, 다소 비효율적인 공정으로 인해 저스트에어테크의 CTO인 홀거 세들락은 이를 개선하기로 결심했습니다: "지금까지는 불가능했던 것을 물리적으로 실현할 수 있다는 생각에 자극을 받았습니다. 그런 다음 해결책을 찾기 시작합니다. 이 경우에는 오로지 공기에만 관심이 있습니다." EOS와 저스트에어텍 모두 흥미진진한 여정을 거친 끝에 이제 솔루션이 실제로 가능하다는 것을 확인했습니다. 그 결과 고효율 열교환기를 통해 기존 대비 3분의 1의 전기 에너지만 필요로 하는 혁신적인 냉각기 설계가 가능해졌습니다.

저스트에어테크 컨셉의 새로운 점은 무엇인가요?
"하나의 패스트 트랙이 여러 개의 환승역보다 낫다"

실내의 공기는 열교환기로 유입되어 냉각되는 방식으로 조절됩니다. 그런 다음 물 회로와 불소화 탄화수소와 같은 매체가 있는 또 다른 회로가 있습니다. 이러한 회로는 펌프로 구동되어야 하며, 시스템에는 환풍기와 추가 부품도 필요하며 모두 전기를 소비합니다. 세드락은 공기로 공기를 냉각하는 대안 아이디어를 설명하기 위해 설명적인 예를 들어 설명합니다: "예전에는 뮌헨에서 베를린까지 기차로 가려면 여러 역에서 갈아타야 했습니다. 시간도 많이 걸릴 뿐 아니라 짜증도 났죠. 하지만 패스트 트랙 경로를 이용하면 이러한 모든 변경을 피할 수 있어 여행이 훨씬 더 빠르고 훨씬 더 즐거워집니다." 이것이 그가 만든 제품의 기본 원칙입니다: 세드락은 불필요한 중간 요소를 모두 제거하여 ^프랙탈1 공기-공기 열교환기로 기존 모델에 비해 전기를 5분의 1만 소비하는 새로운 냉각기 및 히트 펌프 설계를 가능하게 합니다. 지금까지는 훌륭합니다. 지금까지 이 솔루션이 존재하지 않았던 이유 중 하나는 단순히 생산할 수 없었기 때문입니다.

1프랙탈은 특정 자연 또는 인공적인 모양이나 기하학적 패턴을 나타내는 용어입니다(독일어 원문에 해당하는 영어 표현). 출처: 위키백과, 24.07.2023

목표를 향한 여정
공정 및 설계, 화약 제거 및 콜드 빌딩

프로젝트 팀원 두 명이 필립 코무르카와 함께 불가능을 가능으로 만들기 위해 노력했습니다. 이들은 파라미터와 프로세스를 수정하고 각 파라미터를 저스트에어텍 열교환기의 요구 사항에 맞게 조정하는 것부터 시작했습니다. 연구팀은 레이저 출력, 속도, 온도 범위와 같은 변수를 실제로 이러한 구조를 만들 수 있는 방식으로 구성하는 데 성공했습니다. 2022년 여름, 첫 번째 테스트는 성공적이었지만 110시간이라는 매우 긴 제작 시간이 필요했습니다. 전체 구성 요소에 투영하면 단가가 너무 높아 경제적으로 실현 가능한 운영이 어려웠을 것입니다.

그래서 다음 과제는 Holger Sedlak이 원래 예상했던 대로 빌드 시간을 약 20시간 수준으로 줄이는 것이었습니다. 즉, 빌드 시간을 80%까지 줄여야 했습니다. 이를 달성하기 위한 한 가지 단계는 빌드 데이터의 양을 줄이는 것이었는데, 원래는 무수히 많은 벡터로 인해 디자인 파일이 매우 커졌고, 그 결과 후속 처리 시간이 지나치게 길어졌기 때문입니다. EOS와 저스트에어텍의 긴밀한 협업을 통해 설계를 최적화하여 데이터 용량을 크게 줄였습니다. 두 번째 단계는 파우더 제거 작업으로, 첫 번째 제작 시도에서 완성된 구조물에는 약 30킬로그램의 가루가 포함되어 있어 작은 채널에 걸렸기 때문입니다. 코무르카는 이렇게 설명합니다: "처음에는 화약 제거 시스템을 사용하는 것 외에도 작은 망치로 채널을 손으로 두드려야 했는데, 시간이 충분하지 않았기 때문입니다. 결국, 우리는 부품의 화약 제거 시간이 더 필요하다는 사실을 깨달았습니다." 2022년 가을까지 여러 최적화 단계를 거쳐 제작 시간이 60시간으로 단축되었고, 이는 거의 50%에 달하는 시간 단축에 해당합니다. 프로세스를 더욱 빠르게 진행하기 위해 부품은 콜드 빌드( EOS M 400 -4)로 제작되었습니다. 일반적으로 빌드 공간은 가열되기 때문에 재료가 더 쉽게 작업할 수 있습니다. 결국 콜드 빌드를 사용함으로써 냉각 시간을 상당히 단축할 수 있었습니다.

임무 완수 - 이제 다음 단계는 무엇인가요?

"현재 제작 시간은 10~12시간이며, 파우더 제거에는 약 4시간이 소요되므로 새로운 열교환기의 핵심 부품을 완성하는 데 약 16시간이 소요되며 단가도 크게 낮아집니다."라고 Komurka는 만족감을 표합니다. 첫 번째 완성된 냉각기는 2024년 봄에 산업용 애플리케이션의 프로토타입으로 사용될 예정이지만, 이 부품은 확장 가능하기 때문에 프로토타입보다 더 크거나 작게 만들 수도 있습니다.

지금까지는 EOS에서 빌드 프로세스가 진행되었습니다. 그러나 향후 EOS의 엔드투엔드 생산 파트너인 MT Aerospace가 이 프로젝트에 참여하여 부품을 양산 생산할 계획이 없기 때문에 저스트에어테크는 싱크탱크의 역할을 해야 한다는 아이디어가 있었습니다. 세드락은 다음과 같이 말합니다: "우리 시스템은 기존 시스템보다 5배 더 효율적이고 에너지,_CO2 및 운영 비용을 절감할 수 있으며, 컴팩트한 구조 덕분에 어디에나 설치할 수 있습니다. 지금은 산업용 애플리케이션으로 시작하지만, 모든 종류의 건물 냉난방에 적합한 제품이기 때문에 최종 소비자에게도 공급할 계획입니다."라고 Sedlak은 비전을 제시합니다. 앞으로 이 프로젝트가 어디로 나아갈지 지켜볼 것이며, 앞으로도 계속해서 고객과 함께할 것입니다. 기대해 주세요.

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