공동주택 캐스케이드 보일러 시스템 적용 방안에 관한 연구

Abstract

지구온난화의 주 원인인 온실가스는 주로 화석연료의 소비에서 발생되며, 온실가스의 상당부분이 가정과 공공․상업 등 생활 관련 부문에서 배출된다. 이것은 국가 온실가스 배출을 줄이기 위하여 일상생활에서 온실가스 발생량을 최소화하는 녹색생활이 필요하다는 것을 뜻한다.

이렇게 온실가스 감축이 절실한 상황에서 건축물 분야의 에너지 절감을 위한 에너지절약계획서의 에너지 성능 지표에서 난방 기기와 급탕 보일러의 배점 합계가 건축분야 단열 성능 다음으로 높은 것은 우리나라 건물에서 난방과 급탕이 에너지 소비의 중요한 요소라는 것을 보여주고 있다.

온열원을 중심으로 환경성 뿐 아니라 경제성, 유지관리성, 유연성 등을 고려한 건물 에너지 절약 방안으로 소용량의 콘덴싱 열원기기를 병렬로 연결하여 부하에 따른 대수제어를 통해 공동주택 각 세대에 난방 및 급탕을 공급하는 친환경․고효율 열원방식이 캐스케이드 시스템(Cascade System)이다.

캐스케이드 시스템은 운전효율 1등급인 콘덴싱 보일러를 이용하여 대수제어 방식으로 효율을 향상시켜 에너지를 절약할 수 있는 방식이다. 또한 설치 공간 감소, 초기투자비 절감, 열원 장비 운전의 신뢰성 향상 및 열원 장비의 증설 편의성이 강화된 시스템이다. 이러한 장점으로 호텔, 기숙사, 수영장, 학교, 관공서 등 여러 건축물에 적용이 되어 운전되고 있다.

그러나 공동주택에는 아직 적용 사례가 없어서 이에 대한 검토가 필요하다. 본 연구에서는 공동주택에 캐스케이스 시스템을 적용하기 위한 관련 법령 검토, 시스템 적용 방안과 적용 효과 및 경제성 분석을 실시하였다.

본 논문은 총 5장으로 구성되어 있으며 각 장의 내용은 다음과 같다. 제 1 장에서는 연구의 배경 및 목적, 연구의 범위 및 절차를 기술함으로써 연구의 방향 및 위치를 설정하였다. 제 2 장에서는 본 연구의 이론적 배경으로써 가스보일러의 분류, 일반보일러 및 콘덴싱보일러의 구조 및 특성, 캐스케이드 시스템의 구조 및 특성에 대하여 기술하였다. 제 3 장에서는 공동주택에 캐스케이드 시스템을 적용하는 방안으로써 관련 법령 검토, 적용지구 대상 검토, 장비 선정과 건축 부문 검토 및 캐스케이드 시스템의 적용 효과에 대하여 기술하였다. 제 4 장에서는 경제성 분석을 위하여 공사비, 수선비 및 분담금을 분석하였고 열원 방식별 경제성을 비교하였다. 제 5 장에서는 본 논문에서 도출된 결론을 기술하였으며, 주요 내용을 요약하면 다음과 같다.

1) 공동주택에 캐스케이드 시스템을 적용하여 열원장비의 콘덴싱 효과와 대수제어 시스템으로 이상적인 고효율 운전을 통해 개별난방 대비 91% 수준으로 에너지를 절감하여 입주민의 에너지비용(가스비) 부담이 완화된다.

2) 세대 내 보일러가 삭제됨으로써 발코니 수납 공간을 확보하여 주거만족도를 향상시킬 수 있으며, 세대 내 가스보일러의 가스 누출 및 화재의 우려가 없으므로 안전성이 확보된다. 또한 보일러의 총용량이 개별난방 대비 약 1/3로 줄어 배기가스가 감소됨으로써 미세먼지 발생량이 감축되어 대기환경개선 효과가 있다.

3) 개별난방 대비 공사비는 증가하나 수선비 및 분담금은 감소하여, 공사비, 수선비 및 분담금을 포함한 총 공사비는 캐스케이드 시스템이 개별난방 대비 91% 수준으로 경제성이 확보되므로 향후 공동주택 적용 사례가 증가할 것으로 예상된다.; Cascade system is a method that can save energy by improving efficiency by controlling number of heat source equipment using condensing boiler, which is the first grade of operation efficiency. The system also reduces initial investment costs, reduces installation space, improves reliability in operation of heat source equipment, and enhances the convenience of extending heat source equipment. These advantages are applied to various buildings such as hotels, dormitories, swimming pools, schools and government offices.

However, there are no cases of application in apartment buildings yet, so it needs to be reviewed. However, it is desirable to monitor small flat long-term rental houses by applying the cascade system and review problems before applying the cascade system to the apartments in full scale, since it can cause resident complaints due to different owners compared to general business buildings.

The application of cascade system to apartment buildings reduces the energy cost (gas cost) on residents by 91% compared to individual heating through the ideal high-efficiency operation with an optimal control system and the condensing effect of heat source equipment.

By removing boilers in the housing units, residential satisfaction can be improved by securing a balcony storage area, and safety is ensured because there is no risk of gas leakage or fire in the housing units gas boiler. In addition, the cascade system can be installed using the apartment pit floor, which is an unused space, without a separate machine room, to maximize space utilization.

As the total capacity of boilers is reduced by about one-third compared to individual heating, the amount of ultrafine particles generated is reduced, thus improving the air environment.

Even if some boilers fail in the cascade system, it has the advantage of being able to operate them reliably without interruption of heating and hot water supply through rapid A/S and remote monitoring by the manufacturer.

In addition, the reduction in the number of rental housing units boilers that are replaced every eight years reduces the cost of repairs, thereby reducing the total cost of construction and reducing the loss of rental business. The Cascade System partially increases the cost of construction compared to individual heating, but reduces the cost of repair and contribution, thus ensuring economic feasibility as the total cost of construction, including the cost of construction, repair, and contribution, is by 91% compared to that of individual heating.

Cascade system is an economic system that can operate high efficiency according to energy saving and eco-friendly policies and is being expanded to various buildings (hotels, dormitories, officetels, etc.), and application cases are expected to increase in the future for apartments.