공동주택 바닥복사난방 시스템분배기의 최적유량분배 산정에 관한 연구

Abstract

최근 주거용 건물의 구조 및 형태가 고층화/기밀화 되고, 조망권 확보를 위한 향배치 등으로 인해 건물의 난방부하 상승되고 난방 불균형에 따른 난방시간의 증가로 이어져 이로 인한 에너지소비 증가와 더불어 난방비용 증가에 따른 입주민의 민원이 발생되고 있다. 또한 건설사는 난방분배기에 대한 세심한 분석이 필요하나 시공상의 편의성만을 고려하여 분배기 제조업체의 데이터쉬트에 의해 바닥 난방 배관을 설치하고 있는 실정이여서, 실내 난방환경조성에 대한 인식이 부족함을 확인 할 수 있었다. 최근 공동주택의 바닥난방 방식의 유량분배에 많이 사용되고 있는 시스템온수분배기에 특성을 정확히 파악하고 최적의 유량분배에 필요한 여러 가지 방안은 모색하여 난방에너지 절감과 쾌적한 난방환경을 조성하기 위한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 문헌조사와 국내건설사 설문조사를 통해 바닥난방방식의 적용현황을 파악하고, 온수분배기와 제어기 그리고 각종 기기들의 조합을 통한 실험결과를 바탕으로 예상되는 문제점 및 대안과 에너지절감을 분석하였으며 그 결과는 다음과 같다.

1) 개별난방 시스템에서 난방과 관련된 주요 민원은 난방불균형에서 오는 온열환경 불만족으로 나타났다. 2) 각 제조사의 미세유량조절밸브 설정기준은 코일길이에 따라 그 값을 결정하고 있으며, 설정값에 따른 유량편차는 ±5% 이내로 양호한 것으로 나타났다. 3) 각 실의 설정온도는 25℃로 동일하게 설정하여 12시간 운전을 실시하였으며, 측정종료전 2시간의 실내온도는 제조사별 동일하게 거실→침실1→침실3→안방→침실2 순서로 형성되었다. 거실과 침실2의 온도 차이는 2℃~7℃로 나타났다. 4) 소음의 크기변화는 모든밸브개방 < 1구차단 < 2구차단 < 3구차단 < 4구차단의 순서로 나타났으며, 차압밸브를 설치한 분배기의 경우 소음이 낮게 측정되었다. 차압밸브를 설치에도 차압을 낮게 설정하고 보일러하부에 차압밸브를 설치한 경우 소음이 더 낮은 것으로 나타났다. 그러나 차압을 너무 낮게 설정하면 난방시간이 지연될 수 있다. 5) 모든실이 설정온도에 도달되었거나, 1~2개실 또는 코일길이가 짧은 실만 난방시 난방열이 미처 소모되지 못하고 보일러로 바로 환수되어 과열현상으로 인해 보일러가 정지되며, 부분부하 운전할 경우에는 보일러가 잦은 기동과 정지를 하는 것으로 나타났다. 6) 코일길이 이외에 창호의 방향과 면적에 대한 가중치를 감안하여 미세유량조절밸브를 재 조정후 실험한 결과, 각 실별로 설정온도에 근접하여 온도가 형성되었다. 7) 최근 분배기 제조사별로 개발되고 있는 시스템유량조절밸브를 사용하여 부분부하에 따른 유량조절 기능을 확인한 결과, 차압유량조절밸브와 동일하게 부하에 맞는 유량을 공급하여, 과다유량 통과로 인한 소음발생 및 난방비 과다부과에 대한 방지 효과가 있는 것으로 나타났다. 8) 앞으로 공동주택의 난방시스템 설치 및 운영시 현장 여건에 맞는 T.A.B를 실시하여 분배기 제조사의 데이터에 의한 난방유량 조절은 지양하여야 할 것이며. 또한 개별가스보일러의 난방순환펌프의 유량제어 에 따른 차압, 보일러의 잦은 기동, 정지등을 지속적으로 연구하여 에너지 절감 및 제실자의 온열환경을 만족할 수 있도록 지속적인 연구가 지속되야 한다.