복사냉난방 적용사례 2 - 대공간의 공조방식

대공간의 건물공조 : 지열과 복사냉난방, 경제적효과

최근 대공간 건축물의 공조시스템은 제어의 편의성을 고려하여 복사 냉난방을 적극적으로 반영하고 있습니다.

복사 냉난방 방식은 쉽게 생각하면, 바닥이나 벽면에 냉온수가 흐르는 물을 매립하고

그 매립된 배관의 복사에너지를 통해 냉난방하는 방식입니다.


이러한 복사 냉난방과, 팬이 들어있는 냉난방기구, 그리고 지열을 열원으로 하는 건물은 어떻게 생겼을까요?

지열~기계실~각 공조설비(복사냉난방설비, fcu등) 계통도

위의 계통도는 지열을 열원으로 fcu와 복사 냉난방을 사용하는 모양을 단순화한 계통도입니다.

저 계통 안에는 열교환기가 있을 수도 있고, 지열히트펌프로도 있을 수 있겠습니다.

여러 가지 기반 설비는 생략하고, 이런 식으로 구성되어있는구나! 라고 보시면 됩니다.



실무에서는 장비 계통을 구성하기 전에, 어떠한 냉난방 방식, 공조방식이 경제적으로 적정한지가 우선으로 검토되게 됩니다.

그런 부분에서 복사 냉난방의 장점은 초기 투자비에서의 절감입니다.

(물론 상세설계시 건물구조나 특징상 무조건적인 절감은 아닐 수 있습니다)경제적으로 효과적인 이유는, 소음이 적고 디퓨저와 같은 공기순환장치가 불필요하게 됨에 따라 공조실 기반 시설 구축 비용이 줄게 되기 때문입니다.

또한 바닥재의 선정도 중요합니다.

예를 들어 바닥 석재에 축열 기능을 통해 냉방부하도 조정할 수 있기 때문에, 건물 운영상의 특징이 정해지고 이러한 부분이 반영될 수 있다면 적극 반영하는 게 장기적으로 에너지절감에 기여할 수 있을 것입니다.

 

 

복사냉난방을 적용할때의 구성과  FCU 환수방식

민간연구소에는 이런 복사 냉난방 방식을 적극 도입한 사례가 있습니다..

그중 업무공간은 복사+부분 공조, 그 외에는 리버스리턴식 FCU를 반영하였습니다

**리버스리턴방식 : 여러 fcu가 있다면, 환수 배관 연결을 가까이 있는 것이 아닌 멀리 있는 것부터 연결하는 것입니다.

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*FCU란? 보통 물을 운송 유체로 하는데, 외부에서 보기에는 냉난방기와 같습니다.

팬코일유닛(fan coil unit)의 약자로 기기 내부에는 코일이 돌고, 코일을 향해 팬이 바람을 불어주면

코일 속 열원(냉온수)의 열을 이용해 냉난방하는 장치입니다.



비슷한 기구로는 컨벡터, 라디에이터가 있는데

라디에이터와 컨벡터는 비슷한 의미로 쓰입니다.

유체가 돌면서 복사열로 난방하는 게 라디에이터라면,

컨벡터는 대류식(찬바람을 넣고 뜨거운 바람을 빼는) 방식입니다. 소비전력이 적은 편이라고 합니다.

 

 

결로방지를 위한 고민

최근 건물에는 결로방지를 위한 시스템 적용을 확인해볼 수 있습니다.

외기 온도센서를 적용해 외기 보상 운전을 하거나(외부의 온도에 따라 실내 온도를 변경시키는 것),
온습도 센서를 통해 실내 노점온도를 관리하거나,
수온 감지 센서를 통해 공급 수온을 관리할 수 있습니다.

보통 하절기에 결로 문제가 많이 발생하는데(비 오는 날 등)
실내 온습도 조건을 모두 관리해야 합니다. (제습 없는 냉방 운전은 더욱 현장을 습해지게 만듭니다)무작정 온도제어를 하기보다는 습도를 잡은 후 적정온도까지 냉방 하는 것이 중요합니다.

냉온수 배관에서 발생하는 결로일 경우에는
공급 수온을 올려 표면온도를 올리는 방법이 가장 현실적인 대안입니다.


자료참조: 한국설비기술협회 2020년9월호