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녹색생활TIP

 제목   [기획 연재ㅣZOOM in SEDC TECH] 전통기술과 현대기술의 조화, 드림센터의 바닥복사냉난방시스템
 작성자   관리자  등록일   2018-02-27
 이메일   [email protected]  조회수   1196

[ZOOM in SEDC TECH]
전통기술과 현대기술의 조화, 드림센터의 바닥복사냉난방시스템

한 겨울에는 따뜻한 아랫목에 누워 온기를 느끼고, 한 여름에는 시원한 마룻바닥에 누워 냉기를 느끼는 우리 조상들의 모습을 다들 잘 아시죠?
한 겨울에 따뜻한 이유는 아랫목에 설치된 온돌이 공급해주는 온열 때문이고, 
한 여름에 시원한 이유는 (마루로 들어오는 시원한 바람의 영향도 있지만) 차가워진 마룻바닥의 냉기 때문입니다.
이러한 전통적인 냉난방 방식은 우리나라 대부분의 주택에 적용된 바닥복사난방을 중심으로 현재에도 이어지고 있으며,
바닥복사냉방에 대한 연구도 활발하게 이루어지고 있습니다.

ⓒPixabay

복사냉난방시스템은 냉난방시 50% 이상의 비율로 복사열을 이용해서 온열 또는 냉열을 공급하는데,
이때 자연 대류의 원리를 이용해서 열을 공급하기 때문에 실내 온도를 균일하게 형성할 수 있다는 장점이 있습니다. 
그리고 대류냉난방시스템과 비교해봤을 때, 실내온도(Ti)가 같은 상황에서 난방 시에는 복사열교환 효과로 인해 높은 작용온도(To)1를 얻을 수 있고 
냉방 시에는 낮은 작용온도를 얻을 수 있어 열쾌적성 측면에서 유리하며, 실내 설정온도를 난방 시에는 낮게, 냉방 시에는 높게 유지하더라도 
쾌적 범위의 작용온도를 달성할 수 있으므로 에너지 절감 효과도 큽니다.

1작용온도 (Operative Temperature, OT) : 

기온, 평균복사온도 및 기류의 영향을 조합한 지표로서 습도의 영향은 배제. 

기류속도가 높을수록 작용온도값은 기온의 값과 가까워지며, 기류속도가 낮을수록 작용온도값은 평균복사온도값과 가까워짐.


또한 대류냉난방시스템에서 공기를 운송하기 위해 활용되는 fan의 작동동력보다 
복사냉난방시스템에서 물을 운송하기 위한 pump의 작동동력이 낮아서 운송에너지를 절감할 수 있습니다. 
공기 이용 시에는 2대의 fan이 필요하지만(급기와 배기) 물 이용 시에는 pump 1대만 있으면 되기 때문입니다. 
그리고 복사냉난방시스템은 난방 시에는 상대적으로 낮은 온도의 온수를 사용하고 냉방 시에는 상대적으로 높은 온도의 냉수를 사용하기 때문에 
열원과의 온도차이가 작아져서 열원시스템의 COP를 향상시킬 수 있고, 신재생에너지의 활용 가능성도 높일 수 있습니다.

이와 같은 열쾌적성 향상 및 에너지 절감 측면 외에도 복사냉난방시스템은 환기나 제습 목적의 실내기와 FCU와 같은 외주부 시스템만 설치하면 되기 때문에 
노출되는 기기의 사이즈를 줄일 수 있고, 건물 벽체(주로 바닥이나 천장)에 매입되기 때문에 
불쾌한 토출 기류나 fan에 의해 발생하는 소음 문제도 해결할 수 있습니다. 
또한 환기를 위한 최소 외기만 공급하면 되므로 급배기 계통의 덕트 사이즈가 작아져서 건물의 층고도 절감할 수 있고, 
공기의 부유나 순환으로 인한 공기 중의 미세먼지나 부유 세균 등의 문제가 없어 실내 공기질 개선의 효과도 있습니다.


그렇다면 이렇게 우수한 복사냉난방시스템이 서울에너지드림센터에는 어떻게 설치되어 있을까요?
서울에너지드림센터에는 복사냉난방시스템이 바닥복사냉난방의 형태로 설치되어 1층과 2층의 냉난방을 담당합니다. 
효과적인 냉난방을 위해 바닥복사냉난방시스템이 설치된 공간을 zone으로 구획하여 zone 각각의 실온에 따라 온수나 냉수를 공급하고
이때 zone별 유량을 제어하여 필요 열량에 맞게 공급하고 있습니다.

서울에너지드림센터에 설치된 바닥복사냉난방시스템을 난방시스템과 냉방시스템으로 구분하여 살펴보면 다음과 같습니다.

바닥복사난방시스템의 경우 히트펌프(전기로 구동)로 온수를 생산하여 바닥배관에 공급하는데, 
이때 히트펌프의 증발기 측 가열을 위해서 지중순환수를 이용합니다. 즉, 바닥복사난방시스템이 신재생에너지의 주요 열원인 지중열을 사용하는 겁니다.

이는 바닥복사냉방시스템에서도 마찬가지인데, 
지중배관 순환수와 바닥배관 순환수간에 열교환이 이루어져 펌프동력 외에는 전력소비가 없으므로 에너지를 절감할 수 있습니다.
다만, 지중배관 순환수 온도가 높아서 냉방용량이 부족할 경우에는 터보 냉동기(백업용)로 냉수를 만들어 공급하게 됩니다.
바닥복사냉방시스템의 경우에는 결로에 대한 우려가 있는데, 이에 대해서도 고려하여 설계하였습니다.
즉, 표면온도가 이슬점 이하로 떨어지지 않도록 냉수 온도를 높게 공급(18℃ 이상)하고, 결로 센서를 설치하여 결로가 감지되면 냉수 공급이 즉시 중단되도록 하였습니다.
또한 환기를 위해 외기를 도입하는 경우에는 공조기에서 충분한 제습이 이루어지도록 하였습니다.



아파트나 주택과 같은 공간에서 주로 볼 수 있었던 바닥복사난방시스템이
서울에너지드림센터에는 바닥복사냉난방시스템으로 확장 적용되어 에너지도 절약하고
저희 센터에 오시는 방문객들에게 겨울철에는 따뜻하고 여름철에는 시원한 실내환경을 제공하고 있답니다.

 


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