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서울에너지드림센터는 국내최초 에너지자립 공공건축물로 다양한 에너지 관련된 체험프로그램을 운영하고 있습니다. 직접보고, 느끼고, 만져보고~즐거운 교육! 드림센터가 만들어갑니다.

녹색생활TIP

 제목   [기획 연재ㅣZOOM in SEDC TECH] 지열을 이용한 드림센터 냉난방설비의 구성
 작성자   관리자  등록일   2018-08-10
 이메일   seouledc@seouledc.or.kr  조회수   140

[ZOOM in SEDC TECH]
지열을 이용한 드림센터 냉난방설비의 구성



올여름의 폭염은 우리나라 기상관측 시작 이래 일 최고 기온 극값을 지속해서 경신하고 있습니다.

바다와 계곡 등의 야외를 찾던 사람들은 시원한 건물 안에서 더위를 피하며 외부활동을 자제하고 있죠.

지난겨울과 봄 역시 한파와 미세먼지를 피해 외부활동을 자제하고 건물 내에서 주로 생활을 했습니다.

이렇듯 건물은 단순히 삶의 공간을 제공하는 것뿐만 아니라 외부의 위험과 극한 환경으로부터 인간을 보호하고

기술의 발달과 함께 이제는 각종 설비를 통해 쾌적한 환경을 제공하고 있습니다.

 

쾌적한 온습도 유지는 건물 내 냉난방설비가 담당하고 있으며,

서울에너지드림센터에도 신재생에너지를 이용하는 고효율 냉난방설비가 설치되어 있습니다.

이번 호에는 서울에너지드림센터의 냉난방설비 구성에 관하여 이야기하고자 합니다.

 

우선 냉난방설비의 기본 구조에 대해 말씀드리면,

난방은 대상 공간에 적절한 열을 공급하는 것이고, 냉방은 대상 공간의 과도한 열을 제거하는 것입니다.

건물 내 냉난방은 온풍기나 냉풍기와 같이 하나의 기기로도 가능하지만,

일반적으로 건축에서 냉난방설비라 하면 열을 어느 한 곳에서 만들어 각 실로 공급하는 방식을 주로 이야기하며,

서울에너지드림센터 또한 이 방식을 채택하고 있기 때문에 개별 기기에 의한 냉난방 방식은 논외로 하겠습니다.

 

난방과 냉방 등의 열의 조절을 위해서 열을 만들고 제거하는 장치를 열원(熱源)설비 또는 플랜트(plant)라고 하며,

열원설비에서 만들어진 온열과 냉열을 각 실로 공급하는 장치를 시스템(system)이라고 하는데요,

쉽게 설명하면, 여러분의 집에 난방을 위해 설치된 보일러가 열원설비이고,

보일러에서 만들어진 온수를 각 실의 배관으로 분배하는 온수분배기와 온수가 흐르게 되는 바닥 배관을 시스템이라고 할 수 있습니다.

 


한옥 온돌의 경우는, 불을 때는 아궁이가 열원설비가 되는 것이고,
아궁이에서 만들어진 뜨거운 공기를 통과시키는 고래와 뜨거운 공기에 의해 데워지는 구들장,
공기를 배출시키는 굴뚝이 시스템이 되는 것이죠.




그렇다면, 서울에너지드림센터 냉난방설비의 구성은 어떠할까요?

드림센터의 열원설비[그림3]는 지열 시스템을 기본으로 합니다.
겨울철에는 지중열교환기를 통해 외기보다 높은 온도인 6℃의 지열수를 뽑아 올린 뒤 히트펌프를 이용하여 지열수로부터 열을 추출하여 온수를 만들고,
여름철에는 외기보다 낮은 17℃의 지열수를 뽑아 올린 뒤 이를 직접 열교환 하여 냉수를 만듭니다.
이렇게 만들어진 온수와 냉수는 그 용도에 따라 5개의 단열 처리된 수조에 보관하는데요, 드림센터는 이 수조를 버퍼탱크라고 하며,
5개 중 3개의 버퍼탱크에는 난방과 급탕을 위해 온수가, 2개의 버퍼탱크에는 냉방을 위한 냉수가 저장됩니다.
자연에너지를 활용하는 신재생에너지의 경우 때에 따라 원하는 만큼의 에너지를 사용하기 어려울 때가 발생합니다.
따라서 신재생에너지를 이용한 시스템을 적용할 경우 원활한 운영을 위하여 보조장치를 갖추게 되는데요.
드림센터에는 냉열원 장치인 자기부상식 터보냉동기만이 추가로 설치되어 있습니다.
이는 드림센터가 전시장이기 때문에 방문객 수를 정확히 예측하거나 제한하기 어렵다는 특성이 반영된 것인데요,
방문객이 증가할 경우 여름철에는 냉방부하가 증가하는 반면,
겨울철에는 오히려 난방 부하가 감소하기 때문에 별도의 온열원설비는 필요가 없다는 판단 아래 냉열원설비만이 추가된 것이라 할 수 있습니다.





드림센터의 냉난방은 크게 3개의 시스템에 의해 이루어집니다.
전시장이 있는 드림센터의 1층과 2층은 바닥복사 냉난방이라고 하여
여러분의 집에 있는 온돌과 같은 구조의 바닥 배관에 난방 시에는 35℃의 온수를 냉방 시에는 16℃의 냉수를 공급하여 냉난방하게 됩니다.

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

 

사무공간과 체험실, 다목적실이 있는 3층은 책상을 자유롭게 배치하거나 공간을 다양하게 이용할 수 있도록
바닥 내 배선이 가능한 [그림4] 와 같은 뜬 바닥 구조(OA floor)로 되어 있습니다.
그렇기 때문에 전시장과 같은 바닥복사 냉난방 시스템을 적용할 수 없었습니다.
이에 따라 외부로부터 열 유입 또는 열 손실이 발생하는 창의 주변에 [그림5] 와 같이 컨벡터가 설치되어 있습니다.
컨벡터는 냉각 코일 또는 가열 코일로 공기 온도를 조절하여 실로 차갑거나 따뜻한 공기를 팬(fan)에 의해 불어넣어 주는 장치입니다.





컨벡터와 바닥복사 냉난방 시스템은 냉방과 난방 부하 변동에 대하여 빠른 대응이 불가능합니다.
따라서 드림센터에는 열 회수 환기 시스템이 보조 냉난방 장치로 사용되고 있습니다.
환기 시스템이 실내에 깨끗한 공기를 공급할 때 냉방과 난방 요구에 따라 급기온도를 조절하기 때문에
그때그때 필요한 냉난방기기의 역할을 해내는 것이지요.


다음 호부터는 드림센터 냉난방설비를 구성하는 각각의 고효율 장치에 관하여 이야기하고자 합니다. 다음 호를 기대해 주세요.




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