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냉난방 수배관 시스템 원리 질문있습니다.

G yoyo 3 7,283 2019.09.19 14:15

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안녕하세요! 냉난방 수배관 시스템 해석을 진행하고 있는 기계공학과 대학생입니다.

이해가 안되는 게 많아 질문합니다. 답변주시면 정말 감사드리겠습니다 ㅠㅠㅠ

1)수배관 시스템에서 유량은 일정하지 않나요? 
여러 정보들을 보면 밸브의 개도율에 따라 유량이 변화한다고 하는데, 제가 배운 지식으로는 유량은 일정하고 면적에 따라 유체의 속도가 변화하는 걸로 알고 있어서요...  

2) 정유량밸브가 환수관에 설치된 이유가 무엇일까요? 
정유량 밸브를 찾아봤더니 최대유량제어 밸브로 설정이상 유량을 흐르지 못하게 하는 기능을 가지고 있는 밸브라고 알고 있습니다. 1)의 질문과 같겠군요. 밀폐계 수배관시스템에서는 분명히 유량이 일정할텐데, 왜 유량이 바뀌는지 모르겠구요. 만약 유량이 일정치 않다면, 설정 유량이상 흘렀을 때 정유량밸브가 완전히 닫히는 건가요? 굳이 환수관에 설치한 이유도 모르겠네요ㅠㅠㅠ 속시원하게 이해하기 쉽게 정유량밸브의 원리를 설명해주셨으면 좋겠습니다.

3) 세대별 유량제어 질문입니다.
첨부한 그림에서 세대 2,3,4가 fcu(에어컨)을 사용하지 않고 세대1에게만 유량을 공급한다고 가정합시다. 
그러면 유량은 세대1에게 집중 > 차압증가 > 차압조절밸브로 압력을 떨어뜨림 > 유량감소 . 
제가 생각한 순서가 맞을까요? 자세한 설명 부탁드립니다.

4) 마지막 질문 가장 답변을 원하는 질문입니다.통합적인 냉난방 제어 원리를 부탁드리겠습니다. 아무리 찾아봐도 쉽게 설명해주는 글을 못 찾았습니다.
제가 원하는 설명은 이렇습니다. 사용자가 온도세팅 > 유량센서 확인, 온도차 확인 > 냉동기 on > 펌프 on > 차압밸브 몇 %개도. 이렇게 설비와 유체역학 개념을 넣어 이해하기 쉽게 설명해주셨으면 합니다.

Comments

M 관리자 2019.09.19 20:38
목적을 알려 주시면 답변에 도움이 될 것 같습니다.
1 내그림자 2019.09.19 20:50
1)수배관 시스템에서 유량은 일정하지 않나요?
-> 부하별(세대 1~4)로 배관의 길이, 부하의 위치, 배관부속의 갯수 등에 따라 배관저항이 다르므로 헤더에서 같은 양정으로 가압했을때 유량이 다를 수 있습니다.
그리고 세대에서 원하는 유량이 다를 수도 있습니다. (면적의 차이 등)
그 부분을 해소하기 위해 정유량밸브를 설치합니다. 
더 좋은 방법은 리버스리턴방식으로 배관을 구성하는 것입니다. 설비관리하는 제 입장에서 정유량밸브방식을 추천하고 싶진 않습니다.

2) 정유량밸브가 환수관에 설치된 이유가 무엇일까요?
-> 공급관에 설치해도 됩니다. 환수관이 공급관에 비해 압력이 낮으므로 누수, 파열, 오작동 위험이 조금 적지 않을까 합니다.
->정유량밸브는 제조시(대부분 유량과 압력 주문생산) 설정된 압력 범위내에서 일정유량만 흐릅니다. 정유량밸브의 유량곡선을 살펴보시기 바랍니다.

3) 세대별 유량제어 질문입니다.
-> 네 맞습니다.
세대1에 유량집중>정유량밸브 허용유량만 통과>통과되지 못한 유량으로 공급관 압력증가>차압밸브 열림>세대를 거치지 않고 환수관으로 회수

4) 마지막 질문 가장 답변을 원하는 질문입니다.통합적인 냉난방 제어 원리를 부탁드리겠습니다.
-> 운전자가 펌프on, 냉동기on 해놓으면
사용자가 온도세팅하면 끝입니다.
세대에서 세팅한 온도에 도달하면 전자변 닫히고 (아 위 그림을 다시보니 전자변 없네요. fcu를 통과하여 거의 열을 잃지않고),
열을 잃지 않은 유체는 냉동기로 회수되며, 냉동기에서 설정한 환수온도를 벗어나지 않으면 그 동안 냉동기는 일을 하지 않고 펌프에 의해 다시 공급관으로 보내집니다.
환수되는 유체가 냉동기 설정온도를 벗어나면 냉동기는 일을 하면서 설정온도까지 냉각시켜 공급관으로 보내주게 됩니다.
쓰고보니 제가 질문을 잘못 이해한건지 모르겠습니다.

더 구체적인 질문을 주시면 상세한 답변 드릴 수 있습니다.

사족)
위 시스템은 아주 간단하고 가성비 좋은 방식입니다.
좀 더 고급지게 한다면
정유량밸브를 없애고 리버스리턴배관을 사용하면 좋겠고,
차압밸브를 없애고 인버터펌프와 세대별 전자밸브를 설치하여 필요없는 유량흐름(동력낭비)를 막았으면 좋겠습니다.
또한 위 그림에 팽창라인이 빠져있습니다.
4 HVAC 2019.09.28 09:47
1. 위 답변이 정확합니다. 그런데 답 주신 것 중에 리버스 리턴은 적용이 어렵습니다. 왜냐면 지금 그림을 보면 배관이 양쪽으로 나뉩니다. 이런 계통에선 리버스리턴 구성이 안됩니다. 따라서 가성비 좋은 정유량 밸브를 설치한게 맞습니다.

2. 정유량 밸브의 유량곡선은 좀 안맞습니다. 왜냐면 정유량 밸브를 일정 이상 유량은 차단하기에 제어용으론 적합하지 않고 왜 환수라인에 설치했냐는 질문은, 어디에 설치해도 무방합니다. 근데요.. 한쪽에 모터밸브와 이 정유량 밸브까지 설치하면 복잡하쟎아요. 그래서 한쪽씩 배분한겁니다.

3.정확합니다. 그래서 차압 밸브를 메인에 설치해야 합니다. 인버터 펌프의 경우가 있는데 이것도 차압 밸브는 필수입니다.

4. 이 답도 정확히 해주셨는데요. 전자변 없다고 하신건 오타이신것 같기도하고 제일 마지막에 전자밸브가 있으면 한다고 쓰신걸 보면 잘못보신것 같기도 하고 하네요.  아무튼 전자 밸브가 있어 각 팬코일의 유량을 비레제어이던 on-off 던 하는 설계로 보입니다.


첨언하면 냉난방의 제어는 유량과 풍량 두가지가 있습니다만 한국은 거의 유량만 씁니다.
이 원리는 이 식, Q(에너지,열량)=Cp(비열)*m(유량)*dT(온도차) 를 생각하면 이해됩니다.
이 식에서 밸브로 유량 m 하면 유량에 의한 제어이고, 유량 제어 없이 풍량 (에어컨 풍량 조절처럼) 하면 풍량제어가 됩니다.