좌충우돌 제로에너지 리모델링 - 25. 펌프 선정하기.

많은 분들이 알고계시는 단순한 방법이지만 혹여 필요하신 분이 계실까 싶어서 올려봅니다.

현장에서 펌프를 설치할 때 보통 튼튼하고 쎈놈으로 설치하는 경우가 많은 것 같습니다.

물론 쎈 펌프가 힘은 좋지만 그만큼 전력소모량도 올라가게 됩니다.

그래서 오늘은 적정펌프의 선정을 약식으로 하는 방법을 알려드리고자 합니다.

아래는 제가 하고자 하는 복사냉난방시스템 개략도입니다.

냉매를 이동시키는 펌프의 동력소모량을 최소화하고자  난방시에는 보일러의 펌프만을 작동시키고 냉방시에는 외부순환펌프를 가동함으로 불필요한 동력 손실을 최소화하고자 하였습니다.

비용절감과 간편한 시공을 위해 최대한 부속을 줄이고 냉각기 칠러를 실내로 들여옴으로 부동액없이 작동 할 수 있도록 계획하였습니다.

일단 아주 단순하게 저 외부펌프를 선정하는 방법을 알아보도록 하겠습니다.

일단 천정과 바닥의 배관길이는 총 60M씩 천정(5구), 바닥(7구) 15A 배관입니다.

배관의 종류에 따라 마찰손실이 다르기에 그에 맞는 유량선도를 보아야합니다

아래 사진은 경질염화비닐관의 유량선도입니다.

위에 표에 빨간 선을 보면 같은 압력손실 상에서 15A는 약7.5L/min, 25A는 40L/min로 5배 이상의 유량이 나오는 것을 알 수 있습니다. 분배기에서 분기되는 개수가 5~7개로 전체 배관을 25A로 놓고 계산해도 무리가 없음을 알 수 있습니다.

바닥배관 60M+천정배관 60M+ 분배기와 냉난방기의 연결 20M = 총 배관 길이 약140M.

총 배관의 길이는 140m이나 직관 이외의 엘보, 밸브, 소켓 등의 국부손실저항을 더해주어야 합니다. 일반적으로 부속의 마찰손실압력은 동일지름으로 환산한 상당관 길이를 총 길이에 더해줍니다.

표에서 보면 15A 90도 엘보의 상당관길이는 0.6m입니다. 제가 100개가 넘는 엘보부속을 사용하였으니 그 상당관길이만 60미터에 이릅니다. 즉 부속의 마찰손실이 상당하다는 것을 짐작할 수 있습니다.

하지만 그 많은 부속의 개수를 정확하게 적용하는 것은 매우 귀찮습니다.^^; 그래서 그냥  맘편히  총배관 길이의 100프로 잡아줍니다. 140m+140m=280m

이제 목표유량을 알아보겠습니다. 

저는 이집에 1.5kw짜리 압축기가 달린 칠러를 설치할 예정입니다.

1.5kw에 COP를 3이라고 잡으면 냉방능력은 4.5kw이며 이를 칼로리로 바꾸면 3870kcal입니다.

제조회사에서 표시한 냉방능력은 3750kcal/h임으로 얼추 COP3 정도임을 알 수 있습니다.

이를 분당 냉방능력으로 바꾸어주면 3750/60=62.5kcal/min입니다.

적정 순환수의 온도차는 5~6도로 유량이 10L~12L/min일 때 적절한 온도차가 남을 알 수 있습니다.

이를 유량선도에 적용해보면

25A에 10L/min이면 선도상의 빨간원으로 0.08kPa/m 입니다.

총 길이가 280M이니 280를 곱해줍니다. 0.08*280=22.4kPa이 배관의 압력손실입니다.

이를 펌프에 적용해보겠습니다.

배관의 압력손실인 22.4kPa을 수두로 바꾸어주면 수두 1M= 약9.8kPa임으로 그래프에서 Y축의 값이 온양정 2.28m임을 알 수 있습니다. 2.28m를 쭈욱 따라가면 만나는 선이 대략 8L~9L를 가리킵니다. 그럼 8L~9L가 흐르느냐.. 그건 또 아닙니다. 유량이 줄면 손실압력도 같이 줄어들기 때문입니다.

유량9L/min일 때 25A배관의 미터당 마찰손실은 0.07kPa정도로 전체배관의 손실압력은 0.07kPa*280m=19.6kPa입니다.

펌프성능곡선도에서 2m(19.6kPa/9.8)가 10L/min로 정확하지는 않지만 1단에서 9~10L/min 사이의 유량임을 알 수 있습니다.

부속의 국부마찰손실을 상당관 길이로 적용하였을 때의 오차와 그래프 상에 눈금자체가 정확하지 않으므로 상당한 오차가 날 수 있으나 상기 펌프의 최저속도(1단 35W)에서 목표치에 가까운 유량을 얻을 수 있음으로 적합한 펌프라고 할 수 있습니다.

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새해 복 많이 받으셔요~^ㅡ^​