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복사냉방 배관입니다

10 xilo 33 10,507 2016.09.15 15:35
각층 슬라브에 PB 22A 롤관을 100미터씩 매립하였습니다
지하천정 1층 천정 2층 천정 총300미터입니다 배관의 마찰손실이 너무 커 리버스리턴방식으로 병렬연결을 계획하고 있습니다 실패시 정유량밸브를 생각중입니다 다른 대안이 있으시면 조언 부탁드립니다
열매체는 상수도입니다 하지기준 시수온도가 20도에서 22도사이로 충분한 냉방효과를 얻기에는 부족하지만 comfofond와 comfoair comfocool 과 함께 설치하고 복사냉방이 냉방부하를 약간만이라도 낮춰줬으면 하는 바램입니다.

Comments

G 홍도영 2016.09.15 16:24
누가 시스템을 제안했는지 알 수 있을까요?
10 xilo 2016.09.15 17:38
시스템은 제가 구상했습니다.
일인평균 물사용량이 4인가족 700리터 정도임을 감안하고
물사용시간대가 크게 아침 점심 저녁으로 나눠짐을 생각하면 큰 효율은 나오지 않을 듯하지만 일일 2000에서 4000kcal정도의 효율을 무동력으로 얻을 수도 있지않을까 싶습니다
상수도의 냉각효과가 부족할 경우 배관을 별도로 분리하여 냉각기를 사용할 경우도 고려하였습니다.
문제점이 있다면 조언 부탁드립니다 선생님의 책은 매일매일 보고 또보고 있습니다^^
10 xilo 2016.09.15 17:55
파이프 표면의 결로가 누수로 이어진다면 알루미늄 물탱크를 거쳐 실내습도를 조절하고 시수온도를 실내온도와 열평형을 이룬 후 최상층에서 외기에 저항하는 정도로 사용하려고 합니다 설계는 박현진소장님에게 부탁드렸습니다
제 집이어서 실험실이다 생각하고 진행하고있습니다^^ 아낌없는 조언 부탁드립니다
M 배성호 2016.09.15 23:58
참 재미있네요.
사람들의 생각은 항상 비슷하다는 생각을 여기서도 해 봅니다. ^^

사실 저도 (1) 수도관을 이용한 여름철 냉방(현열냉방)과
(2) 샤워수 하수관을 이용한 겨울철 난방이 가능하지 않을까라는 생각을 해봤습니다.

이는  PHPP 9.3버전에 조금은 복잡하지만 시뮬레이션 과정으로 반영되어 있기도 하고,
(2)의 경우 샤워수의 하수관에서 열교환을 통해 샤워기로 가는 냉수를
덮히는 개념의 상용 제품이 독일에서 이미 출시되어 있기도 합니다.
[링크] http://www.wagner-solar.com/en/heat/products/new-heat-recovery.html

하지만 저는 xilo님께서 계획하신 것처럼 집으로 들어오는 상수도관을
빙빙 돌리는 정도 만으로도 의미가 있다고 생각합니다.
복잡한 설비가 필요없는 Low Tech 적인 접근이기에 더욱 그렇습니다.
(브라인 프리쿨링 시스템을 무동력으로 활용한다는 느낌?)

참고로 아래 그림은 버려지는 샤워수의 미활용 에너지를 이용하는 개념도입니다. (출처 : wagner-solar)
M 배성호 2016.09.16 00:02
하지만 수돗물 이용 온도차 냉방시 고려해야 할 사항도 몇가지 있는데요..

외기온도와 땅속온도의 차이는  지하 1.5m 기준으로 여름철에는 3~4도 정도입니다. 물론 수도배관이 더 깊은 곳으로 온다면 온도차는 더 커지겠지요. 그리고 하루에 평균 4회 정도 깔아놓은 수도배관 내의 물이 교체된다고 가정할 때, 얻을 수 있는 냉방에너지를 거칠게 구해보면 다음과 같습니다.

배관 내 물의 총량은 300m x pi x 0.022m^2 / 4 x 1000kg/m3 = 114 kg  이므로,
Daily Cooling Energy 
  = 4회 x 114kg/회 x 물의 비열(=1kcal/kg℃)
      x 온도차(=4℃) x 0.00116222222 (kWh/kcal)
  = 2.1 kWh/day

이를 여름철 3개월로 대충 환산해 보면
Summer Cooling Energy = 2.1 kWh/day x 90 days = 189 kWh/year 이 됩니다.

(물이 흐를 때의 열손실도 계산할 수 있겠으나,
그러려면 유속이나 사용시간 등의 정보가 필요하고,
가정에서 물의 사용시간은 제한적이므로 일단 그 값을 무시하고 넘어갔습니다.)

물론 이는 이 주택이 필요로 하는 현열 에너지에는 크게 못 미칩니다.
패시브하우스 기준 현열 냉방에너지 요구량은 보통  15 kWh/m2-year 이므로
30평 100m2 만 잡아도 여름철 필요한 냉방에너지 요구량은 1500 kWh나 됩니다.

따라서 현열부하의 10%~20% 정도 만을 커버하는 수준이라 예측할 수 있습니다.

커버리지를 더 높이기 위해서는 배관의 길이 혹은 관경을 늘이거나,
수도관으로 인입되는 상수도의 온도를 더 낮추어야 하지만 쉽지는 않아 보입니다.

오히려 효율성을 위해서는 배관을 특정한 곳(거실 등)에
더 집중시키는 것이 더 낫지 않을까 하는 생각도 듭니다.
복사 냉방의 쾌적함을 생각해보면 부족한 용량은 에어컨으로 커버하면서
어떻게든 그 장점을 살렸으면 좋겠다는 생각도 드네요.
무동력으로 작동하는 유사브라인 시스템으로 현열을 10~20% 줄인다면 그게 어딘가요?

이상 피상적인 접근이었습니다만, 다른 전문가 분들의 의견도 궁금해집니다. ^^
M 배성호 2016.09.16 00:06
PS.
당연한 이야기이겠지만, 본 시스템은 여름철만 운영되는 것이겠지요?
(다른 계절에는 오히려 난방부하를 증가시킬 수 있기에)

그리고 비록 3~4도의 온도차이긴 하지만, 고온다습 환경에서는
혹시 결로가 발생할 수도 있으므로 별도의 제습 대책도 필요하다고 봅니다.
여름철 화장실 변기 물탱크에 이슬이 맺혀있는 경우도 있더라구요.
(거창할 건 없고 에어컨을 적절히 병행해서 돌리거나,
습기 회수기능이 있는 열회수형 환기장치를 사용하는 정도?)

아울러, 추후 수돗물이 아닌 별도 냉수 공급을 통한 복사냉방을 고려하신다면
배관 간격이 너무 듬성듬성한 것은 아닌지 궁금하네요. (전문가의 조언 필요)

마지막으로 정말 당연한 얘기겠지만, 복사냉방을 고민하시는 만큼
적어도 배관이 매립된 천장은 습식마감을 선택하신 것이겠죠?
1 홍도영 2016.09.16 06:34
대부분의 내용은 배성호님이 말씀을 정확하게 하셨기에 저는 그냥 첨언만 하겠습니다.
제가 누가 시스템을 제안했냐고 처음 물은 것은 시스템의 전체를 모르기에 잘못 전달이 될까해서 그런것이구요. 뭐가 잘못되어서 그렇게 질문을 한 것은 아닙니다.

일단 건축가는 부하를 줄여 이를 설비전문가에게 제공을 하게 되는데 여기서는 두가지를 나눠서 봐야 할 듯 합니다.

1. 지열교환을 통해서 겨울철에 유입되는 외기를 일단 데워서 하시는 것으로 보이고 comfofond는 그 의미에서 여름철에는 comfocool때문에 사용을 하지 않을 것으로 봅니다.
그렇다면 메트기초하부에 단열재와 분리가 된 것이 아니라 구조체에 설치를 했다면 여름철에는 사실 열교환이 발생하지 않기에 구조체의 온도가 겨울철에 너무 내려가게 됩니다. 즉, 용량으로 봐서 결빙까지는 가지는 않겠지만 그래서 주변의 땅이 얼거나 하는 기타의 문제까지는 발생하지는 않겠지만

일단 상부 단열재와 구조체 사이의 온도가 너무 내려가서 그 부위의 상대습도가 80%이상으로 될 확율이 상당히 높습니다. 열교가 있는 부위가 있다면 더 심각하겠죠.
더불어 실내와 지중과의 온도차가 델타가 그 이유로 더 벌어지기에 열손실도 또한 있게 되구요.

원래는 기초슬래브 하부에 단열재를 하고 그리고 지열교환을 위한 브라인 관을 설치하는게 사실은 공식입니다. 기초는 햇빛에 노출이 되지 않기에 지중공간이 재생이 되지 않는 관계로 이는 상당히 중요합니다. 그래서 슬래브 배관이나 혹은 바닥모르타르층에 설치한 배관과 열교환을 하거나 혹은 집열판에서 남은 열을 여름철에 저장을 하기도 합니다. 겨울철 사용을 위해서.... 일반적으로 외부에 노출이 되어 있는 햇빛을 받는 브라인 시스템은 물론 상관없습니다.

2. 슬래브에 설치한 배관은 일단 창호의 면적이 많은 구역과 그렇지 못한 곳을 나누어서 간격과 Zone설정을 했으면 더 좋았을 걸 합니다. 뒷부분의 침실의 부하와 그렇지 못한 공간이 구별하는 것이 좋습니다. 간격은 브라인의 경우는 흔히 50cm를 보지만 실내의 냉방부하의 경우는 간격이 더 짧아도 좋습니다. 이는 계산을 해야겠지요. 그리고 배관설치 방식이 유입관과 나가는 관이 사실 같이 가야 열교환 면에서는 좋습니다. 그렇지 못하면 어느 구역은 전혀 열교환이 없이 효율이 떨어지게 그렇습니다.

3. 상수도를 사용하는 것은 엄격한 의미에서는 간단하지만 식수가 부족한 상황에서 우리가 주어진 자원을 아낀다면 측면에서는 사실 합당한 접근은 아닙니다. 닫혀진 시스템에서 열교환을 하는 것이 사실 가장 좋은데 상수도를 사용한다면 사용한 그 물은 어떻게 할지? 그게 의문으로 남습니다. 이는 아무리 물값이 저렴하다고 할지라도 마찬가지 입니다.

4. 실제 패시브하우스의 여름철 부하라면 제가 보기에는 현열부하는 가능하다고 봅니다. 하루에 4회정도로 예시를 하였지만 제가 보기에는 초당 0,2m로 하여도 시간당 1회이상은 충분히 순환이 가능한데 이는 사용하는 모터의 전력을 고려한다면 필요하다고 봅니다. 그래야 세이브되는 에너지와 사용하는 에너지와의 격이 맞을 것 같구요. 그리고 열대야를 제외한 그 외의 시간은 자연환기와 같이 시스템을 사용한다면 효율은 더 좋아질 것으로 보입니다. 일단 콘크리트가 낮시간동안 저장한 열을 밤시간에 열교환을 해서 배출하는 것이 가장 중요하기에 그할습니다. 그것만 제대로 해도 세이브되는 에너지는 비교할 바가 아닙니다.

5. 슬래브에 매립한 배관의 위치인데요. 많이 합니다. 특히 사무실에 퍼럼 순간 부하가 혹은 갑작스러운 부하에 빨리 반응하기 위해서 표면에 많이 매립을 하는데 제가 보기에는 이런 경우는 차라리 중립죤에 매립을 했더라면 기본부하는 복사가 하고 피크는 에어컨을 통해서 한다고 했다면 생각해 봤습니다. 그래서 보통 알루미늄을 사용한 복사냉방이 한국기후에서는 사실 높은 실내의 습기로 인해 성능은 좋지만 그 최대성능까지는 사용할 수가 없는 이유입니다. 그래서 차라리 고온 즉, 20도의 물을 공급하더라도 전체 슬래브가 축열을 했기에 오히려 효과면에서는 더 좋지 않을까 합니다. 또, 슬래브 하부에 무언가를 고정해야 할 일에 있다면 그런 면에서도 좀 더 안전하구요.

6. 결로문제는 일단 20도의 물이 공급이 된다면 표면의 상대습도가 80%이하가 될 것으르 보이기에 일단 여름철 곰팡이 발생이나 그런 문제는 없어 보입니다. 보통 결로를 기준으로 100%를 보고 어느정도 여유치를 두는데 저는 개인적으로 표면의 상대습도 80%를 본다면 안전하다고 봅니다.

7. 문제는 제습입니다. 실내제습을 60에서 65%까지만 잡고 유입온도를 20정도로 본다면 일단 문제는 없어 보입니다. 가장 문제가 되는 열교환이 잘되는 공간을 제습해야 겠죠, 배관설치가 그렇기에 방마다 아마 복사냉방의 성능이 차이가 좀 있기에 그렇습니다.

8. 그렇다고 복잡한 콘트롤 장치나 시스템 투자는 저역시 반대입니다. 경험치라는 것과 평균이라는 것이 있는데 이를 잘 사용하는 것이 스위스인듯 합니다. 보통 패시브 냉방이라는 말을 주로 하는데요. 히트펌프를 거치지 않고 바로 지중의 열교환만 통해서 냉방을 하는 겁니다. 그들 기후에는 문제가 없더라는 것이 판면되어서 그리 복잡한 조절장치가 아예 없습니다. 우리가 찾는 값이 바로 이것이겠죠! LOW TECH!!!!!!
M 배성호 2016.09.16 08:51
감사합니다. 홍선생님!
그리고 제가 잘 몰라서일 수도 있지만 제가 이해한 바를 좀 더 설명드리면 다음과 같습니다. 이 시스템을 제안하신 xilo님께서도 확인을 좀 해 주시면 좋겠네요.

1. 우선 독일 zender사의 comfofond는 열회수형 환기장치(comfoair)에 붙여서 사용하는 지열 활용 pre-heating/cooling을 위한 폐쇄형(closed-loop) 브라인 시스템으로, xilo 님이 제시하신 슬라브내 배관과는 별도의 열매체 순환관을 설치하는 것 아닌가요?

* 다음은 comfofond 개념도입니다.(출처 : zender) 그림의 가장 아래 부분이 브라인 폐쇄형 지열교환 배관입니다.
M 배성호 2016.09.16 09:11
3 & 4. 그리고 상수도 관의 물을 버리는(?) 것이 아니라 화장실/욕실/온수공급 등을 위해 수돗물을 사용할 때, 단열면 내의 상수도 배관 안에 머무르는 수돗물의 실내공기와의 온도차를 이용하여 냉방을 하겠다는 것으로 이해했습니다.

그리고 해당 열량 계산은 PHPP나 EN 15316에서 제시한 circulation pipe가 아닌 branch pipe 내의 물의 열손실량 계산방식을 사용했습니다. 가정 내 branch pipe(직수관)에서는 "물이 흐를 때는 순간"이므로 별도의 열손실을 계산치 않고, 물을 사용하지 않을 때 "배관 내에 머무르는 물"이 식거나 덮혀지는 그 온도를 계산하는 식입니다. (샤워기를 틀었을 때 처음엔 차가운 물이 쏟아지거나 여름철 수돗물을 틀었을 때 처음엔 뜨거운 물이 쏟아지는 것과 같은 이치)
-> 이렇게 하면 물의 사용량보다는 사용횟수와 관계가 있게 되는데요.. 보통은 오전에 한 번, 점심에 한 번, 저녁에 두어번 전체를 Flushing한다고 보고 4회를 적용하여 계산하였습니다.

이렇게 계산하였더니 앞서 말씀 드린 현열부하를 온전히 커버하지는 못하겠더군요.. 그래도 복사난방으로 인한 장점이 상당한만큼 현열 냉방부하의 일부(주로 기저부하)라도 담당케하는 것은 적지 않은 의미가 있어 보입니다. 더군다나 히트펌프는 물론 순환펌프도 없이 얻어지는 무동력 냉방에너지이니까요^^

그런 면에서 홍선생님이 말씀 주신 마지막 스위스의 사례가 몹시 궁금해지네요.. 히트펌프 없이도 냉방부하를 줄일 수 있다면 그보다 반가운 일이 없겠죠! 저도 처음에는 High Tech에 목을 메었으나, 이제는 Low Tech가 더 끌리네요~
M 배성호 2016.09.16 09:21
참고로, 어쨌든 아무리 수도관을 이용해서 냉방을 하더라도, 남은 현열부하와 제습부하를 처리할 필요가 있게 되는데, 가장 쉽게 생각해볼 수 있는 것은 일반적인 에어컨이겠지만, 다음과 같이 환기장치에 Pre-Cooler를 결합시킨 방식도 효율적일 것 같습니다. 어차피 공조시스템이 있으니 그것을 활용한다는 측면에서..

아래 그림에서 아래 부분은 열회수형 환기장치이고, 윗 부분은 프리쿨러입니다. (출처 : zender)
M 배성호 2016.09.16 09:24
프리쿨러는 쉽게 말해 냉장고의 개념을 그대로 가져온 것이라 보면 되겠습니다.(소형 히트펌프) 다만 냉각과정에서 발생하는 폐열을 별도의 배기팬 없이 환기장치에서 실내공기를 밖으로 버릴 때 같이 배출함으로써 에너지와 설비구조 측면에서 효율성을 높였습니다. 긴 냉매용 배관이나 에어컨의 실외기가 필요 없어짐으로 인해서 말이죠.. 다음은 개념도입니다. (출처 : zender)

우리나라도 이런 컴팩트 시스템이 빨리 출시되었으면 좋겠네요!
G 정광호 2016.09.16 09:45
두분의 조언 정말 감사드립니다. ㅠㅠ 폭풍감동입니다
간략하게 현장에서 겪은 것을 말씀드리자면 일단.
배관이 생각보다 억세서 더 이상 간격을 줄일수가 없었습니다.^^
시수온도는 지난 8월 한달동안 측정한 결과 약  19도에서 23도 정도였습니다.
냉방이 필요없을 경우에는 바이패스로 밸브를 조작하여 직수로 전환하는 시스템입니다(겨울철에는 정지상태로 미미한 축열의 효과를 기대합니다)
상수도를 사용하고 버리는 것은 아닙니다.^^ 물 쓰는 만큼 열교환을 하고자 합니다
다만 에어컨없이 comfofond와 comfocool을 사용하였을 때 냉방이 원활하지 않으면 태양열설비인 이중코일의 축열탱크를 상수도 냉각기로 사용하여 시수되는 상수도의 인입온도를 낮추려고 합니다.
 여름철에는 온수사용량이 매우 소량임으로 축열탱크를 상수도 냉각용으로 사용하고 겨울철에는 온수사용과 공조난방에 사용할 계획입니다 문의드리고 싶은 것은 지중열의 재생입니다
 매트 하부근위에 매립된 지열수평형배관은 여름과 겨울에 냉방과 난방 부하를 낮추고자하는 목적입니다 깊이 5m 의 지중온도는 연평균 15도 안밖입니다. 매립깊이 또한 5m에 가깝습니다.
 홍선생님의 말씀은 햇빛을 받지 않는 기초하부 구간이 햇빛을 표면에 받는 1.5m 구간보다 지중열의 복구가 늦다는 말씀이신건지요? 지열의 열원은 대지표면에 도달하는 태양에너지가 아니라 지구에서 나오는 땅속에너지가 아닌가요? 아니면 ㅠㅠ 망했네요 300미터나 깔았는대
G 정광호 2016.09.16 09:56
간략하게 도식화해봤습니다.
G 정광호 2016.09.16 10:04
벽체와 매트가 이어지는 부분의 열교는 포기하기로 했습니다. 혹시나 모를 벽체의 결로를 받을 준비를 해두는 것이 마음이 평화로울 것 같습니다
M 배성호 2016.09.16 10:09
지열 배관(comfofond용?)은 어쨌든 단열면 밖의 매트기초에 설치한 것으로 이해했습니다. ^^

그리고 다음 부분이 잘 이해가 되지 않는군요.. 좀 더 상세하게 설명해주실 수 있나요?
=> "냉방이 원활하지 않으면 태양열설비인 이중코일의 축열탱크를 상수도 냉각기로 사용하여 시수되는 상수도의 인입온도를 낮추려고 합니다."
G 정광호 2016.09.16 10:54
첨부된 사진의 물탱크에는 내부에 2개의 동관코일이 들어있습니다
겨울철에 하부코일은 태양열 진공관을 통해 집열하고 상부코일은 라디에이터 같은 용도로 사용됩니다
사실 여름철에는 온수사용량이 적어서 태양열 축열탱크는 실내온도에 악영향을 미칠듯 합니다 여름철에는 이를 냉수탱크로 사용하려 합니다 태양열 진공관을 순환시키는 것이 아니라 수조용 냉각기를 사용해서 물의 온도를 일정하게 유지하여 복사냉방 배관에 순환시키는 구조입니다 밀폐구조를 유지하다가 수도를 사용할때는 열교환이 끝난 물이 급수되고 저온의 물이 다시 유입되는 구조입니다.
쉬운건대 쓰다보니 어려워졌네요^^ 쉽게 말씀드리면 물 쓰는 만큼 물을 적게 식히겠다는 겁니다
G 정광호 2016.09.16 11:26
홍선생님 혹시 상부에 단열층이 있어서 방열되는 열이 상부매트의 열용량을 초과하게되면서 효율이 떨어진다는 말씀이신지요?
4 HVAC 2016.09.16 11:35
마지막 사진 보고 허걱 했습니다.
휴일 지나고 간만에 좋은 글이 있길래 자세잡고 읽었습니다.
참고로 저는 공조기계분야 PE (PROFESSIONAL ENGINNER) 라서 객관적으로만 말씀드리겠습니다.

좋은 시도입니다. 보통은 건축관련되시는 분들은 기계분야는 나몰라라 하시는데 직접 이런 시도를 하신다는게
대단히 반갑습니다.

시수온도까지 직접 측정하시고 대단한 열정이십니다.
우선 집히는 걸 말씀드리자면,

복사냉방이던 난방이던 같습니다만 설계시 단위면적당 얼마의 열량으로 하겠다는게 있습니다.이게 복사 열전달의
개념이죠. 저 위에 배성호님 말씀처럼 피이관의 시수에서 가져가는 열량이 있는데 미미합니다.
배성호님은 10% 정도로 보셨지만 전 그 이하까지 수준까지도 봅니다.
이유는 위 사진의 탱크를 겨울철은 온수 축열조, 여름철은 냉수 축열조로 생각하십니다.
아무도 얘긴 않하시지만 펌프를 무조건 설치해야 하는 아이디어입니다.
아니면 수도물 줄줄 버려야 겠지요.
펌프는 순환하면 파이프의 용수는 열을 획득하게 됩니다.  말씀처럼 파이프가 엄청 길기에 펌프의 양정이 커집니다. 따라서 펌프가 조금 커야만 됩니다.. 그래서 열은 더해 집니다.
악순환이 되는겁니다.

또 위 중간 말씀처럼 복사를 근간으로하는 공조는 그 반응이 상당히 늦습니다.

정리하면
1. 단위면적당 열량이 적다
2. 펌프의 취득열을 생각하면 열량은 더 적다
3. 복사 전달의 반응은 대류보다 한참 늦기에 건축물의 축냉 효과가 실내온도에 영향을 미칠 부하도
시간도 없다.

낮에 이 시스템을 돌리는건 높은 파도를 애들 우산으로 막는 것 같을 겁니다.
단 밤에 이 시스템을 밤새돌리면 건축물의 축열을 제거하는 효과는 있습니다.
이땐 파도가 낮은거라 작은 우산도 도움이 되겠죠. 그러나 해가 뜨면 점점....

ASHRAE 에서 권장하는 복사냉방의 수온은 15도 이상입니다.
그것도 단위면적당 관 피치가 150미리 정도입니다. 이런 기본은 독일 복사냉난방 회사던 다른 미국이던 유럽회사도 설계기준은 같습니다.
4 HVAC 2016.09.16 11:56
헐 다시 마지막 사진을 유심히 보니 상부에 파이프 두개 연결한게 수족관 냉각기 군요...


헐!! 그러면 이 애기부터 첨부터 해야지요...
이걸로 온도 낮춘다는 말씀이네요. 수돗물로만 쓰는게 아니고.??

여기 마지막 사진 보면 2웨이 밸브에다 3웨이 밸브 온도 센서까지 주렁주렁 다셨던데요.

혹시 건축 난방 배관 코일도 처음 저 사진이 끝인가요??
따로 있다면 그 배관코일을 냉난방 코일로 쓰세요.
지금 바닥면에 저 코일은 뭐하러 까시는데요?? 브라인시스템을 건물에 묻자는 의향이신가요?

마지막 탱크의 용량이 300리터 이상입니다.. 차라리 탱크하나 더 사서 보온하는게 나을듯 보입니다.
바닥면 코일의 용수량보다 휠씬 큽니다.
저같으면 탱크안 센서로 저 펌프랑 2웨이 밸브 작동되게 하겠습니다.

시스템이 복잡합니다. 제어도 사진 처럼 몇갭니까?
몇도에서 수돗물을 잠그고 수족관 냉각기를 운전하실건지?
지금 모호합니다. 보면 새수돗물은 들어올일이 없어요. 수족관 냉각기가 도니깐요?
또 수돗물을 버린다면 몇도에서 버리다는 말씀인지??


마지막으로 한말씀만 더한다면 지금 축열조 상부의 코일로 (라지에이터?)로 축열조 전체를 온도유지하시겠다는 의미인데 그냥 축열조 하나열교환기 없이 쓰시는게 나을듯 합니다.
코일로 하는 열교환은 유량이 적어서 냉동기계에는 무리가 많이 갑니다. 그래서 축열조안의 코일형 열교환기는
난방 열교환기만 있는겁니다.

난방은 교환유체의 온도가 높아서 전열면적이 적어도 되거든요..


전반적인 제어 (실제 운영) 나 메카니즘은 단순해야 합니다. 그래서 문제가 없고 사용이 편해집니다.
그 바탕은 공조 전반의 계획과 설계가 바탕이 되어야 합니다.

하지만 수족관 냉각기를 이용하시는 아이디어는 대단히 고무적입니다..
수족관냉각기가 칠러입니다.. 공냉식 칠러.. 물론 초보적인 제어로만 이루어집니다만요.  굿!!!
M 배성호 2016.09.16 12:56
아. 홍선생님 및 HVAC 님과 기본적으로 인식의 차이가 있는 부분이 이것인 듯 합니다.

우선 Xilo 님의 제안과 저의 생각은 수돗물을 사용하면 건물(단열면) 내 수도배관 내의 물이 새로운 저온수(20도 정도)로 자연스레 채워지게 되는데, 이 물이 실내온도(예를 들어 24도)와 같아지면서 발생하는 열교환이 구조체에서 이루어지고, 그렇게 약간이나마 식은 구조체에 의해 약한 냉복사를 기대한 것입니다.

"유체가 계속해서 흐르는" 배관의 경우 배관의 외피면적이 중요해지지만, 이 경우는 "가둬놓은(정체된) 유체의 열평형"을 이용한 개념이니 열획득/손실의 총량 개념으로 접근하는 것도 타당해 보입니다.

다시 정리하면 다음과 같습니다. (아래 개념도 참고)
1. 거주자는 그냥 수돗물을 편하게 사용 (아침, 점심, 저녁, 밤 - 대충 4회 정도로 가정)
2. 길게 늘여놓은 구조체 내의 수도배관 내부 수돗물도 새것으로 교환
3. 물을 사용(tapping)하지 않는 사이 구간(interval period) 동안 배관 내에 머물러 있는 수돗물과 구조체 열교환
4. 구조체(배관 매립 슬라브) 온도 미세하게 하강 (상당한 delay가 예상되지만 기저부하 해소 측면에서는 오히려 유리한 측면이 있다고 생각됨)
5. 구조체와 실내의 열교환 또는 냉복사 -> 냉방부하(현열) 저감

앞서 계산한 바에 의하면, 에너지 총량 보존 법칙에 따라 기간개념으로 보면 대략 10~20% 정도 현열부하의 감소는 가능하지 않을까 조심스레 예측해봅니다. 거대한 콘크리트 슬라브로 인한 축열(축냉) 효과가 부하의 항상성을 보완해주는(온도의 널뛰기를 제어해주는) 측면도 있고요.. (나중에 여유가 되면 이를 전문적인 툴을 사용해 정교하게 시뮬레이션해보도록 하겠습니다.)

아무튼 "복사 전달의 반응은 대류보다 한참 늦기에 건축물의 축냉 효과가 실내온도에 영향을 미칠 부하도 시간도 없다."고 치부하기엔 간단치 않은 아이디어라 생각됩니다. 제가 과문한지는 모르겠습니다만.. (수족관 냉각기는 논외로 할께요. 이게 개입되면 Low Tech를 벗어나 이야기가 상당히 복잡해질 듯요. ^^)
G 정광호 2016.09.16 13:36
감사합니다 HAVC님 ㅠㅠ
건축난방코일은 40mm 단열재 위에 엑셀로 다시 시공됩니다
사진상의 피이관은 복사냉방만을 위한 배관입니다.
목적은 상수도의 온도차를 이용한 무동력 복사냉방이었습니다. 엑셀배관을 이용하면 냄새가 나는 경우가 있어 수도용 PB파이프를 사용하였구요. 롤관중에 관경이 가장 큰 경우가 내경22A여서 불가피하게 22A롤관을 매립하게 되었습니다.
사진상의 축열탱크는 태양열을 이용해 온수와 공조난방에 사용하는게 주 목적입니다 냉각기를 이용해 순환시키는 것은 comfofond와 comfocool로 충분한 냉방성능을 얻지 못했을 때 사용하려합니다.
그러니까 아직 정해진 것은 없습니다.
그냥 살면서 하나씩하나씩 바꿔보려합니다
 그래서 아주 큰 기계실을 만들어 놨습니다. ^^
복사냉각 배관을 개방형으로 만들어 중력에 의해 낙하시키면 어떨까요? 그럼 펌프의 양정도 줄일 수 있을 듯한대요. 옥상에 물탱크 추가가 문제가 되는군요 ㅠㅠ
일단은 무동력으로 진행하여 배성호님 말씀처럼 10%만 나왔으면 좋겠습니다 준공 후 물 사용량과 시수온도 변화량을 확인해보면 알 수 있겠지요.
HVAC님 수도배관의 총 매립길이는 300미터입니다 이를 병렬로 연결해 150m×2 로 만들면서 효율적으로 양쪽의 유량을 동일하게 만들고 마찰손실은 줄일 수 있는 방법이 없을까요? 배관의 길이는 거의 동일합니다. 니들밸브와 유량계를 사용하는 것은 어떨까요? 조언 부탁드립니다.
M 배성호 2016.09.16 13:50
제가 배관이나 설비 전문가는 아니지만 펌프없는 300미터 배관이 좀 과해보이긴 하는데요..
다음과 같은 식으로 접근하면 문제가 간단해지지 않나요?
층당 100m 씩을 직렬이 아니라 병렬로 연결하고, 각각 사용처로 뽑아내면..
그냥 상수도관의 수압을 이용하면 되므로 펌프도 고려할 필요가 없고요.
2 ifree 2016.09.16 14:08
일년에 한번 있는 대명절에 이러구들 있으면 식구들이 좋아라들 하는지요?
암튼 기술자들은 이게 문제라니까.
다들 막 잡아올린 광어 회쳐먹으려 난리들  났구만요.
배서기관 엄니는 이러구 사는지 알고 계세요?
놀 땐 좀 놉시다...들~~
시수 탭 압력이 0.7kgf/sqm 은 나오니까 뭐 계산과 논리가 틀린거는 없어 뵈네요.
실제 현열 부하가 엑티브한 구간은 45일에서 50일 정도이므로 유효 냉방에너지로 보면 100kwh가 좀 넘을 거로 저는 봅니다.
시즌이 오기전에 한달정도 걸쳐서 공구리를 1~2도 낮출 수 있다면 효과가 훨 증대하겠죠
사실 상당한 양입니다.
다만 저도 한마디 거든다면 여름은 잠열입니다.
잠열 잡으려고 없는 현열부하도 만들어야할 판이라서요.
G 정광호 2016.09.16 14:10
조언 감사드립니다 배성호님
상대적으로 온도가 낮은 지하층 천정 슬라브를 통과 후 1층 천정슬라브 ㅡ> 가장 온도가 높은 2층 천정 슬라브(최상층) 순으로 통과 후 급수되는 방식으로 시공하였습니다
될지 안될지는 모르지만 리버스리턴방식으로 니들밸브와 유량계를 설치하여보고 유량을 측정하여 곧 올리겠습니다.
즐거운 추석연휴 보내시길 바랍니다~^^
M 배성호 2016.09.16 14:19
정선생님/ 네, 300m든 1,000m 든 "무동력!"으로 작동만 된다면 Okay입니다. ㅎ

ifree님/ 아이랑 서점 나왔다가, 아이는 책구경 보내고 잠시 커피마시면서 이러고 있네요. 양다리 걸치면서 이것 저것 챙기고 있습니다. 마침 재미있는 관심 주제이기도 하고. 재미없음 어찌 이러구있을 수 있겠어요. ㅋ
G 정광호 2016.09.16 14:56
Ifree님 안녕하십니까?^^ 람다하우스 여름보고서는 잘 보고있습니다.
예전에 한번 찾아뵙었는대 기억하실지 모르겠네요 ㅎㅎㅎ 지금 열심히 짓고 있습니다. ㅎㅎ
그리고 예전에 제가 수영장 같은 곳에 폐열회수기를 설치하는 업체에 잠깐 있었습니다
 스파이럴방식의 열교환기와 판형열교환기를 사용했었는대 머리카락 등 폐수에서 나오는 이물질의 양이 너무 많아 스케일이 끼어 열교환이 제대로 이루어지지 않았었습니다. 가끔 스파이럴방식의 동관은 부식도 되었었구요. 여과기를 사용했었지만 역부족이었습니다 ^^ 그냥 여담입니다 ㅎㅎ
2 ifree 2016.09.16 15:00
예 소식듣고 있습니다.
따분한 오후에 정광호님의 위험한 도발에 생기를 찾습니다.
후기 올려주세요.^^
2 ifree 2016.09.16 15:17
배성호닝
조거랑  히터펌프가 일체형으로 된 모델이 있어요.
히터펌프가 미쯔비씨라서 쪽 팔리기는 한데, 조합은 참 좋아뵈입디다.
M 배성호 2016.09.16 15:19
잠열 잡는 솔루션은 어떤 방식이던 간에 다음과 같은 이유로
패시브하우스의 공조시스템과 통합되어야 한다고 보여집니다.

1. 기존의 제습기는 발생 현열을 처리할 수 있는 방법이 없어 불합리(내부 발열 증가)

2. 에어컨의 경우 냉매용 배관의 손실과 별도 환풍용/실외기용 팬으로 인한 에너지 손실 발생

3. 환기장치에 히트펌프(에어컨 냉매 재생 메커니즘) 결합시, 1과 2의 문제점 해결가능하고, 기존의 공조 배관 시스템에 의해 집안 구석구석 "제습된 냉기"를 보낼 수 있음(잘 설계됐을 경우)

4. 설치가 간단해지고 각 실 시스템 에어컨 설치비용(1~2천만원)의 상당 부분 절감 가능

5. 패시브하우스처럼 냉방부하를 극단적으로 줄인 건물에 적합(적은 시스템 용량으로도 가능)

참고로, 다음은 zender사의 comfocool 제품 스팩인데 나쁘지 않아 보이네요.
우리나라도 빨리 이런 류의 설비들이 출시되었으면 좋겠습니다.
G 정광호 2016.09.16 15:48
넵 한땀한땀 땀흘리며 시공하고 있습니다^^
아낌없는 조언을 해주신 모든 분들께 감사드립니다.
부적절시공사례가 되더라도  하나씩하나씩 완성되는대로 후기 올리겠습니다 행복한 연휴되세요~
4 HVAC 2016.09.16 16:08
저도 책읽으러 카페와서 이러고 있는데요..
제가 가격대비 실효성에 갸우뚱하는 점은 배성호님의 초기 거친 계산에도 있지만
이게 실제로는 많이 깍이는 수치라는 점입니다. 원통형 열전달의 첫번째는 온도차인데
지하 1.5미터의 온도가 아닌 수도 시수이고 이게 슬라브에 담수화되어 머물러 있기에
더욱 열교환 효과는 감해질것이라는 점이죠.

시수를 일정 시간 슬라브 층에 머물게 한다는 굿 아이디어는 좋습니다만
몇가지 생각을 거쳐야 될 듯 합니다. 열전달 면적과 흐름이 없을때의 축냉 효과가 어떨지요.

또 배선생님 말씀의 온수 재활용안... 좋습니다..
적용가능한 열교환기는 판형일것이고 펌프를 쓰지 않는다면 대충 이런 코일형 열교환기로...
예상되는 문제는 샤워후 용수는 좀 오염이 된 물인데 온도는 적합해도
유지보수의 문제는 어떨지...등등..

헐 애기하다 보니 항상 제안의 문제만 얘기하는 캐릭터네요... 직업 탓일지도 모르겠습니다.

아무튼 저는 이 복사공조의 예찬론자 입니다.
궁극적인 안은 바닥면으로 (굳히 천정과 벽은생략해도 된다고 보고요.. 부하가 작으니깐) 복사냉난방,
환기유닛으로 잠열부하를 하는 방식입니다.

머지 않을리라고 봅니다.
4 HVAC 2016.09.16 16:11
참 위 말씀하신 마찰손실을 줄이는 방법은 분배기를 여럿 쓰는 방법입니다.
지금 150미터로 두 그룹으로 나누신것이라면 저항은 300보단 1/2 입니다. 이걸 나시 분배기로 나누시면 1/4
됩니다.

나중에 냉각기를 염두에 두신다면 펌프양정과 함께 길이를 염두에 둬야 합니다.
1 홍도영 2016.09.16 16:44
comfofond는 닫힌 시스템이 맞습니다.
그리고 슬래브에 매립한 배관을 정체형으로 한다는 것 이해 했습니다.
그리고 에어컨과의 조합은 그런 comfocool이 없는 경우를 말한 것이구요.

저는 엑티브쪽이 아니라 그런지 그럼에도 상수도관에 정체되는 물을 사용하는 것은 이것이 부하를 감당하고 하지 못하고를 떠나 아직 의문이 있습니다.
예외적이기는 하지만 여름 더울 때 가족이 휴가를 가서 수도관이 회전되지 않을때 배관의 물 온도가 제가 보기에는 25를 넘는 것은 그리 문제가 아니라고 봅니다. 식수문제는 아니지만 샤워를 통한 에어로 졸로 인한 레지오넬 균의 감염이 일차 걱정이고 물론 UV필터를 설치한다 할지라도.....

그리고 겨울에는 가동을 하지 않기에 그것도 장시간....미네럴이 들어간 배관 내부표면에 미생물 서식이 사실 우려가 되기도 합니다. 닫힌 시스템이 아니기에...시간이 지나면서.......

사실 기본 원리는 비슷합니다. 저역시 함양에 현재 비슷한 방향으로 테스트를 준비중입니다.
무르익으면 공개하지요. 사람의 생각은 비슷하기에... 다만 저는 좀 더 조심스러웠나 봅니다.

"홍선생님 혹시 상부에 단열층이 있어서 방열되는 열이 상부매트의 열용량을 초과하게되면서 효율이 떨어진다는 말씀이신지요?"

하나를 얻으면서 하나를 잃는다는 의미이기에 그 효율이 줄어든다고 봐야겠지요! 방열이 아니라 열을 빼기는 것이죠.구조체가 식는겁니다.