패시브 하우스 열원(2)

다시 얘기를 이어 볼까합니다.. 보일러는 연소하는 버너와 열교환기, 펌프로 크게보면 나눠 집니다.
제가 카다록을 보면서 아쉬운 부분인데 한국제품은 기술사양이 많이 없습니다. 그래서 좀 난감한 경우가 많은데요.
보일러의 경우 좀 아쉬운 부분은 펌프입니다. 펌프는 모터의 제원 다시말해 몇 마력의 모터가 사용되었다는 부분과
펌프의 유량과 중요한 헤드 (양정)이 있습니다.
버너의 용량 즉 보일러의 열량이 커지면 펌프도 같이 커지게 됩니다. 잘 기억은 않나는데 보일러 kw 당 기준되는 유량이 있습니다.

여기서 한가지 모든 열에너지는 다음의 식으로 표현됩니다.

  Q= Cp X (T1-T2) X G

이식 제 기억엔 중학교 물상 시간에 배웠었습니다. 그땐 Q=CMT 라는 공식으로 외웠는데
비열과 양 그리고 온도차 로 이루어진 식입니다.
보일러가 같은량의 가스를 연소시킨다고 한다면 실내의 현열부하는 펌프의 유량과 실내로 들어오는 물의 온도차 라는 얘기입니다.

공학적으로 말하자면 물을 에너지의 전달 매체로 사용하는 것입니다.

가끔씩 온풍기라는 제품으로 난방을 하는경우가 있는데 이경우의 매체는 공기입니다.

자, 물과 공기의 차이는 어제 말씀드렸는데요, 물과 공기의 비열 (1도를 올리는데 필요한 열량--- 좀 쉽게 말을 풀었습니다)은 0.24가 공기이고
1이 물입니다. 같은 온도 1도를 올리는데 에너지가 4배 많이 듭니다.
다음 물의 비체적은 1000이죠.. (물 1m3 은 1톤의 중량) 대신에 공기 1m3 은 1kg 입니다. 좀더 공학단위로 보면 1.001?? 인가.. 암튼 1000 배 차이가 나네요.
조금만 에너지를 더해도 온도가 확확 차이가 납니다.  이래서 좋지만 나쁘기도 합니다. 보일러는 물이란 열매체에 에너지를 인가해서 실내에 공급을 해줘야 합니다.
온풍기는 데워진 공기를 바로 실내로 공급하는 것이고요. 온풍기같은 대류 공조기기를 축열방식이라고 하진 않습니다.
대신 보일러의 전달 방식은 축열입니다. 또 옆으로 새고 있네요.

아무튼 열매체를 물을 사용하고 물은 펌프란 기구를 통해 실내로 밀려옵니다. 이때 실내에서 바닥 코일이 너무 길다거나 코일이 표준 이하로 작다거나
밸브가 닫혀있거나 하면 펌프에서 실내로 물을 밀수가 없습니다. 그래서 이 펌프의 양정이란게 중요합니다. 표시는 m 로 합니다.
가끔 이 m 가 지상 몇 m 까지 펌프가 밀어 올리는 수치라고 하시는 분들이 많은데 이건 절대 그렇지 않습니다.
양정의 계산은 크게 둘입니다. 시스템이 밀폐된 경우, 또는 시스템의 어딘가가 중력의 영향을 받는 경우로 볼수 있습니다.
지금 아파트던 거의 모든 주택의 보일러 배관은 밀폐시스템입니다.
예전에 연탄보일러 시절에 조그마한 물탱크가 보일러 위에 달려 있던거 기억나시나요. 이 시스템이 오픈 (개방형)입니다. 이 둘의 양정게산방법은 살짝 다릅니다.

보통 방하나당 코일의 길이는 50미터 전후입니다. 피치라는 말을 씁니다만 이 피치는 코일사이의 간격입니다. 250mm 가 보통 시공업체의 기준입니다.
기억이 가물하긴 한데 중부지방 기준으로 이렇게 250으로 시공했을때 방면적 1m2 당 140kcal/h의 열량을 봅니다. 보일러 출구 온도 80c 이고요.

다시 처음으로 가서 우리나라 보일러의 사양표를 하나 붙혀 봅니다.

 펌프의 양정이 없네요!  없어요..
양정은 일종의 배관 저항입니다. 이 표에 펌프 용량은 11.1 리터/분  으로 명시되지만 펌프의 양정은 표시가 없습니다. 통상 유량과 양정은 반대입니다.
보통 끝에 방이 춥다 냉골이다고 생각하신다면 펌프를 한번 보세요.
보통 보일러가 커지면 펌프의 유량도 커집니다. 물론 양정도 얼마씩 커집니다.

패시브 하우스를 생각해보겠습니다. 보일러가 가격 대비 난방열원으로는 좋다라고 말씀드렸는데요.
패시브 주택의 난방 부하는 일반 시공하시는분들한테 맡기면 200% 과설계됩니다. 왜냐면 그분들은 평당으로 보일러의 용량을 보시기 때문이죠.
물론 남으면 좋긴 하죠.. 대신에 보일러의 효율을 생각해보신다면 생각이 바뀔겁니다.
보일러의 효율은 1을 절대 넘을수가 없습니다. 이 보일러도 97.9인가 표시되네요.. 선전에 많이 나오는 콘덴싱보일러입니다. 보일러의 연통에서 다시 한번 열교환을 거쳐서
예열로 쓰기에 8-9%정도 효율의 증대를 기대할수 있다... 이건맞죠. 연도에 손 대보시면 아시겠지만 뜨겁거든요.. 이 폐연소가스 에너지를 쓴다는데 막을 이유는 없죠.
암튼 보일러는 일단 연소가 되면 연소화염의 온도는 1000도에 육박합니다. 확 올라갑니다. 그래서 좀 큰 보일러는 펌프가 두개 있습니다. 하나는 실내온수 순환펌프이고
하나는 연소기와 축열탱크사이만 순환 하는 펌프.  큰 설비라면 이게 경제적입니다.
일단 가정 조그마한 보일러는 펌프가 하나이기에 높은 온수가 실내로 쫙!!!  들어갑니다.
패시브하우스의 보일러는 일반 시중품을 사용하기에 열량은 무지 큽니다. 왜냐면 펌프가 커지거든요. 왜냐면 펌프는 패시브하우스도 같은 평수 일반 주택과 같은 길이의 바닥 코일이니깐요.

혹시 눈치빠른 분은 아시겠지만 그래서 패시브주택에선 오버히팅이란 말을 가끔 듣게 됩니다. 실제 부하는 작은데 보일러 펌프는 크게 필요하고 할수 없이 용량보다 큰 보일러를 놓는다.
근데 보일러는 화염의 온도콘트롤이 잘 않되니 일단 점화되면 훅 하고 샐내에 높은 온수가 돈다..요즘은 온도조절기가 나름 정밀해져서
실내 설정 온도에 셋팅하면 근접해서 제어가 되긴 하지만 앞서 구조체 축열 성능이 좋은 패시브하우스는 이 설정 온도 콘트롤이 쉽진 않습니다..

일반 주택에선 이런 혹한의 추위에 잠바입고 겨울을 나는데 행복한 고민입니다...

기왕 열원 얘길 시작했으니 오늘은 보일러얘길 마무리 짓고 싶었습니다.

다른 열원기기에 대해 서도 말씀드릴 기회가 됐으면 합니다....