자재협력사 동정

패시브하우스에 복사냉방은 된다!(거의 항온항습!!!)

5 잡자재 32 1,248 10.24 18:21

 안녕하세요, 잡자재입니다.

 

여름이 지나 가을이 되면서 이제 습도에 대한 걱정은 없습니다만 여름철 습도에 대한 문제는 언젠가 해결해야 할 문제가 아닌가 싶습니다. 잡자재에서 지난 5년 동안 복사냉방 시스템을 연구개발하여 드디어 그 솔루션을 제시합니다.

 

안성 죽산 복사냉방 현장의 올해 하절기 실측 데이터입니다. (8월 15일~22일까지의 데이터입니다.)

빨간색이 외부 온도이며 나머지 선들은 실내 5곳에 설치한 온도입니다. 존별로 약간의 온도 편차는 있지만 뻥 좀 보태서 거의 항온수준입니다. ㅎㅎ

8월15일.JPG

 

아래는 습도 데이터입니다. 

빨간색이 외부 습도이며 나머지 선들은 실내측입니다. 순간적으로 습도가 튀는 현상은 있지만 이 역시 50%안밖의 일정 습도를 유지하고 있습니다. 주간에 부하가 올라가면서 실내측 습도가 상승하는 것은 OA와 실내 온도차가 작을 경우 로터를 최소한으로 작동시키는 로직이 들어있기 때문입니다. 이는 환기장치의 로직을 수정하여 보완함으로 내년에는 지금보다 더 낮은 전력으로 실내온습도를 유지할 수 있을 것으로 예상됩니다. 

8월15일(습도).JPG

 

 위 데이터 자료는 건축주님께서 직접 설치한 온습도센서의 데이터입니다. (건축주님 감사합니다 *^^*)

 

* 실내 설정 온도는 24.5ºC, 습도는 50%입니다.

  

안성죽산전력소비량.jpg

8월 7일부터 <실외기의 전력소비량>을 실측한 데이터입니다.

 

전력소비량 실측(8월 7일부터현재)  실내온도 23~24.5℃ 상대습도 45~60%유지시

245kWh (히트펌프 소비전력 8월 7~31) + 58.9kWh (히트펌프 소비전력 8월 1~6)= 304kWh

펌프 전력소비량(최대치) 110W*24Hour*31Days= 82kWh

8월 예상 소비전력량386kWh (연면적 300.54 m², 실내체적 937.5m³ )

※ 건축물의 성능 및 거주자의 생활 패턴에 따른 내부 방열량에 따라 상이할 수 있습니다.


약 90평 면적의 주택에 뻥좀 보태서 거의 항온항습상태로 유지했을 때의 전력소비량으로 단열과 기밀이 완벽에 가까운 훌륭한 집이었기에 가능한 결과입니다. 거기에 더해서 컴포벤트의 바이패스 로직을 국내기후에 적합하게 수정하여 내년 여름은 이보다 전력소비량이 줄어 들 것으로 예상됩니다. 

현장사진-안성-죽산.jpg

토출구 온습도.PNG

 

SA 토출구 온습도 데이터입니다.

 

8ºC까지 과냉각시킨 후 리히팅되어 SA 온도가23.1ºC로 토출됩니다. 리히팅에 별도의 가열장치 없이 X-L파이프의 순환수를 사용하여 공기의 온도는 높이고 바닥은 식히는 방식으로 물과 공기의 비열 차이 그리고 방통과 구조체의 축열 성능을 이용한 방식입니다. 

 

대류냉방 10% 미만, 복사냉방 90% 이상으로 바람없이 그냥 시원합니다. 마치 동굴처럼요. 진정한 무풍인거죠. ㅎ

 

한 가지 단점은, 여름에서 가을로 넘어가는 늦여름 혹은 초가을에 현열부하가 현저하게 떨어지면서 설정온도보다 약 2ºC 정도 과냉각될 수 있습니다. 

 

SA의 공기를 과냉각하여 제습하고 바닥의 물로 리히팅하다가 바닥의 온도가 낮아져서 실내온도가 설정온도보다 낮아지게 되면 히트펌프로 바닥난방을 하게 됩니다. 물론 현열부하가 현저하게 낮은 패시브하우스에 한해서입니다. 식힐만큼 식히다가 너무 식으면 필요한 만큼만 댑히는 정도라고 생각하시면 될 것 같습니다.

 

안성 죽산 현장에서는 현열부하가 높은 8월 한달동안은 바닥 난방모드로 작동했던 적이 한번도 없다가 현열부하가 현저하게 낮아지는 9월 초에 난방이 짧은시간 몇 차례 작동되었었습니다.  난방모드로 작동한다고 하여도 외부온도가 높아 히트펌프의 전력소비량은 매우 낮은 편이었습니다.

 

무엇보다 이제 프로토타입이 아닌 상용화 버전이 출시되면서 시스템 에어컨 수준의 비용으로 시공이 가능합니다. 

 

제습용, 냉난방용 두 히트펌프 모두 풀 인버터를 적용하였으며 펌프는 다단제어가 가능한 스테인레스 펌프로 내구성을 높이고 소비전력은 최소화하였습니다. 무엇보다 별도의 축열탱크가 없어 작은 기계실에도 적용가능합니다. 

 

꿉꿉한 여름이 싫은 분 

에어컨의 찬 바람이 싫은 분

에어컨을 켜면 춥고 끄면 습한 분

바람 한 점 느껴지지 않는 진짜 무풍 냉방


단, 패시브 주택에만 가능합니다. ^^; 

 

외부차양, 시스템창호, 고단열, 고기밀 필수 = 한국패시브건축협회 인증 

태양광 3kW 권장


더 나은 기술, 더 나은 세상

http://www.jabjaje.com 

Comments

2 내집마렵다 10.19 17:28
난방모드시 가스보일러 개입 없이 히트펌프로 순환수를 가열할 수 있는 것인가요?
5 잡자재 10.19 17:35
아닙니다. 히트펌프로 하는 난방은 여름에 제습으로 인한 과냉각현상이 있을 때 작동됩니다.
겨울에는 보일러로 난방됩니다. 지역에 따라 다르겠지만 추운지역에서의 히트펌프 효율이 너무 낮아서요. 그리고 무엇보다 난방 및 급탕 부하를 다 커버할 용량의 히트펌프가 아닙니다.
2 내집마렵다 10.19 17:43
주 난방인 가스보일러를 완전히 대체가 가능한지 의미
보다..

1.2kw 전력의 히트펌프라면 공기와 순환수를 가열하여 낮시간대 잉여 생산 전력을 이용해 사람이 없는 동안 축열하는 보조 난방의 역할을 할 수 있지 않을까 하는 생각이 들었는데 불가능한 것이지요..?
5 잡자재 10.19 18:04
OA측 센서로 측정되는 외부온도로 히트펌프와 보일러를 선택해서 난방할 수는 있습니다. 하지만 패시브하우스는 11월까지는 보일러가 거의 작동하지 않습니다. 그냥 일사에너지만으로 낮에 오버히팅되기도 합니다. 1월에도 낮에는 거의 돌지 않습니다. 새벽에 잠깐 돌아요. 낮동안 축열한다면 오버히팅될 가능성이 높아보입니다. 물론 집의 성능에 따라 다르겠지만요.^^
2 내집마렵다 10.19 18:11
보일러와 인터록으로 가동할 수는 있군요!
난방가동이 가능한 하한선은 외기온 기준 몇 도인가요?

귀찮게 자꾸 질문을 드리는데.. 프로판 사용을 최소화하는 구상을 하고 있어서 질문을 드립니다.
패시브에 살아본 적이 없어서 그런지 난방 걱정을 하고 있네요..ㅎ
5 잡자재 10.19 19:01
ㅎ 아닙니다. 외기온도가 영하7도 이하부터 제상에 들어가는 에너지가 히트펌프가 획득하는 에너지보다 높아서 영하7도를 기준으로 합니다만 우리나라는 누진세 때문에 가스요금 vs 전기요금을 잘 비교해 보셔야 합니다. 지역마다 프로판 가격도 천차만별이거든요. 난방은 얼마 안들어갑니다. 일반적으로 급탕부하가 훨씬 더 높습니다. 물론 안씻으면 ㅎ
2 내집마렵다 10.19 20:52
그러하군요!
감사합니다.ㅎ
2 주안홍 10.20 09:15
히트펌프와 보일러, 열회수환기장치 제어, 온습도 데이터... 제어 알고리즘을 짜보고 싶은 군침이...
종합예술이네요. ㅎㅎ
5 잡자재 10.20 10:20
주안홍님 감사합니다~ 좋은 집이 있었기에 가능한 시스템입니다.^^
2 아침 10.20 18:14
너무 기대됩니다… 빨리 느껴보고 싶습니다
5 잡자재 10.20 20:49
감사합니다. 아침님~ 느껴보시면.... 새로운 세상이 열리실꺼에요 ㅎ
1 랜이 10.23 23:33
아..너무좋네요
IoT 스마트홈 시스템을 아무리 고도화시켜도
아파트에 거주하다보니 한계가 너무 명확합니다 ㅠㅠ
5 잡자재 10.24 09:43
감사합니다 랜이님^^
아파트에 적용가능한 소형 모델도 내년에 현장 테스트를 마무리하는대로 선보일 예정입니다.
단점은..... 기밀, 단열을 보강하고 외부차양을 적용해야한다는 것입니다.
그리고 거기에 개별난방이어야 해요.
말씀하신대로 실질적인 적용은 거의 불가능할 것 같습니다. ㅠㅠ
3 정해갑 10.24 09:47
아래 글들에 대한 실증적 반증이 될텐데... 논리적 입증/반증이 가능할까요?

패시브하우스에서 복사냉방은 불가능하다.
http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z4_04&wr_id=1286
복사냉방 복습
http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z4_04&wr_id=2601
복사 냉방은 반드시 실패한다.
http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z4_04&wr_id=4824

>M 관리자  2018.01.23 21:09
>이 것은 굳이 입증까지 할 필요도 없는거 아닌가요?

경험적으로 된다고 하는 주장뿐 아니라...논리적 입증도 부탁드립니다. 방식이 바뀌었으니 내말을 믿어라 보다는 조금 더 보편적으로 계의 에너지 관계에 대한 논증 또는 반증이 있었으면 좋겠습니다. 

입증도 필요없다고 하시는 "리자"님이 나서셔도 좋겠습니다. ㅎ
2 내집마렵다 10.24 11:10
정해갑님이 걸어주신 링크를 예전에 흥미롭게 읽었던 기억이 나느데요..

잠열처리가 냉방과 동시에 이뤄지는 에어컨과 달리 복사냉방은 습도조절에 대책이 필요하다는 취지의 내용이었던 걸로 기억합니다.(바닥이 쫄딱 젖는다던지..)

이 글의 본문으로 잡자재의 시스템을 이해하자면, 1차 과냉각으로 공기중 잠열을 빼앗고, 2차 과냉각된 공기가 순환수를 냉각시키고(공기의 입장에서는 재가열), 3차 냉각된 순환수가 실내 현열을 빼앗는 형태가 아닌가 합니다.

즉, 제습기의 시원한 구간에 라디에이터를 달아 순환수를 식히는... 그런 개념 아닌가 합니다. 그렇지 않고서야 항습을 달성할 수가 없겠죠...

제습기의 응축기가 실외에 놓이는 만큼 아이프리님 경우처럼 제습기의 더운 바람으로 인한 불쾌감(복사냉방의 주 기능을 위협하는 요소이죠)과, 제습기 가동으로 인한 냉방부하 증가를 해결할수 있어 보입니다.


컴포 환기장치의 높은 습도교환성능으로 항온항습은 달성되었다고 가정하더라도, 아이프리님 지적처럼 창문을 열어 환기한 후 목표습도에 도달하기에 불편함이 없을 정도로 성능이 될지 궁금하긴 합니다.
5 잡자재 10.24 11:19
안녕하세요. 정해갑님.
 올려주신 글들은 패시브하우스는 현열부하가 낮아 잠열부하 처리하려고 공기를 과냉각시킬 때 이미 필요한 냉방부하가 공급된다는 내용으로 모두 맞는 말입니다.
 제가 그래프를 선두로 너무 과대포장을 한 것 같습니다. ㅎ 위에 시스템은 에어컨으로 제습과 냉방을 하다가 추워지면 보일러를 켜는 방식과 동일합니다. 쉽게 말씀드리면 더우면 에어컨, 습해도 에어컨, 추워지면 보일러~ 안될래야 안될 수가 없는 방식입니다.^^; 하지만 방통과 구조체의 높은 축열성능을 이용해 피크부하에 대응한다는 점과 더운 여름에 히트펌프를 이용해 난방을 한다는 점에서 높은 효율을 갖으며 대류냉방이 아닌 복사냉방으로 현열부하를 처리한다는 점에서 쾌적성이 매우 뛰어납니다. ㅎ 충분한 설명이 되었는지 모르겠습니다.
5 잡자재 10.24 11:29
안녕하세요 내집마렵다님 창문을 열어 환기한 후에 짧은 목표시간에 목표습도에 도달하려면 환기량이 높아야합니다. 복사냉방을 적용하면 일단 집에서 뭔가 태운게 아니라면 창문을 안 연다고 생각하셔야 합니다. 외부습도에 따라 바닥 결로의 가능성이 있기 때문입니다.
3 정해갑 10.24 11:50
"핵심은 여름철에 난방을 해야 한다" 이겠네요. 이 난방에 드는 에너지 효율이 좋은 시스템으로 구성되었다. 맞나요?
ifree님이 지적한 대로 현열부하대비 잠열부하가 큰 (패시브하우스인) 경우에 해당되는 이야기겠네요.
5 잡자재 10.24 12:20
넵 맞습니다. 건물의 축열성능을 최대한 이용해 열을 저장하고 그 이상으로 떨어지게되면 에너지 효율이 높은 난방기로 난방을 하는 시스템입니다. 안성 죽산의 경우 건물의 규모가 커서 많은 양의 열을 저장할 수 있어 24.5도 설정시 8월 중에는 한번도 난방으로 작동된 적이 없었습니다. 하지만 말씀하신대로 건물의 효율이 좋을수록 그리고 설정온도가 높을수록 난방모드로 작동되는 시간이 길어지게 됩니다.
1 재민서파파 10.24 15:31
정광호대표님... 기회가 되신다면 유튜브 방송에서 복사냉방 구성방법, 효과, 사례 등 자세한 내용을 다뤄주셨으면 합니다. 초보자라 잘 모르겠습니다. 복사냉방에 관심이 많은 1인입니다. 냉방에 대한 옵션이 늘어나서 참 좋습니다... 집 지을때 반드시 검토할 옵션인것 같습니다. 좋은 내용 감사드립니다.  질문이 있습니다... 실외기가 전열교환기 벤더의 실외기인데 그럼 저건 전열교환기랑 연결하나요... 아니면 방통과 천정에 설치한 냉온수 파이프에 물을 식혀주는 역할을 하나요??
5 잡자재 10.24 16:25
안녕하세요. 재민서파파님.
 사진 상에는 없지만 2개의 히트펌프가 설치되어 있습니다. 하나는 제습용이고 하나는 냉방+난방(과냉각시) 용입니다. 제습용은 설정된 SA의 온도에 맞춰 히트펌프 압축기의 속도를 조절합니다. 다른 하나의 히트펌프는 물을 식히거나 댑히는 용도로 물의 설정온도에 맞춰 압축기의 속도가 조절됩니다.
 저희가 복사냉방 오픈 세미나를 준비 중에 있습니다. 구체적인 계획이 잡히는데로 연락드리겠습니다.^^;
1 재민서파파 10.27 14:58
펌프가 물의 온도를 낮추기도 하고 올리기도 한다니 신기합니다...  복사냉방중에는 지열을 이용하는 경우는 들어봤는데.... 기회가 되면 세미나 참석하겠습니다.
1 Haewon 10.27 17:31
일반 사무용 건물에서 적용가능한지요?
5 잡자재 10.27 19:10
감사합니다. 재민서파파님 ^^
Haewon님 일반 사무용 건물에 적용은 실질적으로 어렵습니다.
사무용 건물은 단위면적당 인원수가 주거시설보다 많고 컴퓨터 등의 사용으로 실내발열량이 높아 주거시설에 비하여 냉방부하가 훨씬 높습니다. 거기에 옷의 두께도 상대적으로 더 두꺼운 편입니다. 그에 따른 설비비용의 증가로 권장드릴만한 시스템이 아닌 것  같습니다.
1 닐리 10.29 22:10
다른 냉난방용 물용 히트펌프에 coolfort라고 적힌 제어기와 열교환기를 부착하고 komfovent 환기시스템의 히트펌프 1개만 추가해도 같은 시스템이 완성되겠네요?
꼭 간단히라도 유튜브로 제작해주셨으면 합니다. 가보기에는 시간도 거리도 어렵네요
5 잡자재 10.30 13:11
안녕하세요 닐리님 다른 히트펌프가 제어기와 호환되지 않습니다. 예를 들면 정속형은 다른회사의 실내기와 실외기가 연결 가능하지만 인버터는 씨리얼 통신 프로토콜이 달라 불가능합니다. 더군다나 공기의 온습도에 따라 물의 온도가 조절되어야해서 다른 제품과의 연동도 어렵습니다. 풀구성 이어야지만 작동이 가능할 것 같습니다. 해당 제품의 작동로직과 시스템구성을 특허 출원중이어서 추후에 기회가 된다면 유투브로 만들어보겠습니다. 감사합니다^^
2 권희범 10.30 22:02
제가 프로토타입 전문인데 또 근질근질하네요 ㅎ
구경 헌번 가야겠습니다.
2 아침 10.31 00:15
안녕하세요. 정대표님. 위의 댓글 중에 “복사냉방을 적용하면 일단 집에서 뭔가 태운게 아니라면 창문을 안 연다고 생각하셔야 합니다.” 라는 언급때문에 드리는 초보적인 질문인데요, 죽전 오픈하우스 행사때도 질문드리긴 했지만 요즘 주방 후드 중 풍량이 어마어마한 수입산 제품을 사용하는 경우 (500-800cmh) 실내 음압 때문에 잠시동안 환기창을 살짝 열어두는게 좋다 라고 답변해 주셨던 기억이 나서요.. 오히려 환기장치의 풍량을 넘어서는 주방 후드는 독이 될지 여쭈어보고 싶습니다. 조만간 후드를 선택해야 하는데 괜한 간지때문에 해가 되지 않을까 우려가 됩니다.
5 잡자재 10.31 05:53
안녕하세요 권빌더님 이건 프로토타입은 끝났습니다. 안전해요 ㅎ 제가 곧 기가막힌 프로토타입을 하나 들구 갈께요. ㅎㅎㅎ
안녕하세요 아침님 아주 날카로운 질문이셔요.^^
창호 개방에 따른 결로의 가능성은 집의 성능이 나쁠수록 높아집니다. 집의 성능이 좋으면 좋을수록 냉방부하가 낮아 상대적으로 바닥온도가 높아도 시원할 수 있기 때문입니다. 협회인증주택이라면 성능을 보장할 수 있어 아무 후드나 상관없지만 (물론 제주도나 해안지역은 안됩니다.)저희 입장에서는 약풍에서 환기장치와 연동되는 정도의 후드를 권장드립니다.
2 아침 10.31 08:14
답변 감사합니다!
4 콜루 12.06 10:30
정대표님 과학자시네요 존경합니다.
이론을 실현시키시다니  ㄷㄷㄷ , 

동굴같이 시원하고 최적의 항온 항습이 유지 되는 집이라.. 생각만해도 멋지내요

고생하셧습니다.
5 잡자재 12.06 13:14
과학자라니요. 가당치 않습니다. ㅎ
협회와 많은 관계자 분들이 도와주셔서 가능한 일이었습니다.
고대표님 불러만 주시면 달려가겠습니다. ㅎ