에너지/열교해석관련 질문

폐열회수 공조시스템에 관하여 질문드립니다.

1 우렁동자 2 724 2022.02.08 01:18
안녕하세요. 저는 공기조화기(AHU)를 설계/제작/시공하는 업체에서 근무하고 있습니다.

공조장치의 패시브 인증에 관련하여 질문드립니다.

저희가 평소 취급하는 장비는 주로 제조시설/실험시설/기타 대형시설에서 사용되는 공기조화기입니다.
공기조화기란 단일 장비로 냉방/난방/환기등을 알맞게 조절하여 실내로 덕트등의 관로를 통해 공급하는 기기입니다.

약 4년전 쯔음에 저희의 오랜 고객님께서 개인 주택을 설계할때 공기조화기를 적용하고자 의뢰를 하셔서 공조시스템을 설계하고 실제로 시공까지 완료한 사례가 있습니다.
그 주택은 에어컨, 환기시스템은 적용하지 않고,
공기조화기 단독으로만 설치하여 냉방/난방/가습/제습/청정등의 기능을 적용하여 시공되었습니다.
처음 설계시 우려한 점은
1. 높은 소비 전력
2. 덕트관로의 공간확보
3. 소음
등 이었으나 실제 사용시 적정한 설정을 통해 적정한 소비전력(에어컨 수준), 인테리어 설계를 통해 덕트 공간이 확보되었고 실내에서의 운전 소음은 천정형 에어컨을 사용했을때보다 비슷하거나 작은 체감을 통해 사용 고객께서 매우 만족하였습니다. 이는 매년 필터 교체 및 정기 점검을 위해 방문드리기 때문에 확인할 수 있었습니다.

이번에 다른 고객님께서 개인 주택을 설계하시면서 비슷한 의뢰를 하셨습니다. 다만 이번에는 패시브 인증 주택을 시공하고자 하신다 하여 패시브인증에 대하여 처음으로 관련한 내용을 찾아보게 되었습니다.

관련 내용으로 확인한 바로는 [유효전열효율 85%이상/소음 KS 기준/전력소비량≤0.45Wh/㎥] 이 인증기준으로 나오는데..
이때의 정확한 조건이 궁금합니다.
환기량이나 환기횟수에 관련한 내용이 없는데요..
건축법-건축물의 설비기준이 실내 환기횟수 0.5회/h 이상으로 명시되어 있는데 아시다시피 0.5회/h의 환기량은 너무나도 부족한량이기때문에 이 정도의 환기량으로 실내가 원활하게 환기된다고 말하기는 어렵습니다. 그렇다면 환기횟수를 5회/h, 10회/h를 적용한다면 풍족한 환기는 되겠지만 전력소비량이 늘어 패시브인증기준에서는 멀어지게 되지요. 그렇다면 패시브 인증을 받기 위해 일부러 환기량을 적게 설계하여야 하나??라는 의문을 가지게 되었어요.

실내에 에어컨을 사용하지 않고 공기조화기를 적용하여 냉난방 운전시 환기횟수는 8~10회/h정도 됩니다. 그리고 공기조화기에서 O.A / E.A를 개방하여 운전하면 환기횟수 8~10회/h의 환기도 동시에 진행이 되겠지요.
O.A와 E.A는 공기조화기 내부의 전열교환기(PLATE형)에서 열교환이 진행됩니다.
이때 효율은 45~65%의 효율이 나올것입니다.

여기서 제가 궁금한점이 있는데요.
평소에는 일반적인 공조운전을 진행하도록 설계를 하고
풍량 가변장치(인버터 제어 또는 DC 가변 송풍기)로 냉/난방의 최소 운전을 하거나 냉/난방을 하지 않고 환기를 위해 송풍기만 운전을 한다면...
운전되는 송풍기의 RPM을 작게 제어를 해서 환기횟수를 1회/h 가량으로 줄이면
이때의 효율은 [유효전열효율 85%이상/소음 KS 기준/전력소비량≤0.45Wh/㎥]이 만족될 것이라고 가정할때 이때의 조건으로 패시브 인증을 받을 수 있는것인가요??

이러한 조건이 성립이 된다면 공기조화기를 적용할 수 있을것인데 그렇지 않다면 최소한의 환기로 ERV를 설계하여야 할 것 같습니다. 그럼 에어컨도 별도로 적용을 하여야겠지요.

잘 아시는분 답변을 부탁드리겠습니다.
초면에 긴 내용 읽어주셔서 감사합니다.

Comments

M 관리자 2022.02.08 01:17
안녕하세요.
말씀하신 대로 체적 환산 풍량은 최소값일 뿐입니다. 하지만 그렇다고 해서 다중이용시설처럼 막대하 풍량을 미리 잡아 두는 것도 좋지 않습니다.

환기만 본다면 ... 주택은 재실인원이 거의 고정적이므로 여기다 약간의 안전율만 두시면 되는데, 공조기는 냉난방 온도를 유지해야 하므로 이 온도를 맞추기 위한 풍량이 지배적일 수 밖에 없습니다.

다만 말씀하신 풍량제어 이전에, 패시브하우스의 냉난방 부하를 이해하고 적용하시는 것이 더 중요합니다. 그러면 환기를 위한 풍량보다 더 적을 수도 있거든요.
즉, 패시브하우스는 공기질을 위한 환기장치의 기준 풍량에 약간의 포스트 쿨링/히팅 만으로도 작동이 가능한 수준입니다.

대개의 경우 인증주택의 냉방부하는 30W/m2, 난방부하는 15W/m2 에 불과합니다. 이 부하는 인증 신청을 하면 현열/잠열을 분리하여 계산하여 드리므로, 부하에 맞게 공조기를 설계하시면 될 것 같습니다.

결론적으로는 비록 공조기의 열교환효율이 낮긴 하나, 이런 개념의 시스템 설계만 해주시면 인증을 득하는데 무리는 전혀 없습니다.
1 우렁동자 2022.02.08 11:44
안녕하세요. 답변 감사드립니다.
패시브인증주택은 일반건축물의 부하보다 월등히 적다는것을 알았으니 보다 더 공조설계하는게 부담이 적어졌습니다. 사실 주택에서 공조시스템을 적용하기에는 덕트공간이나 기계실의 공간이 부족했던게 현실이었는데 부하가 적으면 공간확보에 어려움이 없어지겠네요.
소중한 말씀 감사합니다.