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Zehnder comfoair comfofond-L comfocool 그리고 천전복사냉방
G 정광호
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2,699
2018.07.22 23:38
안녕하세요. 협회의 많은 도움을 받아 2년동안 집을 짓고 1년동안 개량중인 1인입니다^^;
적용된 부분들을 간략하게 설명드리면
Zehnder comfoair 550 comfofond-L(지열교환기) comfocool(660W히트펌프) 그리고 수평형지열을 각층 천정슬라브에 매립한 천정복사냉방입니다.
외단열은 벽체 경질우레탄 200mm 최상층 xps 300mm 지중벽체 xps 210mm 지하층 바닥 240mm 내단열로 구성되어있습니다.
북쪽을 제외한 전체창에 외부셔터 또는 수동차양막이 설치되어있습니다.
현재 comfocool을 24시간 가동중이며 comfocool에 별도의 EA팬을 달아 환기량을 늘리지않고 외기를 들여 응축기의 온도를 48도 정도로 유지하도록 PID제어하였습니다
그 결과 실내온도는 24도 안밖 습도는 70프로 미만을 유지하고 있습니다. 여기에 태양열을 이용한 제습로터를 추가 장착할 예정이며 이로인해 떨어지는 증발기의 온도는 별도의 SA팬을 달아 실내공기를 증발기로 유입하여 덕트내부의 온도는 일정수준 이상으로 유지하려 합니다. 워낙 많은 추가장치로 정확한 환기량은 모르겠습니다 ㅠㅠ 이건 나중에 TAB을 하게되면 다시 한번 말씀드리겠습니다.
혹시모를 천정결로가 우려되어 천정반자내부에 상대습도계를 달아 75프로 습도가 넘어갈경우 복사냉방에 냉매공급이 중지되도록 전동밸브를 설치하였습니다.
무식하면 용감하다고 무작정 하다보니 여기까지 왔습니다.^^; 몇가지 궁금한 것들이 있어 여러전문가님들의 조언을 부탁드립니다.
첫째로 히트펌프의 효율이 가장 높은 응축기의 온도가 별도로 있는지 궁급합니다. 현재는 48도 정도로 세팅하여 사용중에 있습니다. 증발기와 압축기의 효율을 최대화 할 수 있는 응축기의 최적온도가 별도로 존재하는지 궁금합니다.
둘째는 천정복사 반자내부의 상대습도값이 75%정도이면 적절한 값인지 잘 모르겠습니다. 구글을 숫하게 검색하고 관련책자를 찾아본 결과, 80프로까지 괜찮다는 내용도 있고 80프로면 곰팡이 번식의 우려가 있다는 내용도 있습니다.
셋째는 증발기의 적정온도입니다. SA에 별도 팬을 달고 Comfocool의 증발기 쪽에 구멍을 하나 뚫고 백드리프트댐퍼와 전동댐퍼를 연결하여 실내공기를 순환하여 증발기의 온도를 일정하게 유지하여 덕트외부의 결로를 방지하고 디퓨져에서 너무 차가운 공기가 나가지 않도록 하려합니다. 이때 증발기의 최적온도가 있는지 궁금합니다.
많은 전문가님들의 조언을 부탁드립니다.
냉매가 무언지 알려 주시면... HVAC님이 장문의 댓글을 달지 않을까 싶습니다.
혹시 외면하시면,, 전공은 아니지만... 제가 달겠습니다.^^
그리고.. 저는 구면이세요.. ㅎ
우르르 몰려 갈 때.. 구석에 조용히 있었었어요..
HVAC 님이 바쁘신가 보네요. ㅠㅠ
응축기와 증발기의 최적 온도는 히트펌프 설계시 이미 결정(압축비, 배관허용압력 등등의 변수도 반영) 되기도 하지만, 외기 온도에 따라서 효율도 변하기에, 효율을 비교하기 위한 측정 기준값은 있어도, 세팅 온도는 각 히트펌프 제조사가 결정을 하게 됩니다.
특히 냉방전용이냐, 난방호환이냐에 따라서도 다르구요.
그럼에도 불구하고, 지금의 48도는 조금 높아 보입니다. R410a 냉매의 유사한 용량의 히트펌프와 관련된 논문을 찾아보니.. (대개의 경우 R-22 냉매와 효율을 비교하기 위한 논문들) 43도~45도 내외였습니다. 하지만 해당 히트펌프의 허용압력 등등을 찾아 보려 했으나, 내부 스펙은 공개되어 있지 않았습니다. (사실 거의 모든 히트펌프 회사가 기기 부품별 상세스펙은 공개하고 있지 않는 것은 동일합니다.)
그러므로, 만약 48도가 해당 제품에서 제시된 값이라면 이를 유지하시는 것이 좋겠습니다. 배관내의 압력이 변하므로, 제시된 값을 벗어나는 것은 위험해 질 수도 있기 때문입니다. (그 정도의 안전율은 가지고 있겠습니다만...)
참고로, 미국 공기조화냉동협회에서 히트펌프의 냉방실험조건 A 에서 정하는 증발기측 입출구온도는 26.7℃/14.4℃, 응축기쪽 입출구온도는 35℃/43.2℃ 입니다.
나중에 (바닥복사냉난방(70%)+팬코일(30%)+코일제습+환기장치 포스트쿨링,히팅)로 설계되고 시공된 판교 운중동 주택의 모니터링 결과와 비교해 보는 것도 좋겠습니다.
지금 거의 유사한 지역(온습도가 거의 같은)에서 거의 같은 성능의 패시브하우스에 유사한 개념의 싱글히트펌프 시스템이라, 개인적으로 관심이 많습니다.
따라서 48도면 나쁘진 않고 25도가 효율은 제일 좋습니다. 이 밑으로 떨어지면 압축기 냉매의 압력을 팬(온-오프) 등으로 제어해야 합니다. 음 쉽게 말씀드리면 겨울에 에어컨을 틀면 될까요? 알람입니다. 따로 팬을 제어하는 장치가 있어야한다는 말이 이 뜻이고요. 지금처럼 여름만 사용하는 냉방 사이클은 25도-48도? 괜챦습니다.
2.75% 상대습도라면 괜챦냐?
이 답은 센서의 위치에 따라 다르겠죠? 결로를 직접 측정할수 있는 찬 파이프의 표면 근처가 제일 정확하고요.
이경우 75%면 사실 너무 가혹하다고 볼수 있죠. 표면 근처라면 80% 정도도 괴안치않나봅니다.
이 답은 사실 이런 느낌입니다:
당뇨환자인데요. 두시간 전 초코렛 한개 먹었는데 어떨까요? 죽진 않겠죠.. 이런 느낌의 답이라고 보시면 됩니다.
수치는 기준이고 보다 정확히는 사시는 분의 조정이 절대적으로 필요하고 유식한 말로는 커미셔닝이라고 하지요.
Tab 랑은 다른 느낌... 직접 만지시니 이런 조정은 느낌에 따라 하심이 ...
3.증발기 적정 온도:
이건 만지지 마셔요. 사이클 설계는 사실 직접 디자인한 곳외에는 정확히 갈음이 힘듭니다. 대략 -10도를 냉매 온도라고 보지만요. 증발기를 개조하면 전체가 흔들립니다. 하지 마세요.
덕트 외부의 결로를 방지하려면 보냉을 하세요. 보온 이 아니라. 아니면 이중관 덕트를 쓰시던지요. 보냉이 휠씬 싸고 효과 조정도 쉬우니 추천합니다.
먼저 히트펌프 칠러 하나를 제공드리려고 했는데 그만 서비스 건이 발생해서 하나 있던 그 재고가 투입이 되고 말았습니다. 사실 알고보니 딴데 문제가 있었지만 다시 가져오기도 뭐해서 그만 약속을 못 지키게 되었네요... 이자리를 빌어 죄송하단 말씀을 드립니다.
다시 사진을 보니.... 참.... 대단하십니다. 데시칸트 휠까지.. 이건 전에도 말씀은 들었지만 다시 봐도 뜨악입니다.
지금 설비는 진짜 거의 왠만한 건물 중앙공조 시스템과 맞먹습니다.
첫째로 환기에 냉방 코일을 쓴건 DOAS 라고 해서 냉매 코일 사이즈를 줄이고 환기를 담보하는 요즘 설계에선 대세입니다. 저도 좋아하는 시스템이고요.
둘째로 데시칸트... 이건 사실 오버입니다. 습도를 제어하려면 사실 냉방 코일이 어느정도 맞쳐주면 덕트를 지나면서 현열은 어느정도 올라갑니다. 그래서 많은 예에서 에어컨을 틀면 습도가 떨어진다는 얘기처럼..
사이클로만 보면 냉방 다음에 데시칸트 같은 제습 과정을 거치면 습도는 떨어지죠.
하지만 일반 주택같은 건물에선 냉방만 해서 토출해주면 다음은 자연스레 현열 (건구온도) 이 상승하면서 제습이 되기에 크게 무리는 없다는게 제 생각입니다.. 그럼 ..
상기 사진에 첫번째 사진이 데시칸트 휠입니다 재생영역과 제습영역을 1대1 비율로 맞췄습니다(비율이 다르면 개인이 만들기가 좀 어려울듯 싶었습니다^^;) 데시칸트휠을 장착하게 된 것은 일단 태양열로 400리터의 온수가 80도로 있다보니 방열량이 상당하여 온수를 소모해야할 곳이 필요했습니다.
제가 집을 2채를 지었습니다 양쪽이 비슷한 체적에 동일한 시스템으로 구성되어져 있습니다. 다만 한쪽은 천창이 있으며 태양열을 설치하였습니다. 겨울에는 참 많은 도움이 되었는대 여름에는 급탕으로 사용되는 온수가 매우 소량이다보니 태양열의 순환계가 과열되어 오버히트하는 상황입니다. 그리고 80도의 축열탱크가 실내온도상승에 상당부분 기여하고 있습니다.
다른 한집은 태양열이 설치되어 있지 않으며 지열+히트펌프+천정복사냉방만으로 24도 안밖에 70프로 미만을 유지하고 있습니다. 이곳은 응축기를 식히기 위해 외기를 도입하지도 않았으며 그냥 순정 zehnder상태로 충분한 실내온습도가 확보되어 시스템의 개선이 불필요한듯 합니다. 다만 태양열이 설치되어있는 곳은 26도 안밖의 온도에 습도60프로 정도로 응축기에 외기를 도입하여 환기량에 상관없이 쿨러를 상시 가동할 수 있도록 하였으나 실내 거주인원이 늘경우 추가 냉방방치가 요구되어 데시칸트 휠을 사용함으로 축열탱크를 냉각하여 실내 방열량을 줄이고 OA의 잠열부하를 줄인 후 증발기를 거침으로 SA의 온도가 과냉각되는 것이 우려되어 증발기에 별도의 흡입구를 만들어(세컨드 RA) SA의 풍량을 조절하여 증발기의 온도를 제어하려 합니다. (냉매사이클을 조절하여 증발기의 온도를 바꾸는 것은 실력이 안되서 못합니다^^ 그냥 바람 많이 넣어줘서 에어컨 처럼 순환시키고자 합니다. )
하면서 느끼지만 벽걸이 에어컨 하나면 끝날 일인걸 알면서도 미련을 못버려서 이러고 있습니다 ㅠㅠ
역시 에어컨이 짱입니다 ㅎㅎㅎㅎ
줄여서 보면 태양열이 있어 이열로 데시칸트(?) 재생역에 불어넣어주고 있다. 는 말씀. ㅋㅋ
마지막에 증발기 풍량을 임의 제어하는 건 사실 비추 합니다. 지금 그 장비에는 압축기와 팽창밸브라는 부속도 설치되어 있는데 이 모든게 컨트롤러에서 온도에 따라 (대부분) 냉매량을 조절해줍니다. 그런데 증발기 공기량을 변경하면 뒷일을 장담하기 어렵습니다. 예를 들어 팽창밸브에선 냉매량을 늘리고 실제 증발기 풍량이 작게 흐르면 증발기에서 냉매가 충분히 증발하지 않습니다. 그러면 남은 냉매 액체가 압축기에 가스 상태가 아닌 액체상태로 흡입되고 액체가 흡입되면 압축기는 손상을 입게 됩니다. 압축기의 날개를 가스 기준 설계된게 액체가 때리면 충격이 크겠죠. 이런 이유로 증발기 풍량을 조절하는 건 비추입니다.
마지막 말씀에 100% 동감합니다. 그러나 비전문가이시지만 인정은 해드립니다. 왠만한 쟁이 이상은 맞습니다. 그런데 너무 어려운 걸 택하셨다는 .. 생각..
고민하시는 문제가 만약 냉매 사이클이 아니라 냉수나 온수 (쉽게 말씀드려 팬코일) 이라면 전혀 문제없습니다.
알면 알수록... 더 어려워지네요
무식이 큰 도움이 되었었는대..
점점 겁이 납니다.ㅠㅠ
다시 한 번 전문적인 조언 감사드립니다. HVAC님 관리자님.
P&id는 조만간 그려서 올리겠습니다~
즐거운 휴가보내세요~~~