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패시브하우스 보일러 용량 계산
물론 패시브에선 에너지총량툴로 유효에너지면적 기준, 열손실 및 기기의 효율을 감안한 에너지요구량으로 계산되겠죠
(결과)
Q(w) = λt x TFA x ΔT/L = 0.361(W/m·K) x 159.4(㎡) x (30℃ - 24℃)/0.082(m) = 4.2(kW)
(주)
원목마루 22T, λ=0.13, U=5.9
방통타설 60T, λ=1.05, U=17.5
복합열관류율 Ut= 4.41
복합열전달율 λt= 4.41 x 0.082 = 0.361
TFA(유효에너지면적) = 159.4
ΔT(온도차) = 토출수온도 - 바닥표면온도
L(열전달 두께)
(설명)
① 보일러 효율 100% 및 열량 손실없이 유효에너지 바닥면적으로 모두 전달된다는 가정. 실제는 내부벽체와 외벽, 바닥, 실내공기 등등 손실분 존재하므로 실 필요용량은 저것보단 훨씬 클거에요
② 토출수 온도가 낮을 수록 부하용량이 작아지겠지만, 손실을 감안하면 무한정 낮추는건 불가
③ 바닥표면 24℃는 사람들의 불만이 가장 적은 바닥온도 조사논문 근거. 바닥표면온도가 올라가면 토출수 온도도 올라가야 하겠죠. 직달일사가 많음을 감안하면 바닥표면온도를 많이 올릴 필요는 없을 듯.
④ 방통두께를 줄이거나 바닥 마감재를 열전달이 더 잘되는 재료로 바꾸면 부하는 더 줄어들 수도 있겠으나 패시브 주택에선 바닥의 축열성이 더 중요할 듯 생각되네요.
⑤ 보통 아파트나 집들에 보일러 회사가 권장하는 용량은 전용면적기준으로 500kcal/h(평당)의 용량을 추천한대요. 이는 0.583(kW)/평 입니다. 상기 유효에너지면적 159.4㎡의 연면적은 245㎡(74평)이므로 총 43kW 용량의 보일러가 필요하다는 얘기.
각 집의 TFA에 따라 적용해보면 용량을 대충이라도 짐작할 수는 있을 듯 합니다.
근데 패시브 하우스가 보통 집보다 난방부하가 1/10이라는게 맞군요 -- 이게 다 단열/기밀로 손실을 최소화한 이유겠죠. 암튼 결론은 "보일러는 작은 용량 설치하고, 원하는 바닥온도가 유지되도록 주욱 틀어놓을 수 있는 최적 토출수 온도를 찾자"
이상입니다.
파워는 평균이 아닌 순간 최대 부하를 고려해야 하기 때문에 여기에 두배 정도 용량이 맞을 겁니다.
정확한 값은 그 모든 요소를 고려한 알고리즘을 탑재한 PHPP나 에너지샵 결과를 보는게 맞고요.
달리 고려할 점은 급탕은 축열조를 별도로 두느냐 여부에 따라 급탕 전용 보일러를 둘지 말지, 축열조없이 한개만 둔다면 보일러 파워는 난방이 아닌 급탕 부하에 맞춰야겠죠.
효율과 손실감안도 안했으니 두 배 정도면 될 듯 하네요.
이와 별도로 전 아직 축열조란게 뭔지 개념이 무엇인지 모르겠네요.
수도꼭지 연채로 0도씨 물을 50도까지 올려야 하고 수도 꼭지가 한개만 열리라는 법도 없고요.
축열조란게 딴게 아니고 욕조 하나 채울만한 단열 잘된 물탱크입니다.
온수를 스티리밍 다운로드 하려면 순간 부하치에 대응하는 큰 엔진을 달거나 물탱크에 쬐끔식 미리 저장했다..순간 부하에 대응하는거죠.
물때 청소 및 공간문제로 단독주택에 잘 안둘거 같긴 합니다.
일반적인 수전의 토출량이 분당 12L/min에 겨울철 시수온도는 3~5도 정도됨을 감안하여 용량을 산정하고 별도의 배관 없이 보일러의 환수와 열교환 하는 방식을 많이 사용합니다.
버퍼탱크가 없다면 일반적인 가스보일러 중에 가장 큰 용량인 38000Kcal를 설치하셔야 온수 사용에 불편함이 없으실꺼에요.
설비전문가이신 잡자재님은 주택에 축열조를 강추하시는지도 궁금하네요
답변 감사합니다
38000Kcal의 가스보일러는 1085리터의 물을 5도에서 40도로 만들 수 있습니다. 분당 18리터의 양입니다. 2명이 동시에 샤워하는 정도까지는 온수를 공급할 수 있습니다.
4인 가족 기준에서 38000Kcal 보일러는 전혀 문제가 되지 않습니다.
대가족이시거나 온수를 유난히 많이 쓰는 경우가 아니라면 굳이 버퍼탱크를 설치할 필요는 없다고 생각됩니다.
오히려 지하층이 있다면 배수열회수를 한번 고려해보시는 것을 추천드립니다.
https://ecosolaris.com/en/produit/thermodrain-tdh3395-drain-water-heat-recovery/
검색해서 나온 것 중에 하나일 뿐입니다.^^
130리터 용량이면 4인 가족 연달아 샤워해도 부족하지 않다고 합니다.
저희가 주로 쓰는 제품은 60도~85도까지 조절할 수 있고 설정 온도의 물을 계속 그 온도로 유지합니다.
온수를 쓰지 않더라도 물이 식으면 전기를 먹갰죠.
그래서 단열이 잘 된 제품이 유리합니다.
태양광이 없으면 전기세 때문에 가정에서는 사용하기 어렵구요.
태양에너지로 축열조 운영도, 급탕기 운영도 가능한가 보군요. 만약 태양에너지 설비를 온수에만 쓴다면, 둘 중 어느 것이 좋을지도 궁금하네요.
태양열을 적용하신다면 여름철 오버히팅 될 수있으니 인근에 바이패스로 땅속에 열을 방출할 수있는 별도의 방열장치가 필요합니다.
태양광을 이야기하신거라면 누진세를 고려했을 때 3kw 태양광으로 겨울철 약 40도의 물을 약 6000리터 만들수 있습니다. 하루에 200리터의 온수를 쓸수있으니 샤워시 1인 평균 사용량이 50리터정도임을 감안하면 4인가족이 사용하기에 부족함이 없습니다.
하지만 보일러를 설치한다면 굳이 별도의 순간온수기는 필요하지 않은 듯 싶습니다.
https://m.smartstore.naver.com/shopboiler/products/4105154016?NaPm=ct%3Dkxg7r0w0%7Cci%3Df95b63ff66c732eec39e6e7c5c51b37077b82b33%7Ctr%3Dsls%7Csn%3D790534%7Chk%3D65df3e0ac75694b4ec0e15c07e1d3745e39e74e8
이런 제품이요.
보일러의 급탕 부하를 줄이기 위한 보조장치가 아니라 보일러는 난방에만, 온수기는 급탕에만 사용하는 거죠.
용량 130리터, 4인 가족 두 집을 모니터링 해보니 온수기의 월 평균 전기 사용량이 120~150kw 정도 됩니다.
3kw 태양광 모듈의 월 발전량이 300kw정도 되니 3kw 태양광만으로 온수기를 사용하고도 남습니다.
물론 전기를 온수기에만 쓰는 건 아니지만요.
축열식 전기온수기의 장점은 온수를 틀면 바로 나온다는 겁니다. 수도 배관을 가지관 형식이 아닌 별도의 분배기를 둔 1대1 방식으로 설치하면 더 그렇구요.
가스든 기름이든 잠깐 온수를 쓰려면 온수가 나오는 시간보다 보일러가 돌아가는 시간이 더 길죠.
실수로 수도꼭지를 왼쪽으로 돌린 채로 열면 온수를 한방울도 쓰지 않아도 몇 분간 보일러가 돌아가기도 합니다.
그런 불필요한 에너지 낭비를 막으려고 거의 왼쪽 끝까지 돌려야만 온수가 나오는 수도꼭지도 나와있구요.
단점은 태양광발전 없이 사용하기엔 전기세 부담이 크다는 점과 온수를 사용하든 사용하지 않든 탱크용량의 물을 설정온도로 계속 유지하기 때문에 상황에 따라 불필요한 전기를 계속 쓰게 될 수 있다는 겁니다. 가족이 상시 거주하는 집은 그럴 일이 잘 없겠죠.
제가 보기엔 도시가스가 없는 시골의 패시브하우스에는 아주 유용한 아이템인 것 같습니다.
암튼 3kW 용량으로 급탕+알파에 안정적인 온수공급이라니, 축열식 전기온수기만큼 급탕에 좋은게 없겠습니다. 모니터링 결과 공유 감사합니다
단지 급탕을 안하니 보일러 용량이 절대 클 필요가 없는데, 보일러 용량이 10kW미만(약 8000kcal/h)가 과연 있을까 하는.... 시장에 없다면 바닥난방에만 과도한 액티브 설비투자를 하는 꼴이군요.