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열회수환기장치실(기계실) 내 룸 쿨링이 가능한가?

2 ifree 17 3,681 2017.05.08 11:37

아래 질문에 답을 단 댓글들을 유심히 보았습니다.

만,

질문의 요지에 정확하게 답을 하신 댓글이 없는 듯 하여 제 의견을 따로 보탭니다.

 

아래 본문의 질문의 요지는 열회수환기장치를 설치한 룸(약 1평) 공간에서 열회수환기장치로 연결되는  'OA' 배관을 해체하고 룸 자체를 냉각한 후 차가와진 공기를 열회수환기장치 OA관로로 유입하여 실내로 공급하는 냉방이 가능한가?

 

로 이해됩니다.

 

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그런데, 댓글에 답들은 'OA'가 아니라 'SA'를 해체하는 것을 가정하고 답들을 하신 듯 이해됩니다.

동문서답들을 하고 계신거죠.

'OA' 관로를 중간에 해체하고 기계실로 유입되는 개구부(어떤의미로던)에 프리필터 같은 것을 설치한 후 일차 필터링된 공기를 열회수환기장치 OA로 다시 유입하는데 정압을 논할 이유도 별도의 팬이 추가로 필요할 이유가 왜 있을까요?

 

가정을 해보지요.

만약, 기계실의 밀폐도가 닥트와 유사한 정도라고 한다면 이 시스템이 작동하지 않을 이유가 무엇인지요?

기계실이 밀폐가 되어 있다고 가정하면 실제로는 OA닥트 중간을 잘라 대평 챔퍼를 만들고 그 안에 냉방기를 설치한 것과 똑같습니다.

 

이 시스템이 가지는 유리한 점은 무엇일까요? 몇가지 있다고 봅니다.

 

1. 주로 1등급 에너지 효율을 가지는 냉방기는 대형이다(>1kW이상 소비전력) 즉, 1,2,3층에 따로 소형 냉방기를 단다고 가정했을 때 보다 한개의 대형 냉방기를 설치하는 것이 에너지 효율이 높은 냉방기를 설치할 가능성이 높다. 실제 벽걸이용 소형 에어컨들은 에너지 효율 등급이 대개 3등급이다.

2. 열회수환기장치와 일체화된 냉방기보다 겁나 싸다.

3. SA 관로를 통해 계내 전체에 냉각된 공기를 공급할 수 있다.

4. 우리나라에서 시판되는 에어컨의 에너지 효율이 실제 세계 최고 수준이고 언제던지 값싸게 더 효율이 높아진 신형으로 교체가 가능하며 친절한 A/S가 가능하다. 공조기와 일체화된 냉방기가 고장나면 누굴 불러서 고쳐야 하는가? 특히 외산이라면? 하는 고민은 필요없다.

5. 상대습도가 높은 외부 공기를 직접 19도 이하로 과냉하는 것이 가능하므로 실내 공기 전체를 냉방할 때 보다는 습기 제거에 유리하다. 실내 공기를 충분히 제습하기 위해서는 19도이하로 내려야 하는데 이럴경우 전체적인 에너지 소비량도 문제지만 실내 공기 온도가 에어컨 주변은 너무 낮아지는 문제가 발생하지만 1평의 기계실을 19도로 냉방한 후 SA를 통해 실내로 유입하면 SA의 환기율이 1이하이기 때문에 실내가 과냉될 우려는 없다.

 

이런 이상론과 충돌하는 단점들이 있을 수 있습니다.

 

1. 겨울이 문제입니다.

룸프리필터가 압손이 적으려면 제법 규격이 커야합니다.

OA관로 정도로는 택도없죠.

따라서 이 공간의 밀폐와 단열이 미리 고려되지 않으면 겨울에는 큰 사고로 이어질 우려가 있죠.

물론 겨울에는 해체했던 OA관로를 다시 연결해야합니다.

제 생각으로는 이런 문제점을 막기 위해서는 OA 외부종단 즉 기계실 밖의 OA인입부에 대형 프리필터를 설치하는 것이 처방이 될 수 있다고 봅니다.

 

2. OA측을 냉방함으로써 열교환에 따른 추가적인 에너지 손실이 있다.

OA 전단에서 공기를 냉각하여 열회수환기장치로 유입시키게 되면 냉각된 에너지 일부가 열교환 후 EA쪽으로 소실되는 문제가 있습니다. 이는 열회수장치의 에너지회수 효율과도 밀접하게 연결되어 있기 때문에 이는 감안하여야 할 것입니다.

공조기와 일체화된 냉방기의 경우에는 EA측으로 소실되는 에너지를 냉매 냉각용으로 회수하여 에너지 효율을 제고합니다. 따라서 실외기가 외부에 따로 있을 필요가 없습니다.

물론 냉각도 OA가 아닌 SA를 하기 때문에 열교환에 따른 에너지 손실량도 적습니다.

 

3. 기계실이 충분히 밀폐되지 않았을 경우

- 기계실로 유입되는 RA와 OA가 혼합될 것이므로 사실상 열회수장치의 밀폐력이 떨어진 것과 같은 현상이 발생한다.

 

제가 이 실험을 해 볼 참으로 사실 공조기가 설치된 기계실에 에어컨을 미리 설치해 놓았습니다만,  다른 실험을 먼저하느라 아직 이 실험까지는 해보지 못해 봤는데요.

건물의 여건에 따라서는 아래 본문과 같이 따로 실내에 냉방기를 설치할 공간이 마땅치 않거나 건물 구조상 실외기를 설치할 여건이 되지 않았을때라면 어느정도는 에너지 손실의 불리함을 감안하더라도 설치에 따른 장점도 있고 충분히 가능성이 있다는 견해입니다.

Comments

4 HVAC 2017.05.08 12:01
'OA'가 아니라 'SA'를 해체하는 것을 가정하고 답들을 하신 듯 이해됩니다. >> 네 맞습니다.

나머지는 계속 읽고 있습니다. 좀 시간 걸립니다.
4 HVAC 2017.05.08 13:31
좋은 말씀 감사합니다.
위에서 말씀드린것처럼 저는 당연히 SA 를 해ㅍ체하는 안으로 봤습니다.
그이유가 있습니다.

첫째. 위 그림처럼 OA 를 해체하고 기계실을 챔버로 냉방한 후 다시 ㅇㅕㄹ교환기를 거치면
에너지가 너무 많이 듭니다.
대류공조이므로 습공기선도에서 해석이 가능합니다. 31도 외기에서 26도 실내, 에어컨에서 32도->27-8도 로 냉각 후 다시 열교환되는 안입니다.
4 HVAC 2017.05.08 13:33
두번째 그림은 열교환기를 거친 후 냉방을 하는 경우의 에너지 입니다.
4 HVAC 2017.05.08 13:45
열교환기를 거친 후의 처리가 훨씬 경제적입니다.
물론 효과는 있습니다만 사용하는 에너지가 클수 있다는 커다란 단점이 있습니다.
외기 동조기란 기기가 있습니다. 이 기기는 외기만 받아 일정하게 온도를 조절하는 기능을 합니다.
그러나 외조기만으론 건물 부하를 커버하긴 매우 힘듭니다. 에너지때문입니다.

말씀의 효용가치는 있다고 봅니다만 위의 경제성이 있어 개인적으로 가능하다지만 공식적으론
권장은 힘들어보입니다.

또 말씀하신 단열계에대한 문제도 실제는 있을것입니다.

그렇지만 이런 챔버의 방식은 열교환기 이후에 (DOWNSTREAM) 에는 실현 가능성이 높은건 맞습니다. 그래서 팬코일이던 다른 열원기기가 열교환기 이후에 설계되지 않나 싶네요.

전에 댁에서 실내기가 기계실에 있는걸 보고 짐작은 했습니다. 아 그런 용도로한 플랜이구나고..
이미 준비하신 시스템이니 실험은 가능하지 않을까요?

두번째는 송풍량도 문제는 맞습니다. 대류만의 공조는 공기의 흐름으로 열을 이동시키기에
송풍량이 이미 패시브주택의 환기량은 넘어 섭니다. 이걸 어떻게 불쾌감없이 실내 흐름을 조절하느냐가 또 문제입니다. 그래서 복사공조가 이런 문제의 솔루션이 될수 있는점입니다.

3KW 현열부하 1KW 잠열 부하의 여름부하라고 보면 복사면에서 뺏는 열량이 2KW 라면
송풍량은 3KW 기준에서 1KW 로 대폭 줄어듭니다.  EN ISO11855 또 ASHRAE 의 주요 쟁점이기도 합니다.

아는건 없지만 그나마 알고있는 한도에서 말씀드립니다.
2 ifree 2017.05.08 14:48
질문에 OA라고 명시가 되어 있습니다.^^
엔지니어링이란 현실을 밟고 있어야 실제하는 지식이 될 것입니다.
가정도 그러합니다.
말씀하신 논리는 이론적으로 틀린 것은 아닙니다만, 실제하지 않는 가상의 세계입니다.
가장 무더운 여름 40일간 데이타를 기준으로 해도 평균온도는 27도를 넘지 않습니다.
서울지역 여름 3개월 평균은 25정도입니다.
32도라는 외기 조건은 가장 더운시기라고 해도 하루 중 2~3시간 정도일 겁니다.
즉, SA측 냉각이 유리한 건 맞지만 경제성 판단을 외기 온도를 32도로 놓고 이리 에너지 차이가 나니 경제성이 없다는 판단은 치우침이 있다는 것입니다.
그건 극한의 피크값인거죠.
경제성이란 설치비용, 유지관리비용, 에너지비용 등을 종합해서 판단함이 맞고 설치공간이라는 조건도 고려되어야 합니다.
기기가 암만 좋고 경제성이 좋아도 설치공간이 없다고 집을 새로 지을 수는 없을겁니다.
동 기간 실내 평균온도도 25~26도 수준이 된다고 가정하면 기간 중 평균으로 계산하면 양자간 차이가 좀 다르게 해석될 수도 있을 겁니다.
실제 차이는 예로드신 것과는 많이 다를겁니다.
환기장치의 열교환이 고려됨으로 습공기선도만으로는 평가가 정확하지 않을 듯 하고 냉각이 OA냐 SA냐의 에너지 차이는 최종적으로는 계 경계의 에너지 교환 조건에 종속될 것인데 OA조건은 같고 결국 EA로 빠져나가는 공기 온도 차이만큼이 양자간의 에너지 소비량 차이가 될 것입니다.
두 조건에서의 EA측 온도차이는 여름 평균으로 보면 1~2도 안쪽일 걸로 짐작합니다.
계산은 안해봤습니다.
실체하는 에너지 효율 차이가 매우 크다면 많은 공조기 회사들이 OA측에 지열교환기를 설치하는 것은 무식의 극치인 뻘짓을 하고 있는 셈이 되겠죠.
1 너부리 2017.05.08 16:53
저는 왜 이렇게 명료하게 글을 쓰지 못한걸까요...ㅠㅠ
ifree님께서 이해하신바가 맞습니다. OA를 해체하고 기계실을 큰 챔버로 이용하는것입니다.
기계실자체는 밀폐되어 있고, 겨울철에는 OA를 다시 외부에 직결할 예정입니다. 
HVAC님께서 말씀하신 SA이후에 연결하는게 효율면에서는 월등하겠네요..
열교환을 거치면 에어컨으로 낮춰놓은 온도를 되려 올려놓는 결과가 발생하겠네요..;;
OA는 원래대로 외부와 연결하고, SA를 해체하여 기계실을 큰 챔버로 사용할때 SA 덕트로 보낼 팬이 따로 필요해지는데 팬모터에서 더해진 취득열때문에 효율이 많이 떨어진다는 말씀이시죠...?
2 권희범 2017.05.08 17:32
그건 바이패스 모드로 가동하면 해결되지 않을까요?
말하자면 창문 열어놓고 에어컨을 켜놓는 격인데 기계실이 작은 공간이긴 하지만 낮은 온도를 계속 유지하려면 전기세가 많이 나오지 않을까요?
1 너부리 2017.05.08 17:53
OA를 해체후 방을 챔버로 사용하면 결국 외부의 뜨거운 공기를 에어컨을 통해 식히는게 되겠네요.
실내공기(외부에 비해 낮은 온도인)가 가진 에너지는 그냥 버려지는거구요..
결국 외부공기가 열교환기를 거쳐 실내공기와 에너지교환을한 공기SA를 냉각시키는게 맞겠네요...
2 ifree 2017.05.08 18:14
다 맞는 말씀들입니다.
근데, 정확하게 에너지 손해가 얼마인가?
는 좀 다른 문제입니다.
열회수효율이 가지는 의미가 겨울과 여름이 같지는 않다는 것입니다.
OA를 냉각하면 SA를 냉각하는 것보다는 에너지 손실이 높습니다.
그러나, 열회수로만 보면,
겨울철 평균 외부온도는 0도 이쪽저쪽이고 실내온도는 20도입니다.
즉 온도차가 20도 나는거죠.
이런 외기를 실내로 환기할 때는 열회수 효율이 상당한 의미를 가집니다.
그러나 여름은 외부 평균온도도 25도 실내도 25도 즉 평균온도로는 같습니다.
겨울철과는 상황이 다릅니다.
온도차가 없다는 것입니다.
즉, 대류만 놓고 본다면 겨울에 비해서는 열회수효율이 에너지 소비량에 미치는 영향이 상대적으로 작다는 점이 고려되어야 한다는 점을 논한 것입니다.
일체형이 아니라 개인이 SA 중간에 아이들팬을 설치하여 정압을 보정한다는 거는 배보다 배꼽이 더 커지는 일이라 생각되기도 하고요.
딱 잘라 말하면 저는 유체역학에 대한 기초지식도 있고 설비경험도 있음에도 엄두가 나지 않는 방법이거든요.
알고리즘도 알고 실현할 기술도 있지만, 번잡스럽다는 겁니다.
SA를 냉각하는게 원칙이지만 그리할거면 사다 쓰는게 싸다고 봅니다.
2 권희범 2017.05.08 18:34
각 실에 동일한 찬 공기가 직접 공급된다는 점,
늘 아깝다고 생각되는 보일러실의 과한 단열을 활용 할 수 있다는 점 등 장점도 많아 보입니다.

1 프리필터를 통과한 더운 공기가 장치로 직행하지 않게끔 칸막이 같은 걸 만들어 기계실의 냉기를 충분히 머금게 한다.
2. 기계실 내 배관 단열을 강화한다.
3. 기계실에 가변형방습투습지를 적용한다.
이정도가 시공자가 해결 할 문제인 것 같고,

나머지는 전문가분들이 실험해보고 해볼만하다 알려주시면 한번 시도해보고 싶은 마음이 듭니다.
M 관리자 2017.05.08 19:01
제가 이해를 잘못했군요.. ㅠㅠ 방을 냉각하는 거네요.. ㅎ
그럼에 불구하고 안되는다는 기조는 변하지 않을 듯 합니다.

우선 위에서 ifree님 (근데 왜케 오랜만이세요?)이 말씀하신 것 때문이기도 하지만 (닫히지 않은 공간.. 냉방을 하면 온도차가 벌어지기에 생기는 열손실 증가.) 근본적으로 같은 공간에 두 개의 기계가 같이 있다는 점입니다.
즉, 냉각공기의 많은 양을 사용할 수 없기에 손실은 생각보다 더 커질 것 같습니다.
이 것이 성립하기 위해서는 환기장치가 외부에 있어야 합니다. 방이 하나의 커다란 챔버 역할을 해야 냉각된 공기의 대부분을 사용할 수 있다는 의미입니다. (물론 그럼에도 불구하고 주변부 또는 모서리의 공기는 사용될 수 없습니다.)
4 HVAC 2017.05.08 20:59
제가 중간에 불쑥 끼는것같습니다만
흥미로운 논의라는 생각이 살짝 듭니다.

우선 지열브라인의 목적은 제일 목적은
프리히터등의 대용으로 이해를 합니다.그래서
Oa 입구에
같은 회사의 냉방 모듈은 sa에 설치되는걸로
이해합니다. 맞지않나요?
4 HVAC 2017.05.08 21:22
아이프리님 마지막에 말씅하신것처럼 sa에
팬코일이던 덕트형 에어컨이던 넣는게
쉬운건아닙니다.
일은 쉽습니다. 설계가 어렵습니다.
환기유닛의 팬과 충돌되기에 그러합니다.
그래서 중간 냉방 모듈은 팬이 들어가면 여러가지가
복잡합니다. 외국은 환기유닛안에 급기팬없는게
이래서 나오기도 하지만 한국얘긴 아니고요.

저같으면 냉방모튤에는 팬이없고
환기장치 팬으로 냉방난방 코일만 쓰는 설계를 선호하겠습니다만 대류 송풍량과 환기유닛 송풍량 차이를 보상할방법을 찾아야겠죠.
4 HVAC 2017.05.08 21:26
이방법이 위 리자님 의견과 동일합니다.
냉각 난방 코일이 있고 팬은 환기유닛팬을
이묭한 디자인.

근데 이 얘긴 작년인가 재작년에도
나왔던 기억이 있는데. 말이죠.
2 ifree 2017.05.08 23:03
젠다사의 최신 모델이라면 SA측에 간단한 챔버와냉각코일을 설치하는 선택이 큰 어려움없이 가능할 수도 있을 겁니다.
메뉴얼을 직접 본 것은 아니지만 일전에 제조사에게 전해들은 정보로는 동 모델은 SA와 RA의 풍량을 자동으로 보상하는 기능을 가지고 있는 것으로 기억됩니다.
필터가 막히거나 또는 닥트 등 요인으로 발생하는 압손을 자동으로 보상하여 급기와 배기 균형을 잡아준다고 들었거든요.
그 범위의 탄력이 어느정도인지는 모르겠네요.
M 관리자 2017.05.08 23:27
네. 맞아요.. 저도 그렇게 알고 있어요..
1 아파트단열 2017.05.10 09:50
ㅋ 차라리 열회수환기 장치 옆에 온냉장고를 하나 설치하고 이 기기를 타공하여 외기가
온냉장고를 통하여 유입되도록 하면 더 손쉬울것 같습니다.
기기 내부에 pre-filter도 하나 넣고 여름엔 냉장, 겨울엔 온장 하면 딱이겠습니다.