이것 저것

젠다환기장치 프리히터 전력소비량 측정

4 ifree 7 215 01.12 13:27

2016년 봄에 난리가 한번 났다.

 

http://m.ekn.kr/section_view.html?no=200993

 

500세대 이상의 공동주택에 설치가 의무화된 열회수환기장치에 600W급의 프리히터 장착을 의무화하는 행정예고 때문에 전열교환기 제조업체에서 들고 일어난 것이다.

600W급의 프리히터를 의무적으로 설치하고 가동하도록 하게되면 막대한 프리히터 전력소비량 때문에 아파트 주민들이 환기장치를 아예 사용하지 않게 될 것이므로 이는 현실과 동떨어지는 탁상공론이라는 것이다.

우선 정확한 행정예고 내용을 살펴 보자.

 

건강친화형 주택 건설기준 일부 개정령안

환기설비 설치  
적용방법

열회수환기장치의  경우 바이패스 기능(급·배기 모두 설치)을 갖추고 프리히터(프리히터와 같이 혹한기에서 작동이 가능한 시스템을 포함한다)를 설치하되  프리히터의 작동온도는 2℃, 용량은 600W  이상으로 할 것. 단, 혼합형  환기설비에 적용하는 경우는 예외로 함

기계환기설비의 경우 녹색기술인증(국토교통부, 산업통상자원부, 환경부 등), 건설신기술(국토교통부), 신기술인증(NET : 산업통상자원부), 환경신기술(환경부) 등과 같이 국가에서 시행하는 제도에서 인정한 인증서 또는 공인인증기관에서 발행한 시험성적서 등을 통해 이와 동등 이상의 성능이 있다고 객관적으로  확인할 수 있는 기술자료를 첨부할 것

환기설비 사양을 설계도서에 구체적으로 명시하되 환기용량이 다른 환기설비를 설치하는 경우 각 설비의 시험성적서를 첨부할 것

자료제공=국토교통부 공고  제2015-1494호

                       

필자는 당시 이 다툼을 당췌 이해할 수가 없었다.

필자 보기에는 행정예고를 한 국토부나 이게 탁상공론이라고 들고 일어난 환기장치업체들이나 뭔가 문제의 핵심을 잘못 집고 있는 것으로 보였다.

그때는 하도 한심해서 그냥 덮고 말았는데, 어제 밥묵다가 오늘 새벽 기온이 영하 15℃ 이하로 내려간다는 일기예보를 보고서 이참에 이 논쟁이 얼마나 한심한 지룰인지 입증 자료를 하나 만들어 봤다.

한겨울이라고 해도 일평균 기온이 영하 10℃이하로 내려가고 최저 기온이 영하 15℃ 이하로 내려가는 날이 많지는 않기에 전열교환기 프리히터를 시험하기에는 흔치않은 기회다.

일단 필자가 측정 데이타를 정리한 유튜브 동영상을 한번 보자.

 

 

필자는 이번 겨울 접어들면서 일전에 독일의 홍도영건축가가 선물한 콘센트형 전력량 측정기를 Zehnder 전열교환기 전원에 연결하여 난방 기간동안 전열교환환기장치의 전력소비량을 관측하고 있었다.

이전에도 측정 수단이 없었던 것은 아니지만 초기 작동 실험시 관측하기로 전력 소비량 자체가 너무나 미미하였기 때문에 측정할 필요성 자체를 느끼지 못해 아예 무시하고 있었다.

이런 판단을 한 근거가 된 포스트는 아래 링크 참조.

 

 

실제 측정을 해봐도 당초 예측치를 벗어 나지 않을 정도로 전력 소비량은 미미하였다.

특별한 잇슈가 없는 일반 거주 환경에서는 일평균 전력소비량이 0.6 ~ 0.7kWh/day 범위로 관측되었다.

무엇보다 오늘 이 실험을 하기 전 이번 동절기 기간 중에 전력소비량으로 봤을 때 어제 새벽과 오늘새벽 빼고는 프리히터가 작동했다는 흔적을 찾지를 못했다.

즉, 올 겨울에 전열교환기의 프리히터는 단 2차례 작동한 것이다!

솔직히 이렇게 집요하게 추적하지 않고서는 난방기간 전체 전력량만으로는 프리히터가 작동하는지 알 수도 없다.

전력 소비량에서 주목할만한 차이가 나질 않기 때문이다.

필자도 첫겨울 나고는 이기 프리히터가 달려있기는 한건가 의심을 할 정도였다.

아래 그래프가 2018년1월11일 오전 8시부터 1월12일 오전 8시까지 프리히터 전력소비량을 모니터링한 자료다.

 

b8a7ca98bbd1ac37480229c3e74a41c1_1515804139_0269.png 

해당 기간 평균온도는 - 10.3 ℃, 최저온도는  - 15.8 ℃ 다.

동 기간 동안 전열교환기의 프리히터가 소비한 전력량은 1.7 kWh에 불과하다.

첨부한 동영상에서도 확인이 가능하지만 Zehnder  전열교환기의 프리히터는 - 10 ℃에서도 작동하지 않음을 확인할 수 있다.

그 이하로 내려갔을 때만 작동하고 프리히터는 단지 외기를  -10 ℃ 수준으로 올리는데 필요한 에너지만을 소비한다.

동절기 동안 외기 온도가 -10 ℃ 이하로 내려가는 기간은 얼마나 될까?

작년(2016~2017) 겨울 세종시 기상자료 기준으로 66시간 동안 있었고 동 기간 평균 기온은 - 11.5 ℃ 였다

즉, 환기장치는 단지 66시간 동안  - 11.5 ℃로 유입되는 외기를  - 10 ℃로 데워주는데 필요한 에너지만 소비한 것이다.

실측 자료가 없어니 정확한 에너지 소비량 값을 알지는 못한다.
이론적 추론은 가능하다.

상대습도 100%의  - 11.5 ℃ 공기와 역시 상대습도 100%의  - 10 ℃ 공기의 엔탈피 차이값에 환기량을 대입하면 거의 근사치에 가까운 에너지 소비량을 추론할 수 있다.

한번 해보자

본문에서 복잡한 계산식을 돌리지는 않겠다.

계산 근거를 알아야겠다는 분은 요 사이트를 참고하여 직접 계산 해보시고 여기서는 결론만 적시하고자 한다.

 

 
▶ 엔탈피 및 비용 계산

- 10.0 ℃ 의 엔탈피값 : -  7.6995 kJ/㎥

②  - 11.5 ℃ 의 엔탈피값 : - 10.3496 kJ/㎥

③ △H = @ABS(- 10.3496  - (-  7.6995 )) ≒ 2.65 kJ/㎥

④ 전력소비량 : 2.65 kJ/㎥ × 150 ㎥/h(환기풍량) × 66 h(-10℃미만 유지시간) × 0.000278 kWh/kJ(단위환산) ≒ 7.3 kWh

2016년 겨울 난방기간 중 프리히터 전기요금 : 7.3 kWh * 180 원/kWh ≒ 1,310

 

그니까 지금 위 국토부와 환기장치 제조업체간의 논쟁이라는 것을 내용을 디다 보면 동절기 난방기간동안 1,310원이라는 프리히터 전기요금 때문에 한 국가의 부처와 관련업계가 '전기료 폭탄'이라는 타이틀로 언론에 대서특필 되는 충돌을 한 것이다.

요즘 개그코너에 한참 회자되는 '氷神' 이라는 두 단어가 저절로 떠 오른다.

 

다시 논쟁의 중심으로 들어가 보자.

뭐가 잘못 되었을까?

일단 입법 내용이 엉터리다.

프리히터의 작동 온도를 2 ℃라고 법으로 강제한 것이다.

이걸 등신이라고 해야할지 빙신이라고 해야 맞는건지 필자도 모르겠다.

이건 전열교환기가 뭔지 작동 원리가 무엇이고 정상작동을 위한 임계치를 결정하는 인자가 무엇인지에 대한 기초적인 학습도 없이 말 그대로 탁상공론으로 내 지런 규정이라고 볼 수 밖에 없다.

저거 해놓고도 일했답시고 관련 전문가니 담당공뭔이니 둘러앉아 서로 수고했다고 격려하며 나랏돈으로 밥도 먹었을 터, 

기분같아서는 확 접시물에 코박아라고 하고싶다.

그렇다고 환기장치 제조업체의 항변이 맞다고도 편들 수 없다.

환기장치에 프리히터를 달게되면 사용자가 전기료 폭탄을 맞게된다는 개념 삶아먹은 흰소리를 하고 있기 때문이다.

그쪽 사람들 사는 동네에서는 폭탄 한발에 1,300원 하는지 모르겠지만 우리 동네에서는 그 돈주고는 폭탄 그려진 스티커도 어림없다.

암것도 모르는 둘이 마주 앉아서 문제의 본질과는 하등 상관없는 논쟁으로 날을 새는 푼수짓을 하고 있었던 것이다.

한나라의 에너지 정책의 민낯을 본다.

 

필자도 전열교환기의 정확한 작동 인자를 알지는 못한다.

그러나, 국가가 프리히터의 작동온도를 법으로 명시하는 것은 푼수짓이다.

프리히터를 달아야 한다는 발상을 하게된 이유는 한 겨울에서 기기가 얼어서 작동을 멈춰서는 않된다는 필요성에서 나온 것이다.

그렇다면 기기 성능 규격은 예를 들면

 

1. 환기장치는 외기온도 -15℃까지는 정상으로 작동하여야 한다.

2. 표준 실내조건(ex, 20℃, 50%RH)에서 열교환 후 실내로 공급되는 SA 온도는 17 ℃ 이상이어야 한다.

 

라는 식으로만 규정하면 된다.

그것을 어떻게 실현할 것인가는 기술 분야에서 해결하는 것이다.

지구를 데우던, 프리히터를 달던, 애프터히터를 달던 고효율 전열교환셀을 개발하던 개별요소를 조합하던 그도 아니면 하다못해 굿을하던 기술분야에서 솔루션을 내고 그 답에 대한 평가는 시장이 하는 것이다.

근데 알도 못하는 주제에 작동온도가 어떻고 하는 대도 않는 토를 달아서 안 일어나도 될 사달을 자청해서 만든 것이다.

요걸 전문용어로 표현하면

 

"제도는 퍼포먼스 개런티 사항만 규정하고 그를 실현하는 테크니컬 개런티 사항은 기술 스팩에서 규정한다"

 

엔지니어라면 이 말의 의미를 알아들었을 것이다.

국가가 제도로 규정해야하는 부분이 무엇인지에 대한 기본적인 철학이 부재한 것이다.

작동온도를 2℃로 법에 정하는 것은 영원히 우리나라 전열교환기를 쓰레기로 남겨 두겠다는 선언의 다름 아니다.

 

필자도 정확한 값은 모르지만 프리히터가 작동해야만 하는 온도값은 전열교환셀의 특성에 의해 결정된다.

엔탈피 회수 효율이 특히 기기의 동결에 의한 작동정지와 관련하여 결정적 인자인 것으로 판단이 되고 여기에 판상형이던 로타리형이던 작동 방식에 따른 특성이 부가적으로 영향을 미치게 된다는 것이 필자의 판단이다.

이 특성에 따라 작동 온도가 -10 ℃ 가 될 수도 있고 이 이하로 내려갈 수도 있다.

반대로 셀의 엔탈피 회수 효율이 낮으면 프리히터의 작동 온도는 올라갈 수 밖에 없다.

즉, 이 값이 어찌 되는가는 환기장치 제조업체의 경쟁력 요소인 것이지 똥인지 된장인지 알도 못하는 나랏님이 지 기분대로 칼질해서 키 맞추기해서 되는 영역이 아닌 것이다.

모르면 물어 보던가?

물어 볼 데가 없어면 그냥 입 다물고 찌그러져 있던가?

담당 공뭔 들어라고 한 말 아니다.

ㅈㄷ모르면서 전문가랍시고 이렇쿵 저렇쿵 나댔던 氷神분들 들어라고 한 소리다.

 

휘리릭~~~ 

Comments

2 권희범 01.13 01:58
저도 프리히터가 전기 잡아먹는 하마인 줄 알았습니다.
희한하게 추운 세종에서 일년에 이틀이라니 반전이네요.
좋은 자료 고맙습니다.
M 관리자 01.14 10:05
젠더의 경우, 시작온도와 꺼지는 온도 설정이 있을꺼여요..
꺼지는 온도를 한번 확인해 주실 수 있으신 가요?
4 ifree 01.14 10:19
프리히터 작동과 관련한 온도설정 없습니다.
내부 디폴트값이 있는 것으로 알고 있습니다.
단지 일전에 프리히터와 관련한 부분 설명서에 나온 내용을 기억하기로는,
1. 외기 -10℃까지는 프리히터없이 정상 작동한다.
2. 외기 -15℃(-16℃?) 미만에서 기기 보호를 위해 작동을 중단한다. 단, 프리히터 옵션을 바꾸면(파워) 작동이 가능하다.

당시 저는 이부분을 프리히터는 OA를 -15℃ 에서 -10℃로 보정하는 용도로 사용하는 것이다 라고 이해했고 이번에 관측하기로도 그렇게 작동하는 것으로 보였습니다.

라고 쓰여져 있었던 것으로 기억합니다.
요번에 실제로 어떻게 작동하는지 지켜본 바로는 (즉, 목측이므로 오차는 있습니다) ON/OFF -11 ℃ 를 경계로 하고 있다는 느낌이 들었습니다.
이건 목측이기 때문에 OA의 실시간 온도값도 정확히 실시간으로 계측된 것은 아니라서 오차는 있습니다.
대충은 그렇다는 것입니다.
실제 외기 온도가 -10.3℃로 확인된 상태에서 프리히터는 OFF 되었습니다.
실제 시퀀스는 이보다는 좀더 디테일한 조건이 필요할겁니다.
다른 파트의 젠더 시퀀스를 봐서는 실제 LOGIC 구성은 계절에 대한 판단과, 스타트나 스톱을 판단할 때 필요한 온도유지시간 등 몇가지 인자를 가지고 판단할 것으로 봅니다.
그 판단 인자가 모든 기기에서 동일할 수는 없을 것 같고 각 회사의 기기 특성과 관련이 있겠죠.
제 판단으로는 셀의 엔탈피 효율과 직빵으로 관련이 있다고 봅니다.
이론적으로 RA측에 포함된 습기를 OA가 완전히 회수해 온다고 가정하면 동결에 관해서는 프리히터는 전혀 필요가 없게 됩니다.
동결에 가장 취약한 부위가 EA측이 되는데 습기를 완전히 회수하게되면 난방기에는  EA측 온도가 OA보다는 높기 때문에 얼 염려가 없는 것이죠.
물론 100% 효율을 가진 기기는 없겠죠.
4 ifree 01.14 10:47
젠더에는 여러가지 옵션관 관련한 설정을 할 수가 있게 되어 있기는 합니다.
그 중에는 일반 유저들은 건드리면 않되는 부분들도 있고요.
말 나온김에 잠깐 찾아봤습니다.
P menu 5 capter에 프리히터 설정에 관한 부분이 짧게 나와 있는게 전부입니다.
M 관리자 01.14 11:05
젠더에 물어 봐야 겠네요.
과거 프리히터만 별도로 판매를 할 때 들은 설명으로는..
해당 외기 온도가 프리히터를 거친 온도를 측정하므로, 실제 작동시간은 매우 짧다고 이해했었거든요. 그래서 소비전력도 작을 수 밖에 없다고...
4 ifree 01.14 11:14
젠더에 확인해 보세요.
본사에요^^
기기안에 온도쎈스가 5갠가 있습니다.
외기 프리히터 후 내기 등 여러군데 측정하는 듯 합니다.
저도 자세히는 디다 보질 않았네요.
암튼 온도쎈스가 많아요.

그리고 동영상에도 나오지만 프리히터가 잠깐씩 붙었다 끊어졌다 하지 않습니다.
잠깐이 뭔지가 정의되지 않았기에 각자 다르겠지만 일테면 한 2분정도까지는 붙어 있는 걸 봤습니다. 그 다음 언제 꺼졌는지는 모르고요.
프리히터는 외기를 -10℃로 보정하는 역활에 충실하므로 그에 필요한 에너지는 필요하다면 계속 인가하는게 맞는거죠.
물론 프리히터를 통과한 공기가 -10℃보다 뜨거워 지면 OFF하겠죠. 그런 조건이 않되었는데 그냥 OFF한다는건 오히려 말이 않되는 것 같습니다. 프리히터가 있을 이유가 없는 거니까요.

실제 관측 그래프에도 추정해보면 외기가 -10℃ 이하로 내려간 기간은 11시간 정도인데 전력 소비량으로 봐서는 프리히터가 작동한 시간은 풀 파워(1kW)를 기준으로 하면 1시간 40분  남짓인 것으로 보입니다.
그게 아니면 외기 온도에 따라 히터 전력 소비량이 변동하던가요.
그 부분은 이번에 제가 관찰하진 못했습니다.
프리히터가 그냥 코일만 있는게 아니고 금속 뭉치같이 생겼습니다.
어느정도는 축열 기능이 있는 걸로 보입니다.

소비전력이 적은 이유는 작동 방식 때문이라기 보다는 본문에도 있지만 우리 대기가 실제 -10℃ 밑으로 내려가는 기간이 많지 않습니다.
작년 겨울 통 털어서 66시간이었습니다. 그 기간 평균온도도 -11.5℃였고요.
결론적으로 열교환셀이 -10℃까지 프리히터없이 작동이 되는 모델이라면 프리히터로 인한 전력 소비량은 겨울내내 해봐야 10kWh이하가 됩니다.
열교환셀이 몇도까지 프리히터없이 작동이 가능한가는 현열교환효율과 전열교환효율 두가지에 의해 결정되는거로 보입니다.
SA온도도 맞춰야 하고 동결도 막아야 하니까요
M 관리자 01.14 11:39
네. 알겠습니다.
꼭 필요한 리포트였는데.. 감사합니다.~