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기상청 예보 자료를 이용한 실내 온습도 변이 해석

필자는 프로그램을 정규 과정으로 학습한 적이 없다.

엔지니어로 사회 생활을 시작한 현실 세계에서 쇠뭉치와 대화를 하지 못하는 답답함 때문에 전기부에서 몇권의 책을 빌려다 독학하는 것으로 언어를 깨우쳤다.

그렇게 시작해서 파스칼계, 코블계 기본 언어와 거의 대부분의 PLC언어를 어깨 너머로나마 깨우치게 되었다.

언어란 즐거운 것이다.

손짓 발짓만 하던 아기의 말문이 터일  때를 상상해 보라. 실은 손짓 발짓도 하나의 언어이다.

필자는 아이들에게 프로그래밍 언어를 가르치기를 권장한다.

프로그래밍 언어도 외국어와 마찬가지다. 감정이 없는 사물과의 대화지만 대신 말 더듬는다고 타박하지는 않는다.

장점도 있다.

쇠뭉치는 욕은 안하지만  한점의 실수도 허용하지 않는다. 실수를 하면 꼭 그만큼의 댓가를 돌려준다.

그래서 이 언어에 익숙해지고 나면 사고가 훨씬 논리적이 되고 작은 것에도 집중해서 살피는 습관이 몸에 베게 된다.

다른 말로는 인간이 쪼잔해진다는 뜻이기도 하다.^^


어제 필자가 실내 환기 조건을 가늠할 수 있는 '환기계산서'를 만들어 공개했는데 이것이 생각보다 반향이 좋았다.

열회수환기장치의 조건과 외기 온습도값과 실내 온습도값을 이용하여 환기시 발생할 수 있는 변이를 단순 예측해 본 것이다.


이것이다.


[환기계산서! PART1]

실내외온도및습도조건에따른환기조건계산서.JPG


이 계산서는 따로 사용 방법을 설명할 필요도 없을 만큼 단순하기 때문에 공개시 따로 사용 설명을 부연하지 않았다.

다만, 두가지만 첨엄한다면,


1. ■ 외기온도, ■ 외기 상대습도값은 따로 측정 장치를 사용할 필요가 없다. 그냥 네이버 날씨 정보란에서 거주지역 정보를 찾아서 입력할 것을 권장한다.

이유는 개인이 거주지의 기후 정보를 측정한다는 것은 상당히 어렵다.

온습도계를 현관 밖에 내 놓는다고 측정되는 것이 아니다. 직달광선의 영향과 우천 등을 고려한 특별한 조건에서 측정해야 하는데 개인이 이것을 기상청 정보보다 정확하게 측정해내기가 결코 쉽지 않다. 온도계가 햇빛에 노출되는 순간 40℃까지 바로 올라간다. 계측기에 찍힌 값이 실제 기후가 아니다.


2. PART1 계산서의 아래 그래프에 관해서 잠시 설명 하겠다.

외기 조건이 변동하지 않는다고 가정하고 시간이 경과함에 따라 실내 온습도가 어떻게 변할 것인가에 대한 예측치이다.

실제로는 외기가 변하기 때문에 이 데이타가 그대로 구현될 수는 없다.

또, 실내에서도 외벽에서의 열전달, 직달광선, 내부발열, 구체의 축열 등 무수한 변수가 작용하기도 한다.

다만, 날씨가 아주 흐리거나 또는 하루종일 비가 오는 경우에는 외기 조건이 크게 변하지 않는 경향이 있기 때문에 그런 경우 12시간까지는 예측해 볼 여지가 있다고 봤다.

하루 중 일교차가 10 ℃씩 나는 날이라면 최대 4시간 정도가 예측 한계일 것이다.


[환기계산서! PART1] 돌고 나서 필자에게 전해져온 질문이 하나 있었다.

"계산서의 해석은 외기 조건이 변하지 않는 것으로 가정하고 있는데 그런 상황이 가능한가?" 라는 것이다.

물론 불가능하다.

필자도 잘 알고 있지만, 외기조건 변동을 감안한 해석 자체가 기술적으로 어려울 것은 없지만 대신 사용자가 더 많은 정보를 입력해줘야 하는 불편함이 있었기 때문에 간단하게 만들어본 것이다.

우쨋거나 민원이 접수되었기에 오늘 아침 먹고 작업해서 [환기계산서! PART2]를 만들었다.

기본 PART1 계산서에 워크시트를 하나 추가하여 필요에 따라 둘 중 하나를 사용할 수 있게 했다.


[환기계산서! PART2]


람다하우스_환기계산서_환기장치와기상청예보를이용한온도및습도예측.jpg


이 계산서값을 보려면 더 많은 정보를 입력해야한다.

세상살이가 그렇다.

질문이 정확하면 답도 그만큼 충실해지는 법이다.

여섯가지 데이타를 입력하도록 하고 있는데, 결정적으로 PART1과 다른 것은 사실 한가지다.


가장 까다로운 것이 기상예보 자료를 3시간 단위로 8개(24시간) 입력해야 한다.


그걸 어디서 찾지?

날씨아이콘.gif

기상청 예보 자료 입력란 위에 있는 요 아이콘을 클릭하면 원하는 자료가 있는 곳으로 안내해 준다.

네이버 날씨 정보다.


네이버날씨정보.JPG


이곳에서 자기 지역을 설정하면 3시간 간격으로 48시간 예보 자료를 볼 수가 있다.

요즘은 같은 자료를 모바일폰 앱으로도 쉽게 얻을 수가 있다.

노파심에서 말하자면 엑셀 계산서의 '기상청 예보 자료' 에 있는 '0 시간'은 '새벽 0시'를 뜻하는 것이 아니다.

​예측을 시작하고자 하는 현재시각이 '0 시간'이다.


① 열회수환기장치의 성능과 설정값을 입력한다.

② 실내 온습도 ; 현재 상태의 실내 온습도값을 입력한다.

③ 기상청 예보 자료 ; 기상청 예보 자료를 현재 시간 기준으로 3시간 간격으로 8개(24시간) 입력한다.

④ 실내 쾌적 조건 ; 현재 실내 온습도 조건과 무관하게 목표로 하는 쾌적 조건을 입력한다. 보통 25℃, 55% 가 추천되나 필자 경험으로는 한여름에는 25℃, 65% 정도도 괜춘하다.

⑤ 실내 체적을 입력한다. 바닥면적 곱하기 층고하면 대충은 알 수 있다. 이 값을 입력하면 하루동안 제습에 소비되는 에너지값을 돌려준다.

⑥ 제습기 에너지 효율 ; 제습기(에어콘)가 있다면 옆꾸리나 뒷면에 에너지 효율 등급이 표시되어 있을 것이다. 이게 등급 기준이 자주 바껴서 표준값으로 사용하는데는 한계가 있지만 개략적인 제습에너지 소비량을 예측하는데 의미를 둔다.


환기계산서 V1.1 첨부한다.


끝. 휘리릭~~~


Comments

4 HVAC 2016.07.10 13:41
몇가지 말씀드린다면,
일전에 습도와 온도의 관계를 말씀드린 바 있습니다. 가장 흔한 오해가 습도와 온도의 상관관계인데
우리가 보는 건구온도는 상대습도와는 대부분 반비례한다는 점인데 ifree님의 온도 상대습도 그래프를 보면
그대로 나타나 있습니다.  반론이 있겠지만 모르겠으나 에어컨을 냉방을 하면 습도가 오른다는 점이죠.
정히 확인하고 싶으시면 밀폐된 공간에 온습도계를 놓고 냉방 전후의 비교를 해보시면 됩니다.
절대 습도는 떨어집니다만 온습도계의 습도는 상대 습도이기에 드레인으로 배출되는 수분량보다 습공기선도를 따라 상승하는 상대습도의 정도가 훨씬 크게 됩니다. 다음에 기회되면 이점은 다시 말씀드리고자 합니다.
4 HVAC 2016.07.10 14:10
위 그래프를 보다보니깐 에너지 소비량 그래프에 반문할게 있습니다만,  환기유닛을 제습에 고려하신것인데
환기유닛의 휠은 데시칸트휠이 아닌다음엔 제습에 크게 도움이 못되는건 아실겁니다.
다음에 환기유닛은 모타가 계속 사용할 기준일것이고 모타가 정속모터인 이상 전력소비는 같다고 보셔야 합니다.
팬 동력은 정압에 따라 차이 조금씩 나지만 제습에 따라 소비량이 변화가 있지않다는 것입니다.

다음에 일반 제습기를 사용한다면 제습량에 따라 소비전력이 차이가 날수 있겠지만 아마 그래프같은 곡선은 되질 않을겁니다.  일반 제습기는 일단 온 시키면 압축기 증발기 응축기가 쭉 운전됩니다. 가습량이 얼마던 신셩쓸 겨를이 없는거죠.
2 ifree 2016.07.10 14:42
HVAC님
오늘 처음으로 에어콘을 제습 모드로 가동을 시작했습니다.
일개월 뒤에 이 모든 의문에 대한 답이 나올겁니다.
현재로서는 결과를 예단할 수 없습니다.
논리적 반론은 있습니다.
그 반론의 출발은 HVAC님의 이론을 그대로 인용함으로써 가능한데요.
에어콘을 제습 모드로 가동하면 열교환기 온도는 15도를 기준으로 아래위로 셋팅이 됩니다.
찬바람이 나오지 않습니다.
냉방모드에서는 4도 정도죠.
즉, 냉방 속도는 낮추고 열교환기 온도는 제습에 필요한 노점 직하부점을 유지하는 것입니다.
투입 에너지를 제습 프랜들리로 사용하는 것입니다.
결과적으로 실내 온도 상승 에너지 만큼만 냉방에너지로 사용해서 계내 평형을 이루고 최대한 제습에 에너지를 사용한다는 개념입니다.
패시브하우스에서 이 균형의 폭은 아주 좁기 때문에 사실 난제입니다.
냉방 부하값이 워낙 적기 때문에 실내 온도를 건드리지 않고 제습에너지를 공급할 수 있는 폭이 넓지 않은 것이죠.
결과에 따라서는 제한적으로 인위적인 열에너지 공급이 필요하다는 결론에 이를 수도 있고 또는 여름에 최적화된 패시브하우스의 성능값을 달리 생각해 보는 다른 각도의 판단을 해 볼 수도 있을 것입니다.
요즘 에어콘은 설정을 할 수는 없지만 제습모드에서도 온도 설정으로 간접적으로는 열교환기의 온도도 제한적이지만 14도에서 16도 정도 범위로 조절이 됩니다.
이는 HVAC님께서 복사냉방에서  제습의 원리로 사용하고자 하는 개념과 동일합니다.
기술의 진보는 멈추지 않기에 어떤 방식이 가지는 한계를 일도 양단할 수 없다고 생각합니다.
각각의 기술분야에 종사하는 기술자들도 전력을 다해 생존을 위한 진보의 길을 걷고 있기 때문입니다.
현재 실내 노점 온도는 18.9도이고 실내온도는 25도 균형상태에서 변동없이 상대습도는 서서히 떨어지고 있습니다.
이 최종적인 균형이 어떤 온도와 습도값에 설지를 이번 여름에 관찰하고자 합니다.
또, 제 집에서의 결과가 그대로 일반화 될 수 없습니다.
다른 시간 다른 장소에는 다른 평형값에 도달할 것입니다만, 배가 산으로 갈지 바다로 갈지 그 방향 정도는 가늠할 수 있다는 생각입니다.

제습에너지 소비량 계산은 2016년 4월에너지관리공단에서 제습기 성능을 검증하고 발부한 제습에너지 효율 등급에 나온 제습 성능을 기준으로 계산한 겁니다.
이는 제조사와 국가가 보증한 성능치입니다.
실제 사용한 경험으로 보면 비슷합니다.
목표 습도값에 도달하면 제습을 중단하고 송풍만 하고 설정치 위에서도 냉매온도에 따라  압축기도 온/오프하지 연속 가동하지는 않습니다.
물론 같은 1등급내에서도 성능은 차이가 나지만 기준도 바뀌고 제품 성능도 천차만별이기에 에너지 등급으로 개락적인 소비량을 추정해본 것입니다.
4 HVAC 2016.07.10 19:33
Ifree님 항상 열정적인 모습에 많이 배웁니다.
아마도 이런 모습을 보았기에 저같이 패시브하우스 관련밖의 인사도 안돌아가는 머리써가며 계산기두드리게하시네요.
낼부터 제습운전을 하신다니 저도 궁금해집니다. 혹시 phychrometric chart 기입하시면 바로 노점 까지 볼수있어 좋은 실예가 될것같습니다.
람다하우스의 냉방은 거실기준이신거죠?
여담입니다만 집사람의 성화로 곧 이사예정인데 욕심엔 바닥냉방을 설치해볼까해서 봤더니 각방 보일러조절기로
분배기에서 구동되는 설계이더라구요. 배관은 난방에 묶는다해도 이놈의 보일러 구동기가 난방에 열리는 제어라
녹녹치 않네요.
패시브하우스의 경우는 관리자님께 문의해야겠습니다.

그럼 담에 뵙겠습니다.
2 ifree 2016.07.10 19:52
HVAC님
여기 사례집에 람다하우스가 있습니다.
그곳에 매일 람다하우스 기본정보가 업데이트 됩니다.
온도 습도 에너지 소비 정보가 매일 업데이트 되고 온도 그래프에 노점 정보를 같이 표기하고 있습니다.
내일 아침 10시쯤이면 오늘 사용한 냉방에너지와 실내 온습도값을 확인하실 수 있을 겁니다.
계측은 일층거실, 일층안방, 이층계단끝, 이층방 총 4곳을 측정하고 그 각각의 데이타가 별도로 모니터링 데이타에 표기되어 있습니다.
이외  패시브협회에서 부착한 온습도 로그가 외부에 하나 실내 두곳에 있습니다.
에어콘은 일층 공조실에 벽걸이형 이층 복도에 스턴드형이 있고 둘다 전용 전력계가 부착되어 있습니다만 실 가동은 이층만 해도 넘칩니다.
이층 에어콘을 가동함으로서 계내 온도 평형에 유리한 점도 있습니다.
람다하우스의 계내 공기 흐름은 침실,거실 급기 부엌, 화장실 배기 개념을 사용하지만 더 큰 구상은 이층에 주 급기 부하를 할당해서 일층 부엌과 화장실로 공기 흐름을 만드는 개념을 가지고 있습니다.
이 흐름은 계내 온도를 일정하게 유지하는데 기여합니다.
일, 이층의 온도차가 사계절 0.5도 이내로 관리가 되고 실제 90프로 이상은 0.3도 차이가 나지 않습니다.

복사냉방의 경우 각방 밸브제어 콘트롤 자체가 냉방 콘트롤러와 통합되어야 하는 것으로 압니다.
4 HVAC 2016.07.10 22:35
복사냉방은 덤으로 테스트했는데 성과와 가성비가 좋아 검토를 시작하게됐죠.
이년전 검토는 공기열히트펌프칠러가 주과제였으니깐요.

사진에 기계실에 월마운트한대의 용도가 궁금했습니다.
환기유닛 냉각용인가요?

다음. 건축설계가 잘된 람다같은 람다 투 시공하시면 꼭 복사+대류로
급탕까지 잘짜진 설계하고싶은 욕심은 납니다.
몇달전부터 이시형 소장과 프로젝검토건이 있긴한데 건축이 패시브급은 아니라서 망설이는 중입니다만. 하자면 기계야 힘있나요 따라가야죠.  건축에 항상 눌리는 느낌. *~^;
2 ifree 2016.07.10 22:44
따로 구상하고 있는 실험이 있어 준비해 놓은 것입니다.
매우 모험적인 시도라 지금 말씀드릴 수는 없네요.
한가지 말씀드린다면 패시브하우스에서 복사냉난방을 경제성으로 접근하는 것은 어렵습니다.
그건 패시브하우스를 에너지 절감을 중심이론으로 하는 경제성 주장과 맥을 같이 하는 것입니다.
이 패러다임으로는 답을 찾을 수 없습니다.
모니터링 자료를 보시면 아시겠지만 TFA180^m2  건물의 일년 냉난방비의 합계가 30만원 남짓입니다.
다 아껴야 30만원인데 이는 복사냉난방 기본 감가상각비도 않되는 값이 될겁니다.
패시브던 복사냉난방이던 타킷이 경제성이 될 수 없을 겁니다.
저는 기업 연구소에서 밥벌이로 경제성 분석만 5년을 했습니다.
일반인의 수준을 뛰어넘는 분석력과 판단력을 가졌다고 볼 수 있죠.
전생애 주기 평가던 뭐던 안되는건 안되는 것이라 봅니다.
친환경도 설득력이 부족합니다.
히트펌프의 COP를 3 으로 보더라도 전기에너지의 탄소 가중치가 우리나라는 2.7배이기 때문에 1차에너지 소비량에서는 상쇄됩니다.
다른 좋은 장점을 중심 이론으로 삼아야 합니다.
4 HVAC 2016.07.10 22:54
ㅎㅎ 또 궁금합니다. 관리자님도 그렇지만 ifree님도
주전공이 어떻게되시는지.

.
지금 각방 온도조절기와 분배기밸브를 따로 설치하셨나요?
아니면 거실에 하나두신건지요?
4 HVAC 2016.07.10 22:58
전적으로 그점 동의합니다.
시공비로는 답은 하지말아야됩니다.
2 ifree 2016.07.10 23:01
전공은 화공입니다.
팔자가 사나워 생산설비 현장 근무도 했고 신규 플랜트 PM부서에서도 근무를 해봤고 기업경제연구원에도 재직했고 그룹종합기획실에서도 근무를 했었죠.
지금은 작은 점빵을 경영합니다.
산기평 소재분야 평가위원으로 십수년 활동하고 있습니다.
제 전공분야는 건축과는 아~~~~주 거리가 있읍죠
제가 여서 이러고 있을 처지가 사실 아닙니다.^^
현장을 떠나 경영을 한지가 이미 15년 가까이 되서 최신 실무 지식은 모르기도 하고요.

각방제어 콘트롤과 중앙 콘트롤러가 있고 일이층 두개의 분배기가 있고 6개 존으로 컨트롤 됩니다.
지나보니 좀 과도 합니다.
일이층과 상대적으로 저온이 유리한 다용도실 3개면 충분 하다는 견해입니다.
M 관리자 2016.07.10 23:57
ㅎ..
제 전공은 건축입니다.
첫 직장에서 12년 동안 현상설계/턴키설계만 했드랬습니다. 그리고 (이유가 어찌 한가지만 있겠습니까마는...) 디자인이란 무엇인가? 라는 물음에 답을 찾지 못해 회사를 그만두고, 소프트웨어 분야로 바꾸었죠..
지금은 세간에 완전히 잊혀졌지만, 그 당시 아마도 우리나라에서 거의 처음으로 BIM 개념의 설계툴을 개발했었습니다.
물론 말아먹었구요.. ㅠㅠ
그리고 다시 건축으로 돌아왔는데, 실로 우연하게 패시브하우스를 알게 되었고, 그 뒤로는 한우물만 파고 있고, 지금은 관리자라는 이름으로 살아가고 있습니다. ^^
저는 여서 이러고 있을 처지인거죠.. ㅋ

앞으로 발표된 표준주택의 구성을 유심히 보시면 아시겠지만.. 다용도실은 아예 비난방공간으로 분리할 예정입니다. 최소한의 단열/기밀만 고려하구요..
제어는 각 방제어이고, 존은 4개입니다. 냉방은 공기열히트펌프이고 제습 조건은 그냥 건축주의 본능에 맡기고 있습니다. ㅡㅡ;;;
콘크리트구조를 하고 싶은데, 골조품질에 대한 현장의 불확실성이 너무 높아.. 표준주택이라는 이름과 맞지 않았습니다. 그래서.. 목구조에 축열량을 늘리는 쪽으로 방향을 잡았습니다.

패시브하우스는 커다란 세가지 원칙이 있습니다.
1. 쾌적해야 한다.
2. 저에너지여야 한다.
3. 경제적이어야 한다.
입니다.

복사냉방은 궂이 따지자면.. 3번의 원칙에 위배됩니다. 다만 한가지.. 복사냉방이 쾌적조건에 더 가깝다면.. 3번보다 우선하므로 적용가능하나, 이른바 Market Size는 급격히 줄 것입니다.
결국 시간싸움이 되겠죠.

저희도 한 때, HVAC 님이 말씀하시는 것과 비슷한 개념은 아닙니다만, 공기열히트펌프를 주 열원으로 검토한 적이 있습니다. 여러가지 사정으로 그만 두었습니다만..
http://www.esru.strath.ac.uk/EandE/Web_sites/10-11/ASHP_CO2/lit-sanyoEcoCute.html

근데 ifree 님..
"이것이 생각보다 반향이 좋았다."
"이것이 생각보다 반향이 좋았다."
"이것이 생각보다 반향이 좋았다."
가 계속 눈에 밟힙니다. ㅎ
4 HVAC 2016.07.11 01:49
일요일은 잠이 잘안올때가 많습니다. 옆에 집사람은
이사갈집 인테리어본다고 뒤쳐기고
나는 나대로 순환수 헤더분배기를 바꾸고 바닥냉수를
돌려말아. 뭐 이런 쓸데없는 공상으로ㅊ
뒤쳐깁니다.

굳히 저는 냉동공조기술사고 이태리 모공조그룹의
국내대표겸 주엔지니어가 타이틀입니다.
미팅가면 항상 건축설계사나 회사관계자분들과는 좋은 사이는 아닙니다.고집이 세서 고민해서 정한건 안바꿉니다. 시행사도
필요없다 주의. 그래서
환영받는 타입은 아닙니다. 거쳐간 프로젝트는
많은데 거의 미국땅에 있어 잘 모르실겁니다.

아주 우연히 패시브협회를 알게되어서
앞뒤 안가리고 협회에 문의했었습니다.
회원가입하련다고. 그때 들은 답이 건축설계나 시공사
아니면 안된다고 하셔서 또한번 공학의. 천대?를 격었었드렜죠.
농담입니다.
Ifree님 열정 대단들하세요. 어떨땐 기계쟁이로서
부끄러웠습니다. 돈되는 일이 항상 우선이였으니.
미딩땐 에너지 어쩌구하면서도 소형주택은
에어콘에 보일러면 끝아닌가 하는 생각.


작은 히트펌프는 한참전에 챔버테스트와 60hz. 이태리 공장테스트까지 끝내고
마케팅단계에서 접었었드랬습니다.갑자기 대형프로젝트가 터져서
볼 도면이 확 는게 핑계라면 핑계.

복사에 대한 아이디어는 관리자님 덕에
구체화한것이고 전혀 안보던 엑셀시공기준 플럭스계산등 부산떨고
내린 결론은.  이거 좋은데.

링크주신것보니 많이 검토하셨던거 같습니다. 예전댓글에서도
관리자님의 고민을 볼수있더군요.

Daikin atherma
Mta newgen
이거 두개 보시면 관리자님은 금방 감잡으실겁니다.
밑에 회사가 제가 관련있는덴데 기술면만 봐주세요.
왜냐면 저는 지금처럼 엔지니어로서 의견주고받는게 참 자유롭고
편합니다. 지금처럼 큰 프로젝트에 밀리면 또 접을수도 모르고.
M 관리자 2016.07.11 02:00
협회 가입은 가능할 듯 싶습니다.
지금 회원 구분을 다시 하고 있는 과정이기 때문에.. 설비쪽도 자리를 마련하면 될 듯 합니다.

MTA newgen
그러시군요.. 꽤 고집이 센 회사로 알고 있습니다.

이 공간을 만든 의도 자체가.. 우리나라에서 기술과 기준에 대한 "열린" 논의가 체계적이지 못하고, 연구와 실무 사이의 매개가 부재한 현실을 조금이라도 바꾸어 보고 싶어서 였습니다. 어찌보면.. 패시브는 그 목표를 이루는 핑게일 수도 있겠다 싶습니다.
회사의 입장을 떠나, 이 조그만 웹페이지를 통해 서로 도움이 되었으면 좋겠습니다.
4 HVAC 2016.07.11 09:52
그 당시 아마도 우리나라에서 거의 처음으로 BIM 개념의 설계툴을 개발했었습니다.
물론 말아먹었구요.. ㅠㅠ

한참 웃었습니다. 어제 잠을 뒤쳤었더니 오늘 무지 무겁네요.

모든 분들 홧팅!