좌충우돌 제로에너지 아파트 리모델링

좌충우돌 제로에너지 리모델링 - 25. 펌프 선정하기.

M 정광호 7 5,875 2020.01.25 10:47

많은 분들이 알고계시는 단순한 방법이지만 혹여 필요하신 분이 계실까 싶어서 올려봅니다.

 

현장에서 펌프를 설치할 때 보통 튼튼하고 쎈놈으로 설치하는 경우가 많은 것 같습니다.

물론 쎈 펌프가 힘은 좋지만 그만큼 전력소모량도 올라가게 됩니다.

그래서 오늘은 적정펌프의 선정을 약식으로 하는 방법을 알려드리고자 합니다.

 

아래는 제가 하고자 하는 복사냉난방시스템 개략도입니다.

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냉매를 이동시키는 펌프의 동력소모량을 최소화하고자  난방시에는 보일러의 펌프만을 작동시키고 냉방시에는 외부순환펌프를 가동함으로 불필요한 동력 손실을 최소화하고자 하였습니다.

비용절감과 간편한 시공을 위해 최대한 부속을 줄이고 냉각기 칠러를 실내로 들여옴으로 부동액없이 작동 할 수 있도록 계획하였습니다.

일단 아주 단순하게 저 외부펌프를 선정하는 방법을 알아보도록 하겠습니다.

 

일단 천정과 바닥의 배관길이는 총 60M씩 천정(5), 바닥(7) 15A 배관입니다.

배관의 종류에 따라 마찰손실이 다르기에 그에 맞는 유량선도를 보아야합니다

아래 사진은 경질염화비닐관의 유량선도입니다.

 

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위에 표에 빨간 선을 보면 같은 압력손실 상에서 15A는 약7.5L/min, 25A40L/min5배 이상의 유량이 나오는 것을 알 수 있습니다. 분배기에서 분기되는 개수가 5~7개로 전체 배관을 25A로 놓고 계산해도 무리가 없음을 알 수 있습니다.

바닥배관 60M+천정배관 60M+ 분배기와 냉난방기의 연결 20M = 총 배관 길이 약140M.

총 배관의 길이는 140m이나 직관 이외의 엘보, 밸브, 소켓 등의 국부손실저항을 더해주어야 합니다. 일반적으로 부속의 마찰손실압력은 동일지름으로 환산한 상당관 길이를 총 길이에 더해줍니다.

 

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표에서 보면 15A 90도 엘보의 상당관길이는 0.6m입니다. 제가 100개가 넘는 엘보부속을 사용하였으니 그 상당관길이만 60미터에 이릅니다. 즉 부속의 마찰손실이 상당하다는 것을 짐작할 수 있습니다.

하지만 그 많은 부속의 개수를 정확하게 적용하는 것은 매우 귀찮습니다.^^; 그래서 그냥  맘편히  총배관 길이의 100프로 잡아줍니다. 140m+140m=280m

 

이제 목표유량을 알아보겠습니다

저는 이집에 1.5kw짜리 압축기가 달린 칠러를 설치할 예정입니다.

1.5kwCOP3이라고 잡으면 냉방능력은 4.5kw이며 이를 칼로리로 바꾸면 3870kcal입니다.

제조회사에서 표시한 냉방능력은 3750kcal/h임으로 얼추 COP3 정도임을 알 수 있습니다.

이를 분당 냉방능력으로 바꾸어주면 3750/60=62.5kcal/min입니다.

적정 순환수의 온도차는 5~6도로 유량이 10L~12L/min일 때 적절한 온도차가 남을 알 수 있습니다.

이를 유량선도에 적용해보면

25A10L/min이면 선도상의 빨간원으로 0.08kPa/m 입니다.

총 길이가 280M이니 280를 곱해줍니다. 0.08*280=22.4kPa이 배관의 압력손실입니다.

이를 펌프에 적용해보겠습니다.

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배관의 압력손실인 22.4kPa을 수두로 바꾸어주면 수두 1M= 9.8kPa임으로 그래프에서 Y축의 값이 온양정 2.28m임을 알 수 있습니다. 2.28m를 쭈욱 따라가면 만나는 선이 대략 8L~9L를 가리킵니다. 그럼 8L~9L가 흐르느냐.. 그건 또 아닙니다. 유량이 줄면 손실압력도 같이 줄어들기 때문입니다.

유량9L/min일 때 25A배관의 미터당 마찰손실은 0.07kPa정도로 전체배관의 손실압력은 0.07kPa*280m=19.6kPa입니다.

펌프성능곡선도에서 2m(19.6kPa/9.8)10L/min로 정확하지는 않지만 1단에서 9~10L/min 사이의 유량임을 알 수 있습니다.

 

부속의 국부마찰손실을 상당관 길이로 적용하였을 때의 오차와 그래프 상에 눈금자체가 정확하지 않으므로 상당한 오차가 날 수 있으나 상기 펌프의 최저속도(1단 35W)에서 목표치에 가까운 유량을 얻을 수 있음으로 적합한 펌프라고 할 수 있습니다.

 

새해 복 많이 받으셔요~^ㅡ^​

 

Comments

G 나디아 2020.01.26 10:11
분명 글 시작은 '아주 단순한 방법을 알아보자'였는데..., 과부하로 뇌회로에 연기가 오른다...

ㅋㅋ 새해 복 많이 받으세요~
M 관리자 2020.01.26 11:57
ㅋㅋㅋ 맞아요..
G 정광호 2020.01.26 21:55
저도 쓰면서도 헷갈려요.^^;
2 피코 2020.02.10 19:00
25A에 10L/min이면 선도상의 빨간원으로 0.09kPa/m 입니다.

Y축의 값이 온양정 2.57m임을 알 수 있습니다. 2.57m를 쭈욱 따라가면 만나는 선이 대략 7L~8L를 가리킵니다.

유량8L/min일 때 25A배관의 미터당 마찰손실은 0.055kPa정도로 전체배관의 손실압력은 0.055kPa*280m=15.4kPa입니다.

펌프성능곡선도에서 1.57m(15.4kPa/9.8)가 15L/min로 정확하지는 않지만 1단에서 14~15L/min 사이의 유량임을 알 수 있습니다.

과부하 와도 따라 가봤습니다.ㅋㅋㅋ  오버스펙아닌가요?ㅋ

저처럼 과부하 안걸리시라고 추가 소스 드리면 수두는 마찰손실에 유체의 밀도와 중력가속도로 나누어주면 됩니다. 그래서 1M = 9.8kPa입니다.
G 정광호 2020.02.10 19:41
감사합니다 피코님.
일단 펌프사고 펌프에 맞춰서 계산한 것은 아닙니다만 ㅎㅎ 아시다시피 더 작고 저렴한 순환펌프가 없습니다. ㅠㅠ
G 노슼ㅋ 2021.03.10 11:32
형.. 나는 그냥.. 펌프 몇 와트 더 쓸래요... ㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
M 관리자 2021.03.10 12:20
ㅋㅋㅋㅋ.  네~~^^