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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 과잉유량을 바이패스시키는 방법으로 3-Way 밸브를 이용한 온수 순환분배기를 개발하고, 그 성능을 평가하고자 한다. 3-Way 밸브로 각 실에 들어가는 기존의 2-Way 밸브를 대체함으로써 각 실별 유량을 독립적으로 제어할 수 있는 장점이 있다.
제안 방법
- 3-Way 밸브로 각 실에 들어가는 기존의 2-Way 밸브를 대체함으로써 각 실별 유량을 독립적으로 제어할 수 있는 장점이 있다. 개별 난방시스템에서 각 실별 제어시 기존의 2-Way 밸브를 이용한 온수 순환분배기의 압력 및 유량 변동 특성과 본 연구에서 개발한 3-Way 밸브를 이용한 온수 순환분배기의 압력 및 유량 변동특성을 비교함으로써 그 성능을 평가한다.
- 6xl0f~500xl0Mm3/s으로서 난방에 필요한 것보다 많은 유량이 공급되고 있다.(3) 본 실험에서는 개별난방조건으로 총 유량 333.3xl0-6m3/s 을 공급하였고, 이를 위해 펌프 바이패스 라인에 일반적인 2-Way On-Off식 유량조절용 볼 밸브를 설치하였다. 온수의 온도는 60℃로 일정하게 유지할 수 있도록 온수탱크를 설정하였다.
- 압력측정은 공급헤더 직전(P), 온도조절밸브 직후 각 4곳(Px), 환수헤더 직전(P), 환수헤더 직후(尹亩에 각각 측정하였고, 유량측정은 환수 헤더에서 온수탱크로 리턴되기 전에 측정하였다. 따라서 분배기 시스템 전체 차압(Pp)은 다음과 같이 표현될 수 있다.
- 출구의 위치에서의 압력을 측정하여 각 요소별 차압이 분배기 전후의 차압 중에서 차지하는 비중을 알아보았다. 또한 각 실의 순환을 한 실만 작동시킨 상태에서 정상적인 순환과 바이패스될 때의 순환을 분배기 시스템 전체 차압을 통해 비교해보았다.
- 출구의 위치에서의 압력을 측정하여 각 요소별 차압이 분배기 전후의 차압 중에서 차지하는 비중을 알아보았다. 또한 각 실의 순환을 한 실만 작동시킨 상태에서 정상적인 순환과 바이패스될 때의 순환을 분배기 시스템 전체 차압을 통해 비교해보았다. 이때 정상순환상태의 유량을 33.
- 또한 각 실의 순환을 한 실만 작동시킨 상태에서 정상적인 순환과 바이패스될 때의 순환을 분배기 시스템 전체 차압을 통해 비교해보았다. 이때 정상순환상태의 유량을 33.3X10-6 me/sQlpm)에서 166.6x10 & rrJ/sdO 1pm)까지 조절해 가며 각각의 경우 차압을 측정하였다.
- 이때 그 실에 공급되던 유량은 가동되고 있는 다른 실에 더해지게 된다. 본 실험에서는 온수가 모든 실에 공급되는 상태에서 시작하여 실 l(80m)부터 실 4(40 m)까지 순차적으로 밸브를 닫아 가며 이때 분배기 전후의 차압의 변화와 전체 유량의 변화를 측정하였다.
- 차압이 증가하면 유량이 감소하므로 이는 바이패스시의 유량이 정상 순환 상태의 유량보다 작다는 것을 의미한다. 이를 확인하기 위하여 Fig. 5에서 정상순환 상태에서 밸브를 닫아 유동을 바이패스시켰을 때 측정된 유량을 비교하였다. 앞에서 설명한 바와 같이 바이패스 시의 유량이 정상순환 상태보다 작게 나타났다.
- 3-Way 밸브를 이용한 분배기를 개발하여 온수 순환 난방시스템에 적용시키고.그 성능을 평가하였다.
- 난방시스템에 적용시키고.그 성능을 평가하였다. 본 실험에서 적용한 분배기는 공급된 유량이 4개의 실로 분배되며, 전체 차압 중에서 차지하는 각 요소별 압력손실은 온도조절밸브, 온수 배관, 미세유량 조절밸브 순이다.
대상 데이터
- 밸브가 닫힌 경우 3-Way 온도조절밸브는 공급된 온수를 환수헤더 (return header)로 바이패스시킨다. 이때 온도조절밸브는 온도조절판넬과 연결된 구동기에 의해 전기적으로 개폐되며, 각 실의 온수 배관은 왼쪽(실 1)부터 80m, 60m, 50m, 40m 길이의 가교화 폴리에틸린관(X-L pipe)을 사용하였다. 또한 가교화 폴리에틸렌관의 구경은 15mm,바이패스라인은 구경 5mm이며, 주 배관은 구경 25mm이다.
- 해당한다. 본 연구에 사용된 유량계는 Rosemount사의 8711 Magnetic Flowtube이며, 압력 센서는 Sensys 사의 PSHB-3BGAG 모델(ac- curacy 0.1%)을 사용하여 초당 100개의 압력 데이터를 60초간 획득하였다.
성능/효과
- 결과이다. 분배기 전후의 차압 중에서 가장 큰 비중을 차지하는 부분은 공급 헤더 및 3-Way 온도조절밸브 부분에서의 압력손실 (Ps-Px)이 가장 큰 것으로 나타났다. 그 다음으로 난방용 배관에서의 압력손실(Px-Pz), 미세유량 조절밸브 및 리턴헤더에서의 압력손실(/%- PR) 순서로 나타났다.
- 4에 분배기 시스템 전체 차압에서 온수배관에서의 압력손실을 빼준 결과를 나타내었다. 그 결과, 실 1에서 실 3까지는 동일유량에서 분배기 시스템 전체차압은 거의 비슷하지만 실 4의 분배기 전후차압은 가장 큰 값을 가진다. 이는 분배기 공급헤더와 3-Way 밸브를 지나면서 각 유동경로, 즉 공급 헤더 입구에서 각 실의 X-L 배관 입구로 흐르는 유동의 경로에 따라 손실저항이 달라짐을 의미한다.
- 정상순환과 바이패스 상태에서의 분배기 시스템 전체 차압을 비교해 보면, 전체적으로 바이패스 시의 차압(점선)이 정상상태의 차압(실선)보다 크게 나타났다. 차압이 증가하면 유량이 감소하므로 이는 바이패스시의 유량이 정상 순환 상태의 유량보다 작다는 것을 의미한다.
- 이상의 결과에서 확인할 수 있는 것은 밸브의 개폐에 따른 압력 및 유량 변동량이 분배기의 유로 형상, 각 실에 공급되는 배관의 길이 등에 의해 달라지며, 적절한 열량을 공급하기 위한 최적의 유량설정은 리턴헤더 직전에 설치된 미세유량 조절 밸브를 이용해야 한다는 것이다. 또한 바이패스의 목적이 밸브 개폐에 따른 과도한 압력 및 유량변동을 흡수하는 것이므로 바이패스시 부하 변동폭이 크지 않은 범위에서 유량이 약간 감소하는 것은 3-Way 분배기의 개발목적에 부합한다고 볼 수 있다.
- 이다. 계산된 각 실별 유량을 합한 총 유량은 측정된 총 유량과 평균적으로 약 1.93% 정도의 오차가 있었다.
- 모든 실을 열었을 때 각 실별 유량을 보면 실 1에서 실 3으로 갈수록 증가하며 실 3에서 최대유량을 가지며, 실 4에서 약간 줄어드는 것을 볼 수 있다. 이는 Fig.
- 밸브 개폐에 따른 압력 및 유량 변동시험을 통하여 정상 순환상태의 유량이 바이패스 상태의 유량보다 약간 많음을 확인하였고, 3-Way 밸브를 이용한 분배기를 사용하여 난방시스템을 가동할 경우 각 실별 제어를 하더라도 분배기 시스템 전체 차압의 변화나 전체 유량의 변화가 기존의 2- Way 밸브를 이용한 분배기보다 매우 작았다. 따라서 밸브 개폐에 따른 시스템의 압력 및 유량변동을 흡수하기에 중분하다고 평가된다.
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