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문제 정의
- 설계자의 이러한 고민을 해결할 수 있는 멀티 보일러 제어시스템의 설계사례를 소개하고자 한다.
제안 방법
- 고급형 가족 단위 휴양 숙박시설의 용도와 사용자의 라이프 사이클을 고려하여 객실마다 전용 화장실을 배치하고 취사시설 및 세탁기 설치를 위한 별도의 공간을 구획했다.
- 수영장 시설의 열원은 열교환기를 통한 간접 열교환 방식을 적용해야 하기 때문에 그림 3의 우측과 같이 증기보일러를 적용한 시스템을 계획했으며 표 6에서 그 규격을 확인할 수 있다. 그러나 증기 방식은 반송동력을 줄일 수 있는 이점이 있는 반면 높은 압력의 시스템과 저탕탱크를 적용해야 하고 응축수 탱크, 증기 트랩 등 각종 부속 장비의 증가와 특히 아파트 옥상까지 연도를 올려야 하는 불합리함이 발생되어 그림 3의 좌측과 같이 온수 방식으로 변경 적용하게 되었다. 수영장과 사우나 시설은 증기에서 온수로 열원변경과 1개 존을 3개 존으로 조닝이 변경된 점을 고려하여 장비 선정 시 용량을 20% 할증했다.
- 따라서 난방은 전기 난방 케이블을 매설한 바닥 복사난방을 적용했고 급탕은 그림 1의 우측과 같이 전기온수탱크로 계획했다. 그러나 탱크에서의 손실 열량과 사용하지 않는 시간에 발생할 수 있는 수질오염을 우려하여 그림 1의 좌측과 같이 순간급탕 방식으로 변경 적용했다. 에너지원은 취사용과 겸용할 수 있는 가스를 도입하였다.
- 급탕 부하는 숙박시설의 특성상 아침과 저녁뿐만 아니라 체크인 직후와 체크아웃 직전에 가장 높을 것으로 추정했으며 위생 기구별 급탕단위(FU)에 의한 방법으로 계산했다. 그래서 48,000 ㎉/hr용량의 가스 순간 온수기 2대를 선정했고 비교 대상인 저탕 탱크 방식은 전기용량 30 kW의 온수탱크 320 ℓ를 기준으로 작성했다(표 2, 표 3).
- 또한, 넓은 대지에 소규모 건물이 배치되어 열밀도가 작고 반송 동력비와 배관 부하로 인한 손실 열량을 고려했을 때 유지관리의 불편함이 예상되지만, 중앙 방식보다는 개별 방식이 경제적일 것으로 판단했다. 따라서 난방은 전기 난방 케이블을 매설한 바닥 복사난방을 적용했고 급탕은 그림 1의 우측과 같이 전기온수탱크로 계획했다. 그러나 탱크에서의 손실 열량과 사용하지 않는 시간에 발생할 수 있는 수질오염을 우려하여 그림 1의 좌측과 같이 순간급탕 방식으로 변경 적용했다.
- 이러한 시장 현황을 고려하여 가족형 휴양 콘도미니엄을 표 1의 건물 개요와 같이 계획했으며 쾌적하고 독립된 생활환경을 확보하기 위해 복층으로 구성하였다. 또한, 수직 동선이 긴 고층형보다는 층수가 낮은 형태로 다수의 건물을 배치함으로써 자연 친화형 휴양지에 부합하도록 계획했다.
- 초기투자비는 장비금액과 기타금액으로 구분하여 적용했다. 또한, 시간 평균 급탕량은 저탕방식에서 열원 용량인 25,080 ㎉/hr와 연중 사용시간은 720시간 기준으로 에너지 사용량을 계산했다(표 4).
- 수영장의 급탕용은 열교환기와 연결하므로 온수기보다 제어가 용이한 보일러를 적용했다. 따라서 난방부하는 180,000 ㎉/hr이고 급탕 부하는 보일러 45,000 ㎉/hr 8대와 온수기 48,000 ㎉/hr 8대를 합해서 총 744,000 ㎉/hr이며 시간 평균 급탕부하 372,000 ㎉/hr를 기준으로 경제성을 검토했다.
- 열원은 3개 조닝으로 수영장의 난방용, 수영장의 급탕용 그리고 사우나 시설용으로 용도에 따라 구분하여 적용했다. 수영장 시설의 열원은 열교환기를 통한 간접 열교환 방식을 적용해야 하기 때문에 그림 3의 우측과 같이 증기보일러를 적용한 시스템을 계획했으며 표 6에서 그 규격을 확인할 수 있다.
- 중국인 방한 관광의 주된 목적은 여가, 위락 및 휴가이며 쇼핑, 자연풍경, 패션 등 문화 활동이 주요 선택요인으로 꼽힌다. 이러한 시장 현황을 고려하여 가족형 휴양 콘도미니엄을 표 1의 건물 개요와 같이 계획했으며 쾌적하고 독립된 생활환경을 확보하기 위해 복층으로 구성하였다. 또한, 수직 동선이 긴 고층형보다는 층수가 낮은 형태로 다수의 건물을 배치함으로써 자연 친화형 휴양지에 부합하도록 계획했다.
- 초기투자비는 장비금액과 기타금액으로 구분하여 적용했다. 또한, 시간 평균 급탕량은 저탕방식에서 열원 용량인 25,080 ㎉/hr와 연중 사용시간은 720시간 기준으로 에너지 사용량을 계산했다(표 4).
대상 데이터
- 급탕 부하는 숙박시설의 특성상 아침과 저녁뿐만 아니라 체크인 직후와 체크아웃 직전에 가장 높을 것으로 추정했으며 위생 기구별 급탕단위(FU)에 의한 방법으로 계산했다. 그래서 48,000 ㎉/hr용량의 가스 순간 온수기 2대를 선정했고 비교 대상인 저탕 탱크 방식은 전기용량 30 kW의 온수탱크 320 ℓ를 기준으로 작성했다(표 2, 표 3).
- 공동주택 주민편의시설의 용도는 도서관, 놀이방, 경로당, 탁구장, 실내 골프 연습장 등 다양하고 고급스럽게 변하고 있는 추세에 따라 소개하고자 하는 표 5의 공동주택 단지에는 수영장과 사우나시설이 적용되었다. 수영장은 20 m 길이 레인 3개와 유아용 풀이 있으며 남녀 워커룸을 비롯한 샤워시설과 더불어 사우나 시설로 구성되어 있다.
- 최종적으로는 부분부하를 고려하여 대수제어가 가능한 멀티 보일러 제어 시스템을 선정하였으며 장비 일람은 표 7과 같다.
성능/효과
- 초기투자비는 증기방식이 온수방식보다 31,225,000원이 높으며 연간 운전비도 증기방식이 온수방식보다 3,488,363원이 높았다. 10년마다 열원을 갱신하는 조건으로 20년 동안의 LCC를 분석해보면 온수방식의 경제성이 그림 4와 같이 운전 첫해부터 높은 것으로 확인되었다.
- 수영장의 급탕용은 열교환기와 연결하므로 온수기보다 제어가 용이한 보일러를 적용했다. 따라서 난방부하는 180,000 ㎉/hr이고 급탕 부하는 보일러 45,000 ㎉/hr 8대와 온수기 48,000 ㎉/hr 8대를 합해서 총 744,000 ㎉/hr이며 시간 평균 급탕부하 372,000 ㎉/hr를 기준으로 경제성을 검토했다.
- 제주 지역의 난방부하는 크지 않고 숙박시설은 사용자의 유무에 따라 간헐 운전되므로 연중 부하도 높지 않다. 또한, 넓은 대지에 소규모 건물이 배치되어 열밀도가 작고 반송 동력비와 배관 부하로 인한 손실 열량을 고려했을 때 유지관리의 불편함이 예상되지만, 중앙 방식보다는 개별 방식이 경제적일 것으로 판단했다. 따라서 난방은 전기 난방 케이블을 매설한 바닥 복사난방을 적용했고 급탕은 그림 1의 우측과 같이 전기온수탱크로 계획했다.
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