국내 공동주택의 난방부하 특성을 고려한 바닥 복사난방 패널의 설계와 합리적 패널 적용에 따른 효과 분석

Abstract

본 연구에서는 공동주택의 복사난방 패널이 높은 이용 비율에 비하여 그 설계와 시공은 체계적으로 이루어지지 못하고 있다는 점을 문제점으로 상정하였다. 이를 해결하기 위하여 난방부하의 변화를 반영하지 않고 기존에 정착된 값을 그대로 이용하고 있는 패널의 설계에 따른 문제점을 분석하고, 이를 개선하기 위한 패널의 설계안을 제시하였다. 난방부하를 고려한 패널의 설계안을 적용할 경우의 효과에 대하여 시뮬레이션을 통하여 쾌적 측면과 에너지 측면에 대하여 분석하였다. 본 연구를 통해 난방부하를 고려한 패널의 설계를 위한 데이터를 제공함과 동시에, 패널 설계에 따른 효과를 함께 제시함으로써 패널 설계의 필요성에 대하여 부각하여 추후 국내 공동주택의 복사난방 패널의 설계의 기초 자료로 마련의 기반을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.

(1) 건물 외피의 구체적인 열관류율 기준은 법규가 제․개정되면서 점차 그 기준이 강화되고 있어 난방부하의 감소 가능성을 확인할 수 있다. 이를 시대별 공동주택의 대표 평면에 반영하여 난방부하를 분석을 실시한 결과 최근의 난방부하는 1980년대 부하에 비하여 약 85% 수준으로 감소하였음을 확인할 수 있었다. 이것은 환기에 대한 요구가 커지고 건물의 창면적비가 늘어났지만 외피의 단열성능이 향상되어 외피부하가 크게 감소하였기 때문으로 분석된다.

(2) 공동주택에 시공되는 난방 패널의 구성과 열매조건에 대하여 분석하기 위하여 실제 시공된 패널과 관련 문헌을 조사 분석한 결과 패널의 설계가 시대에 따라 크게 변화하지 않고 있음을 확인할 수 있었다. 국내 패널의 설계 방열량 분석 결과 실의 난방부하에 비하여 3배 이상으로 과다 설계되어 있었다. 이는 패널의 설계 시 실제 난방부하를 반영하기보다 기존의 설계 및 시공 관행을 답습하기 때문으로 분석되었다.

(3) 바닥 패널의 요구 방열량을 만족시키기 위한 각 설계인자별 적용 가능 설계 값을 분석한 결과, 배관 간격은 기존에 주로 적용되는 범위 이상의 배관 간격을 적용하거나, 기존의 배관 관경보다 작은 관경을 적용하여도 충분한 것으로 나타났다. 또한 기존의 공급 온수온도보다 낮은 공급 온수온도로도 요구 방열량을 만족시키는 것으로 나타났다.

(4) 난방부하를 고려하여 설계된 패널을 적용할 경우 기존 패널에서 공급 온수온도만을 낮추는 경우 실온 유지 성능 측면에서는 더 유리하지만, 에너지 측면에서는 기존 패널과 유사한 성능을 보였다. 하지만 배관의 위치를 축열층에서 마감층으로 옮긴 경우에는 실온에 빠르게 대응할 수 있으며, 하부의 단열 성능이 증가하는 효과를 가져오기 때문에 에너지 측면과 실온 유지 측면에서 모두 우수하다.