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이규남 부경대 교수, “난방부하 재검토 필요”

단열·에너지효율 등 건물성능 향상 보일러 용량 반영

단열, 에너지효율 등 건물성능이 증가함에 따라 공동주택의 주요 난방수단인 가정용 보일러의 용량저감에 대한 필요성이 주장되고 있어 많은 주목을 받고 있다. 

대한건축학회(회장 강부성)이 지난 11월30일 발행한 대한건축학회논문집 11월호에는 공동주택의 가정용 보일러 용량변화의 필요성을 제기한 ‘저에너지 공동주택 개별보일러의 출력범위 조절을 위한 난방 및 급탕부하 분석’이 수록됐다. 

이번 연구는 이규남 부경대 건축공학과 교수의 주도로 진행됐다. 공동주택의 난방부하는 에너지절약을 위한 정책 및 동향에 따라 지속적으로 감소돼왔다. 건물외피 단열성능은 2001년부터 크게 강화돼 외비부하가 지배적인 공동주택의 난방부하가 큰 폭으로 감소한 것으로 평가되고 있다. 

또한 공동주택은 전체 주거용 건물의 에너지소비량의 약 49%를 차지하고 있으며 이중 난방 및 급탕을 위한 에너지소비량은 공동주택 총 에너지소비량의 55.4%를 차지하고 있다. 공동주택의 난방방식으로 개별보일러가 52.6%로 보일러는 주거용 건물의 에너지절감의 주요요인으로 주목받고 있다. 

연구에서 이규남 교수는 현재 공급되고 있는 보일러의 출력범위를 조사하고 시뮬레이션을 통해 에너지 절약설계 기준에 따른 공동주택의 난방부하를 분석했다. 이를 바탕으로 난방측면에서 보일러의 과대설계 여부를 검토하고 저에너지 공동주택의 감소된 난방부하를 고려한 보일러 출력범위 조정에 대한 필요성과 효과를 제시했다. 

난방부하 해석대상 세대의 난방부하는 환기횟수 0.5ACH 기준 중부지역의 2018년 난방부하는 20.8W/m², 남부지역은 19.1W/m²로 나타났으며 이는 2001년대비 약 53% 감소한 것으로 확인됐다. 

그러나 열사용시설기준 단위난방부하는 환기횟수 1.0ACH를 기준으로 전용면적 85m² 초과 공동주택의 경우 중부지역 41W/m², 남부지역 38.3W/m²로 제시돼있어 기존 단위난방부하를 기준으로 보일러 용량을 산정할 경우 보일러의 출력이 과대설계 될 수 있다. 


특히 공동주택 기밀화를 감안해 환기횟수 0.5ACH를 가정할 경우 난방부하와 기존 단위난방부하의 차이가 커져 보일러 용량의 과대 설계로 인한 문제점이 더욱 심화될 것으로 예상된다. 

이에 대한 대응방안으로 TDR이 큰 보일러를 적용하는 것이 제시됐다. TDR은 최대출력을 최소출력으로 나눈 값으로 값이 클수록 대응할 수 있는 출력범위가 넓다는 것을 의미한다. 

TDR 3.3 보일러와 TDR이 10인 보일러를 비교한 결과 TDR 증가에 따라 보일러 효율이 향상됐다. TDR 3.3보일러대비 TDR 10인 보일러는 연속운전의 경우 7.7%, 간헐난방의 경우 7%의 에너지를 저감하는 것으로 나타났다.  

이규남 교수는 “2018년 에너지절약설계기준 및 환기회수 0.5ACH를 적용한 공동주택의 최대 난방부하는 2001년대비 약 53% 감소된 것으로 확인됐으며 난방부하가 열사용시설기준 상의 단위난방부하에 비해 작아 단위난방부하 기준으로 보일러 용량을 산정할 경우 과대설계될 가능성을 가지고 있다”라며 “저에너지 공동주택에서 보일러 용량대비 난방부하 비율은 10% 미만 수준으로 저에너지 공동주택에 적용되는 보일러는 낮은 난방부하에 맞춰 부분부하 출력의 조정이 필요하다”라고 밝혔다. 

이어 “TDR증가를 통해 낮은 부분부하에 대응하는 방안도 있지만 극적인 TDR증가는 기술적인 제약이 있어 보일러 용량 저감이 필요하다”라며 “다만 급탕도 함께 공급하는 보일러의 특성상 급탕폐열 회수시스템, 환탕배관 등 기존 급탕부하에 효율적으로 대응할 수 있는 방안이 함께 고려돼야 한다”고 덧붙였다.