온수난방의 특성과 분류 및 설계

[홍미정]

온수난방은 열원에서 가열한 온수를 열매로 이관식 또는 일관식의 배관을 통하여 방열기 또는 온수코일에 공급하여 난방하는 방식으로 온수온도, 온수의 순환방식 및 배관방식 등에 따라 분류되며 열원설비, 배관, 방열기기, 순환펌프, 팽창탱크로 구성된다.

온수난방은 증기난방과는 달리 현열(sensible heat)을 이용하는 방식으로 중온수와 고온수는 지역난방의 열분배 계통과 공업용 프로세스(process)배관에 주로 사용한다.

온수난방의 특성

장점

① 난방부하에 따라 온수조절을 용이하게 할 수 있다.

② 증기난방에 비하여 연료소비량이 적다.

③ 보일러의 취급은 증기발생용 보일러에 비하여 안전하고 간단하여 소규모 주택에 적합하다.

④ 보일러 정지후에도 여열이 남아있고 방열기 또는 코일의 온도가 낮으므로 실내의 쾌감도가 일반적으로 좋은 편이다.

⑤ 예열시간은 길지만 잘 식지 않으므로 증기난방에 비하여 배관의 동결 우려가 적다.

⑥ 산소함유량을 제한할 수 있으므로 배관내 부식방지에 유리하다.

단점

① 혹한기에서는 동결의 위험이 있다.

② 동일방열량에 대하여 증기난방보다 큰 방열기 또는 배관이 필요하게 되며 따라서 배관공사비가 약간 높아져 전반적으로 설비비가 많아진다.

③ 열용량이 크기 때문에 예열하는데 장시간이 필요하게 되어 단속적으로 사용하는 경우에는 예열부하가 커진다. 그러나, 사용을 중지하여도 여열을 이용하여 난방을 지속할 수 있으므로 운전을 용이하게 할 수 있다.

온수온도에 의한 분류   

고온수 방식

고온수 방식에서는 온수온도 100℃ 이상(보통 120℃～180℃)의 온수를 열매로 하여 난방하는 방법이며 물의 증발을 방지하기 위하여 밀폐식 팽창탱크를 사용하며, 온수를 포화압력 이상으로 가압하여 온도를 100℃이상으로 유지하며 온수를 순환시킨다. 온수온도가 높아 저온수식에 비해 방열면적이 적어도 되고, 또 온수의 온도강하를 크게 취할 수 있어 배관도 가늘게 된다. 

고온의 온수를 직접 방열기에 공급하면 방열기가 소형으로 되어 경제적으로는 유리하나, 온도감각, 위험성 등의 면에서 일반적인 난방에는 좋지않으므로 대단지 아파트의 일차측 열원으로 사용되며 공장이나 기타 특별한 용도로 많이 쓰인다.

대단위 아파트 단지나 대학 캠퍼스 등 넓은 지역의 난방에는 일반적으로 열교환기나 bleed in 방식으로써 고온수를 저압저온수로 변환하는 방식이 사용된다. 고온수설비에서 고온수 온도저하는 20～60℃ 정도이며 고온수를 직접 방열기를 통해 방열기에서의 온도저하를 30℃ 이상으로 할 때는 방열기성능이 현저히 저하하는 일이 있다.

중온수 방식

중온수 방식은 가장 일반적으로 사용되는 것으로서 온수온도를 80℃에서 120℃정도까지의 온수를 열매로 한다.

저온수 방식

저온수 방식은 100℃이하의 온수를 열매로 한다. 대기압에서의 물의 포화온도는 100℃이므로 저온수식에서는 설비의 최고부인 팽창탱크를 대기에 개방한채 온수를 직접 난방에 사용할 수 있고 고온수식이나 증기난방에 비하여 취급이 간단하고 안전하며 또한 쾌적한 난방감이 얻어지므로 주택, 일반건물, 소규모 아파트단지 등에 널리 쓰이고 있다.

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