하나의 열원, 두 개의 터미널: 바닥 난방이 따뜻해지지 않는 이유는 무엇입니까?
공기 대 물 히트펌프가 정상적으로 작동하고 있습니다. 나가는 물의 온도가 정확합니다. 순환 펌프가 작동하고 있으며 바닥 난방 루프에 공기가 갇힌 것이 눈에 띄지 않습니다.
그러나 일부 객실은 여전히 충분히 따뜻해지지 않습니다.
다음에는 무엇을 확인해야 할까요?
많은 프로젝트에서 문제는 히트펌프 자체가 아닙니다. 그것은바닥 난방 배관 설계 및 유압 레이아웃.
잘못된 파이프 직경, 지나치게 긴 루프, 하나의 매니폴드에 연결된 너무 많은 회로, 열악한 매니폴드 위치, 부적절한 파이프 간격 또는 불필요한 혼합 배열은 모두 유압 저항을 증가시키고 열 분포를 감소시킬 수 있습니다.
그 결과 일반적인 현장 불만 사항이 발생했습니다.
“히트펌프는 작동하고 있는데 바닥난방이 아직 따뜻하지 않아요.”
우리의 3부에서는하나의 열원, 두 개의 터미널문제 해결 시리즈에서는 배관 설계가 물 흐름, 압력 강하 및 열 출력에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 엔지니어가 열 펌프를 비난하기 전에 확인해야 할 사항에 대해 설명합니다.
바닥 난방은 순환수식 터미널 시스템입니다.
히트펌프는 실내를 직접 가열하지 않습니다. 대신 열은 여러 단계를 거쳐 이동해야 합니다.
히트펌프 → 온수 → 주 배관 → 매니폴드 → UFH 루프 → 바닥 → 실내
유압 설계가 열악한 경우 히트펌프는 충분한 열에너지를 생산할 수 있지만 시스템은 해당 에너지를 효과적으로 분배할 수 없습니다.
이는 다음을 의미합니다.
좋은 히트 펌프 + 열악한 유압 설계 = 열악한 난방 성능
이는 공기 대 물 히트펌프 엔지니어링에서 가장 중요한 원리 중 하나입니다.
가장 흔한 설계 실수 중 하나는 개별 바닥 난방 루프를 너무 길게 만드는 것입니다.
파이프 길이가 길어질수록 유압 저항도 증가합니다.
저항이 높다는 것은 순환 펌프가 필요한 유량을 유지하기 위해 더 많은 차압이 필요하다는 것을 의미합니다.
펌프가 해당 저항을 극복할 수 없는 경우:
더 긴 루프 → 더 높은 압력 강하 → 더 낮은 흐름 → 더 낮은 열 전달
결국 방은 설계 온도에 도달하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다.
30~40m² 규모의 넓은 거실을 상상해 보세요.
설치자는 적절하게 설계된 두 개의 루프로 나누는 대신 매우 긴 루프 하나로 방 전체를 덮으려고 합니다.
그 결과 150~190미터에 접근하는 서킷이 될 수 있습니다.
이는 설치 중에 더 간단해 보일 수 있지만 유압적으로는 문제가 될 수 있습니다.
루프의 시작 부분에는 상대적으로 따뜻한 물이 공급되는 반면, 흐름 저항은 과도해지고 온도는 회로를 따라 점진적으로 떨어집니다.
따라서 바닥의 맨 끝 부분은 유용한 열을 훨씬 적게 받을 수 있습니다.
다음에 따라 달라지므로 모든 프로젝트에 적용할 수 있는 보편적인 최대 루프 길이는 없습니다.
파이프 직경;
파이프 재료;
필요한 흐름;
디자인 ΔT;
열부하;
펌프 헤드;
매니폴드 압력 강하;
피팅 및 밸브;
설치 방법.
그러나 약 16~20mm 파이프를 사용하는 일반적인 주거용 UFH 시스템의 경우 개별 루프는 대략적으로 대략적으로 설계됩니다.60~100m 범위, 주변과 함께80~100m 실용설계 대상으로 자주 사용.
엔지니어는 단일 숫자를 절대적인 규칙으로 취급하는 대신 다음을 계산해야 합니다.압력 강하 및 필요한 유량각 회로마다.
엔지니어링 원리는 숫자보다 더 중요합니다.
단순히 회로 수를 줄이기 위해 하나의 루프를 지나치게 길게 만들지 마십시오.
대형 공간은 일반적으로 수력학적으로 관리할 수 있는 여러 개의 루프로 나누어야 합니다.
파이프 직경은 또 다른 중요한 요소입니다.
동일한 물 흐름에 대해 더 작은 내부 직경은 더 높은 물 속도와 훨씬 더 높은 압력 손실을 생성합니다.
이는 다음에 영향을 미칩니다.
순환 펌프 선택;
루프 흐름;
다양한 밸런싱;
소음;
열 분포.
일반적인 UFH 파이프 크기는 시장 및 응용 분야에 따라 다릅니다.16mm 및 20mm널리 접하게 됩니다.
더 큰 상업용 또는 특수 시스템은 다른 차원을 사용할 수 있습니다.
그러나 결코 습관적으로만 파이프 크기를 선택해서는 안 됩니다.
다음과 함께 조정되어야 합니다.
루프 길이 + 필요한 유량 + 압력 강하 + 열 부하
UFH 시스템의 흐름이 충분하지 않은 경우 일반적인 반응은 다음과 같습니다.
“더 큰 순환펌프를 설치하자.”
때로는 이것이 도움이 되지만 열악한 유압 설계를 수정하지는 않습니다.
루프가 너무 길거나 파이프 직경이 부적절할 경우 더 큰 펌프로 인해 다음이 발생할 수 있습니다.
과도한 차압;
더 높은 펌핑 에너지;
소음;
어려운 균형;
더 짧은 회로에서 과도한 속도;
제어 밸브 문제.
올바른 엔지니어링 순서는 다음과 같습니다.
열 수요 계산 → 필요한 유량 결정 → 배관 설계 → 압력 강하 계산 → 펌프 선택
아니다:
배관을 먼저 설치 → 유량 불량 발견 → 더 큰 펌프 설치
수성 난방 시스템의 경우 열 출력과 물 흐름 간의 관계는 대략 다음과 같이 표현될 수 있습니다.
어디:
큐= 난방 용량(kW)
다섯= 물 흐름(m³/h)
ΔT= 공급-환수 온도 차이(K)
그러므로:
예를 들어 UFH 구역에 5kW가 필요하고 5K 온도 차이에 맞게 설계된 경우:
필요한 흐름이 알려지면 엔지니어는 다음을 평가할 수 있습니다.
파이프 직경;
물 속도;
회로 길이;
다양한 크기;
펌프 헤드.
이는 바닥 면적만을 기준으로 구성 요소를 선택하는 것보다 훨씬 더 안정적입니다.
UFH 매니폴드는 개별 루프의 길이가 합리적으로 균형을 이룰 수 있도록 위치해야 합니다.
건물의 한쪽 끝에 매니폴드가 설치된 큰 집을 생각해 보십시오.
근처 방에는 다음이 필요할 수 있습니다.
50m 루프
먼 방에는 다음이 필요할 수 있습니다.
110m 루프
이제 두 회로 모두 동일한 매니폴드와 순환 펌프에 연결됩니다.
그들의 수압 저항은 매우 다릅니다.
적절한 균형이 없으면 물은 자연스럽게 저항이 낮은 회로를 선호합니다.
결과는 다음과 같습니다.
짧은 루프 → 너무 많은 흐름
긴 루프 → 유량이 너무 적음
가까운 방 → 너무 따뜻함
먼 방 → 너무 추움
이것은 전형적인 수력학적 불균형입니다.
가능하다면 매니폴드를 해당 구역의 중심에 합리적으로 가깝게 위치시키십시오.
이는 다음을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
불필요한 파이프 길이;
루프 길이 사이의 큰 차이;
압력 강하 불균형;
과도한 데드 파이프;
시운전 어려움.
대형 주택이나 다층 건물의 경우 여러 개의 매니폴드를 사용하는 것이 모든 루프를 한 위치로 되돌리는 것보다 더 나을 수 있습니다.
예를 들어:
히트펌프/버퍼탱크
↓
주요 유통
↙︎ ↘︎
매니폴드 A 매니폴드 B
↓
더 짧고 균형이 잘 잡힌 UFH 루프
이는 종종 건물 전체에 서비스를 제공하는 하나의 대형 매니폴드보다 수력학적으로 더 우수합니다.
매니폴드 용량은 다음에 따라 달라지므로 보편적인 숫자는 없습니다.
흐름 요구 사항;
매니폴드 직경;
가지 크기;
펌프 용량;
프로젝트 규모;
통제 전략.
그러나 회로가 많은 매우 큰 매니폴드는 신중하게 검토해야 합니다.
많은 주거용 프로젝트의 경우 대략적으로 사용되는 매니폴드5~8개의 루프더 큰 매니폴드가 상업적으로 이용 가능하고 올바르게 설계되면 완전히 적합할 수 있지만 설치, 균형 조정 및 유지 관리가 편리할 수 있습니다.
중요한 점은 임의의 루프 제한을 부과하지 않는 것입니다.
올바른 질문은 다음과 같습니다.
매니폴드는 허용 가능한 압력 강하와 제어 가능성을 유지하면서 모든 루프에 필요한 흐름을 분배할 수 있습니까?
그것이 공학적 기준이다.
또 다른 실수는 건물 전체에 동일한 UFH 파이프 간격을 설치하는 것입니다.
서로 다른 방의 열 손실이 반드시 동일할 필요는 없습니다.
다음을 갖춘 방:
대형 유약;
외벽;
단열 불량;
북부 노출;
높은 침투력;
작은 창문이 있는 내부 공간보다 더 많은 바닥 열 출력이 필요할 수 있습니다.
따라서 구역 열부하에 따라 배관 간격을 변경해야 할 수도 있습니다.
예를 들어, 큰 창 근처의 주변 구역은 내부 구역보다 더 가까운 파이프 간격이 필요할 수 있습니다.
올바른 순서는 다음과 같습니다.
방 열 손실 계산 → 필요한 바닥 출력 결정 → 수온 선택 → 파이프 간격 결정
단순히:
모든 곳에서 동일한 간격을 사용하십시오.
이 점은 종종 간과됩니다.
기존 건물을 보일러에서 히트펌프로 전환할 때 엔지니어는 때때로 장비에만 전적으로 집중합니다.
그러나 건물에 다음이 있는 경우:
단열되지 않은 벽;
지붕 단열 불량;
단일 유약;
상당한 공기 누출;
열교;
난방부하가 예상보다 훨씬 높을 수 있습니다.
이 경우 바닥이 "난방되지 않는다"는 것이 문제가 아닐 수도 있습니다.
바닥은 실제로 지속적으로 열을 전달하는 반면 건물은 거의 빠르게 열을 잃습니다.
기본 열 균형은 다음과 같습니다.
다음의 경우에만:
설계 조건에 따라 UFH가 5kW를 제공하고 실내에서 7kW가 손실되면 시스템 실행 시간에 관계없이 실내는 목표 온도에 도달할 수 없습니다.
창은 난방 부하 계산에 특히 중요합니다.
두 개의 동일한 방이 다음을 사용하는 경우 난방 요구 사항이 매우 다를 수 있습니다.
현대식 이중 또는 삼중 유리;
다른 하나는 다음을 사용합니다.
오래된 단일 창유리.
창 크기도 중요합니다.
대형 유리 외관이 있는 방은 작은 창문이 하나만 있는 같은 바닥 면적의 방보다 훨씬 더 많은 열이 필요할 수 있습니다.
이것이 바로 UFH 설계가 다음에만 기초해서는 안 되는 이유입니다:
“집 전체에 대해 평방미터당 X와트입니다.”
방별 열 손실 계산이 훨씬 더 안정적입니다.
건물 방향도 난방 수요에 영향을 미칠 수 있습니다.
기후와 태양 노출에 따라 서로 다른 방향을 향한 방은 열 손실 및 태양열 획득 특성이 다를 수 있습니다.
주변 공간, 코너 공간 및 넓은 외부 벽면이 있는 공간은 일반적으로 내부 공간보다 더 까다롭습니다.
따라서 설계자는 다음을 조정해야 할 수 있습니다.
파이프 간격;
루프 흐름;
지대 설정;
제어;
바닥 출력.
좋은 UFH 디자인은객실별, 단순히 건물 전체가 아닙니다.
이것은 또 다른 중요한 디자인 질문입니다.
기존 보일러 시스템은 다음 위치에서 물을 생산할 수 있습니다.
70~80°C
바닥 난방에는 일반적으로 훨씬 낮은 온도가 필요합니다.
따라서 공급 온도를 낮추기 위해 일반적으로 혼합 밸브가 사용됩니다.
그러나 인버터 공기 대 물 열 펌프는 일반적으로 출구 수온을 직접 제어할 수 있습니다.
예를 들어 다음을 제공할 수 있습니다.
30°C, 35°C, 40°C 또는 45°C
시스템 수요와 디자인에 따라.
히트 펌프가 하나의 공통 온도에서 저온 UFH만 제공하는 경우 많은 시스템에서 추가 혼합 스테이션이 불필요할 수 있습니다.
이것은~ 아니다즉, 혼합 밸브는 히트 펌프와 함께 사용되지 않습니다.
터미널마다 다른 수온이 필요한 경우에는 여전히 필요할 수 있습니다.
예를 들어:
라디에이터: 45~50°C
UFH: 30~35°C
이 경우 히트펌프가 더 높은 온도의 터미널에 필요한 온도에서 작동하는 동안 UFH 공급 온도를 낮추기 위해 혼합 회로가 필요할 수 있습니다.
마찬가지로 단일 소스, 2단자 시스템은 설계에 따라 유압식 온도 분리가 필요할 수 있습니다.
그러므로:
단지 "UFH에는 항상 하나가 필요하다"는 이유만으로 혼합 밸브를 설치하지 마십시오.
먼저 시스템에 실제로 다른 수온 수준이 필요한지 확인하십시오.
일반적인 엔지니어링 원리는 다음과 같습니다.
필요한 모든 구성 요소를 사용하되 명확한 유압 또는 제어 기능이 없는 구성 요소는 피하십시오.
모든 추가 구성요소는 다음을 생성합니다.
추가 압력 강하;
추가 제어 로직;
또 다른 잠재적 실패 지점;
추가 설치 비용;
추가 시운전 작업.
예를 들어, 잘못 선택되거나 잘못 조정된 혼합 밸브로 인해 히트 펌프가 충분한 열을 생성하는 경우에도 UFH 공급 온도가 너무 낮게 유지될 수 있습니다.
결과는 다음과 같습니다.
열 펌프 = 40°C
↓
잘못된 혼합
↓
UFH 공급 = 28°C
↓
바닥 출력이 부족함
그러면 설치자는 열 펌프를 잘못 비난할 수 있습니다.
하나의 히트 펌프가 팬 코일과 바닥 난방을 모두 제공하는 경우 두 터미널의 요구 사항이 다를 수 있습니다.
일반적으로 다음이 필요합니다.
상대적으로 높은 난방수 온도;
더 빠른 응답;
흐름 특성이 다릅니다.
일반적으로 다음이 필요합니다.
더 낮은 수온;
안정적인 연속 흐름;
느린 응답;
조심스러운 유압 균형.
따라서 좋은 디자인에는 다음이 필요할 수 있습니다.
히트펌프
↓
버퍼 탱크 / 유압 분리
↓
2차 유통
↙︎ ↘︎
팬 코일 회로 UFH 서킷
그런 다음 각 회로는 자체에 따라 설계될 수 있습니다.
필요한 흐름;
펌프 헤드;
온도;
통제 전략.
순환 펌프를 선택할 때 엔지니어는 단순히 모든 UFH 루프의 압력 강하를 합산해서는 안 됩니다.
루프는 일반적으로 병렬로 연결되므로 펌프는 다음을 제공해야 합니다.
그만큼결합된 디자인 흐름모든 작동 회로의
머리로는 충분하다가장 유압적으로 까다로운 회로게다가 일반적인 배관 및 구성 요소.
이 구별이 중요합니다.
예를 들어, 6개의 UFH 루프가 동시에 작동하면 유속이 합쳐집니다.
그러나 루프가 평행하기 때문에 개별적인 압력 강하는 단순히 추가되지 않습니다.
따라서 펌프 선택 시 시스템 곡선을 올바르게 고려해야 합니다.
잘 설계된 UFH 시스템이라도 여전히 시운전이 필요합니다.
5개의 회로에 서로 다른 압력 손실이 있다고 가정합니다.
균형을 맞추지 않으면 물은 가장 쉬운 경로를 따릅니다.
가장 짧은 루프는 너무 많은 흐름을 받는 반면 가장 긴 루프는 너무 적은 흐름을 받을 수 있습니다.
매니폴드 유량계와 밸런싱 밸브를 통해 엔지니어는 설계 요구 사항에 따라 각 회로를 설정할 수 있습니다.
예를 들어:
| 고리 | 설계 흐름 |
|---|---|
| 거실 1 | 1.8L/분 |
| 거실 2 | 1.7L/분 |
| 침실 1 | 1.2L/분 |
| 침실 2 | 1.1L/분 |
| 화장실 | 0.8L/분 |
이 숫자는 단지 예시일 뿐입니다. 정확한 값은 실제 실내 열 부하 및 루프 설계에서 나와야 합니다.
중요한 점은 다음과 같습니다.
동일한 흐름이 항상 올바른 흐름은 아닙니다.
각 루프는 실제로 필요한 흐름을 받아야 합니다.
히트펌프는 제대로 작동하지만 특정 방이 계속 차갑게 유지되는 경우 체계적인 프로세스를 사용하세요.
UFH 시스템이 물리적으로 난방 부하를 감당할 수 있는지 확인합니다.
지나치게 긴 회로를 식별합니다.
파이프 치수가 필요한 유량 및 압력 강하와 일치하는지 확인하십시오.
잘못된 위치 지정으로 인한 루프 길이의 큰 차이를 찾아보세요.
실제 유량과 설계값을 비교하십시오.
고부하 영역의 바닥 출력이 충분한지 확인합니다.
펌프가 중요한 회로 저항을 극복할 수 있는지 확인하십시오.
짧은 루프가 긴 루프의 흐름을 방해하지 않는지 확인하세요.
실제로 필요한지, 설정이 올바른지 확인하세요.
창문, 벽, 지붕 및 침투를 무시하지 마십시오.
| 징후 | 가능한 설계 원인 | 확인해야 할 사항 |
|---|---|---|
| 먼 방은 차갑게 유지됩니다. | 과도한 루프 길이 | 루프 길이 및 압력 강하 |
| 짧은 루프는 뜨겁고, 긴 루프는 차갑습니다. | 수압 불균형 | 매니폴드 밸런싱 |
| 모든 UFH 루프는 유량이 낮습니다. | 메인 파이프/펌프 소형 | 주요 흐름 및 펌프 헤드 |
| 큰 방 하나는 춥다 | 루프가 너무 적음 | 열부하 및 회로 레이아웃 |
| 주변 지역은 차갑게 느껴짐 | 파이프 간격이 너무 넓음 | 구역 열 손실 계산 |
| 히트펌프 출구는 뜨겁고, UFH 공급은 차갑다. | 혼합 문제 | 혼합 밸브/제어 |
| 펌프는 지속적으로 최대로 작동합니다. | 과도한 저항 | 파이프 크기 및 시스템 곡선 |
| 오래된 건물이 설정값에 도달할 수 없음 | 높은 건물 열 손실 | 단열재 및 창문 |
| 팬 코일은 작동하지만 UFH는 제대로 작동하지 않습니다. | UFH 유압 문제 | 2차 회로 설계 |
히트 펌프가 올바른 수온을 생성하는 경우 문제는 UFH 흐름 부족, 루프 길이 초과, 균형 불량, 공기 갇힘, 잘못된 파이프 간격, 매니폴드 레이아웃 또는 높은 건물 열 손실과 관련될 수 있습니다.
예. 과도한 루프 길이는 압력 강하를 증가시키고 물 흐름을 감소시킬 수 있습니다. 허용 가능한 최대값은 파이프 크기, 필요한 유량, 설계 ΔT 및 펌프 헤드에 따라 다릅니다.
보편적으로는 아닙니다. 약 80~100m는 많은 주거용 시스템의 일반적인 실제 설계 범위이지만 실제 한계는 수력학 계산을 통해 결정해야 합니다.
아니요. 정확히 동일할 필요는 없지만 차이가 너무 크면 균형을 맞추는 것이 더 어려워집니다. 각 루프는 실내 열 부하에 맞게 설계한 다음 유압식으로 균형을 맞춰야 합니다.
항상 그런 것은 아닙니다. 히트펌프가 요구되는 저수온에서 UFH를 직접 공급하는 경우 별도의 믹싱밸브가 필요하지 않을 수도 있습니다. 혼합 온도 시스템에는 여전히 하나가 필요할 수 있습니다.
반드시 그런 것은 아닙니다. 더 큰 펌프는 유량을 증가시킬 수 있지만 과도한 루프 길이, 잘못된 파이프 크기, 열악한 매니폴드 레이아웃 또는 부적절한 바닥 출력을 수정할 수 없습니다.
이는 일반적으로 유압 불균형, 다양한 루프 길이, 불충분한 흐름, 잘못된 파이프 간격 또는 다양한 실내 열 손실을 나타냅니다.
바닥난방이 따뜻해지지 않을 때, 히트펌프만 바라보지 마세요.
성공적인 순환수식 가열 시스템은 전체 체인에 달려 있습니다.
건물 열부하
↓
필요한 열 출력
↓
필요한 물 흐름
↓
파이프 직경 및 루프 길이
↓
매니폴드 레이아웃
↓
펌프 헤드
↓
유압 밸런싱
↓
바닥 열 전달
↓
실내의 편안함
이러한 단계 중 하나라도 잘못 설계되면 고성능 히트펌프라도 제대로 작동하지 않는 것처럼 보일 수 있습니다.
이는 공기 대 물 열 펌프 엔지니어링에서 가장 중요한 교훈 중 하나로 이어집니다.
히트펌프는 열을 생산합니다. 유압 시스템은 열이 실내에 도달하는지 여부를 결정합니다.
1부 - 최초 시운전 또는 장기 정지
2부 - 바닥 난방 파이프에 공기가 갇히게 됨
3부 - 잘못된 배관 설계 및 레이아웃
우리는 공기 대 물 히트펌프 시스템에서 바닥 난방 성능이 부족한 보다 실제적인 원인을 조사함으로써 이 시리즈를 계속할 것입니다.
~에에코히트 펌프, 우리는 우수한 시스템 성능이 COP, 압축기 기술 또는 열 펌프 용량뿐만 아니라올바른 시스템 설계, 유압 엔지니어링, 설치 및 시운전.
또한 HVAC 엔지니어, 설치자 및 열 펌프 전문가가 이러한 기술 토론을 검토하고 개선할 수 있는 사항을 지적하고 현장 경험을 공유하는 것을 환영합니다.
더 많은 공기 대 물 열 펌프 엔지니어링 지식 및 응용 솔루션을 보려면:
하나의 열원, 두 개의 터미널: 바닥 난방이 따뜻해지지 않는 이유는 무엇입니까?
공기 대 물 히트펌프가 정상적으로 작동하고 있습니다. 나가는 물의 온도가 정확합니다. 순환 펌프가 작동하고 있으며 바닥 난방 루프에 공기가 갇힌 것이 눈에 띄지 않습니다.
그러나 일부 객실은 여전히 충분히 따뜻해지지 않습니다.
다음에는 무엇을 확인해야 할까요?
많은 프로젝트에서 문제는 히트펌프 자체가 아닙니다. 그것은바닥 난방 배관 설계 및 유압 레이아웃.
잘못된 파이프 직경, 지나치게 긴 루프, 하나의 매니폴드에 연결된 너무 많은 회로, 열악한 매니폴드 위치, 부적절한 파이프 간격 또는 불필요한 혼합 배열은 모두 유압 저항을 증가시키고 열 분포를 감소시킬 수 있습니다.
그 결과 일반적인 현장 불만 사항이 발생했습니다.
“히트펌프는 작동하고 있는데 바닥난방이 아직 따뜻하지 않아요.”
우리의 3부에서는하나의 열원, 두 개의 터미널문제 해결 시리즈에서는 배관 설계가 물 흐름, 압력 강하 및 열 출력에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 엔지니어가 열 펌프를 비난하기 전에 확인해야 할 사항에 대해 설명합니다.
바닥 난방은 순환수식 터미널 시스템입니다.
히트펌프는 실내를 직접 가열하지 않습니다. 대신 열은 여러 단계를 거쳐 이동해야 합니다.
히트펌프 → 온수 → 주 배관 → 매니폴드 → UFH 루프 → 바닥 → 실내
유압 설계가 열악한 경우 히트펌프는 충분한 열에너지를 생산할 수 있지만 시스템은 해당 에너지를 효과적으로 분배할 수 없습니다.
이는 다음을 의미합니다.
좋은 히트 펌프 + 열악한 유압 설계 = 열악한 난방 성능
이는 공기 대 물 히트펌프 엔지니어링에서 가장 중요한 원리 중 하나입니다.
가장 흔한 설계 실수 중 하나는 개별 바닥 난방 루프를 너무 길게 만드는 것입니다.
파이프 길이가 길어질수록 유압 저항도 증가합니다.
저항이 높다는 것은 순환 펌프가 필요한 유량을 유지하기 위해 더 많은 차압이 필요하다는 것을 의미합니다.
펌프가 해당 저항을 극복할 수 없는 경우:
더 긴 루프 → 더 높은 압력 강하 → 더 낮은 흐름 → 더 낮은 열 전달
결국 방은 설계 온도에 도달하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다.
30~40m² 규모의 넓은 거실을 상상해 보세요.
설치자는 적절하게 설계된 두 개의 루프로 나누는 대신 매우 긴 루프 하나로 방 전체를 덮으려고 합니다.
그 결과 150~190미터에 접근하는 서킷이 될 수 있습니다.
이는 설치 중에 더 간단해 보일 수 있지만 유압적으로는 문제가 될 수 있습니다.
루프의 시작 부분에는 상대적으로 따뜻한 물이 공급되는 반면, 흐름 저항은 과도해지고 온도는 회로를 따라 점진적으로 떨어집니다.
따라서 바닥의 맨 끝 부분은 유용한 열을 훨씬 적게 받을 수 있습니다.
다음에 따라 달라지므로 모든 프로젝트에 적용할 수 있는 보편적인 최대 루프 길이는 없습니다.
파이프 직경;
파이프 재료;
필요한 흐름;
디자인 ΔT;
열부하;
펌프 헤드;
매니폴드 압력 강하;
피팅 및 밸브;
설치 방법.
그러나 약 16~20mm 파이프를 사용하는 일반적인 주거용 UFH 시스템의 경우 개별 루프는 대략적으로 대략적으로 설계됩니다.60~100m 범위, 주변과 함께80~100m 실용설계 대상으로 자주 사용.
엔지니어는 단일 숫자를 절대적인 규칙으로 취급하는 대신 다음을 계산해야 합니다.압력 강하 및 필요한 유량각 회로마다.
엔지니어링 원리는 숫자보다 더 중요합니다.
단순히 회로 수를 줄이기 위해 하나의 루프를 지나치게 길게 만들지 마십시오.
대형 공간은 일반적으로 수력학적으로 관리할 수 있는 여러 개의 루프로 나누어야 합니다.
파이프 직경은 또 다른 중요한 요소입니다.
동일한 물 흐름에 대해 더 작은 내부 직경은 더 높은 물 속도와 훨씬 더 높은 압력 손실을 생성합니다.
이는 다음에 영향을 미칩니다.
순환 펌프 선택;
루프 흐름;
다양한 밸런싱;
소음;
열 분포.
일반적인 UFH 파이프 크기는 시장 및 응용 분야에 따라 다릅니다.16mm 및 20mm널리 접하게 됩니다.
더 큰 상업용 또는 특수 시스템은 다른 차원을 사용할 수 있습니다.
그러나 결코 습관적으로만 파이프 크기를 선택해서는 안 됩니다.
다음과 함께 조정되어야 합니다.
루프 길이 + 필요한 유량 + 압력 강하 + 열 부하
UFH 시스템의 흐름이 충분하지 않은 경우 일반적인 반응은 다음과 같습니다.
“더 큰 순환펌프를 설치하자.”
때로는 이것이 도움이 되지만 열악한 유압 설계를 수정하지는 않습니다.
루프가 너무 길거나 파이프 직경이 부적절할 경우 더 큰 펌프로 인해 다음이 발생할 수 있습니다.
과도한 차압;
더 높은 펌핑 에너지;
소음;
어려운 균형;
더 짧은 회로에서 과도한 속도;
제어 밸브 문제.
올바른 엔지니어링 순서는 다음과 같습니다.
열 수요 계산 → 필요한 유량 결정 → 배관 설계 → 압력 강하 계산 → 펌프 선택
아니다:
배관을 먼저 설치 → 유량 불량 발견 → 더 큰 펌프 설치
수성 난방 시스템의 경우 열 출력과 물 흐름 간의 관계는 대략 다음과 같이 표현될 수 있습니다.
어디:
큐= 난방 용량(kW)
다섯= 물 흐름(m³/h)
ΔT= 공급-환수 온도 차이(K)
그러므로:
예를 들어 UFH 구역에 5kW가 필요하고 5K 온도 차이에 맞게 설계된 경우:
필요한 흐름이 알려지면 엔지니어는 다음을 평가할 수 있습니다.
파이프 직경;
물 속도;
회로 길이;
다양한 크기;
펌프 헤드.
이는 바닥 면적만을 기준으로 구성 요소를 선택하는 것보다 훨씬 더 안정적입니다.
UFH 매니폴드는 개별 루프의 길이가 합리적으로 균형을 이룰 수 있도록 위치해야 합니다.
건물의 한쪽 끝에 매니폴드가 설치된 큰 집을 생각해 보십시오.
근처 방에는 다음이 필요할 수 있습니다.
50m 루프
먼 방에는 다음이 필요할 수 있습니다.
110m 루프
이제 두 회로 모두 동일한 매니폴드와 순환 펌프에 연결됩니다.
그들의 수압 저항은 매우 다릅니다.
적절한 균형이 없으면 물은 자연스럽게 저항이 낮은 회로를 선호합니다.
결과는 다음과 같습니다.
짧은 루프 → 너무 많은 흐름
긴 루프 → 유량이 너무 적음
가까운 방 → 너무 따뜻함
먼 방 → 너무 추움
이것은 전형적인 수력학적 불균형입니다.
가능하다면 매니폴드를 해당 구역의 중심에 합리적으로 가깝게 위치시키십시오.
이는 다음을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
불필요한 파이프 길이;
루프 길이 사이의 큰 차이;
압력 강하 불균형;
과도한 데드 파이프;
시운전 어려움.
대형 주택이나 다층 건물의 경우 여러 개의 매니폴드를 사용하는 것이 모든 루프를 한 위치로 되돌리는 것보다 더 나을 수 있습니다.
예를 들어:
히트펌프/버퍼탱크
↓
주요 유통
↙︎ ↘︎
매니폴드 A 매니폴드 B
↓
더 짧고 균형이 잘 잡힌 UFH 루프
이는 종종 건물 전체에 서비스를 제공하는 하나의 대형 매니폴드보다 수력학적으로 더 우수합니다.
매니폴드 용량은 다음에 따라 달라지므로 보편적인 숫자는 없습니다.
흐름 요구 사항;
매니폴드 직경;
가지 크기;
펌프 용량;
프로젝트 규모;
통제 전략.
그러나 회로가 많은 매우 큰 매니폴드는 신중하게 검토해야 합니다.
많은 주거용 프로젝트의 경우 대략적으로 사용되는 매니폴드5~8개의 루프더 큰 매니폴드가 상업적으로 이용 가능하고 올바르게 설계되면 완전히 적합할 수 있지만 설치, 균형 조정 및 유지 관리가 편리할 수 있습니다.
중요한 점은 임의의 루프 제한을 부과하지 않는 것입니다.
올바른 질문은 다음과 같습니다.
매니폴드는 허용 가능한 압력 강하와 제어 가능성을 유지하면서 모든 루프에 필요한 흐름을 분배할 수 있습니까?
그것이 공학적 기준이다.
또 다른 실수는 건물 전체에 동일한 UFH 파이프 간격을 설치하는 것입니다.
서로 다른 방의 열 손실이 반드시 동일할 필요는 없습니다.
다음을 갖춘 방:
대형 유약;
외벽;
단열 불량;
북부 노출;
높은 침투력;
작은 창문이 있는 내부 공간보다 더 많은 바닥 열 출력이 필요할 수 있습니다.
따라서 구역 열부하에 따라 배관 간격을 변경해야 할 수도 있습니다.
예를 들어, 큰 창 근처의 주변 구역은 내부 구역보다 더 가까운 파이프 간격이 필요할 수 있습니다.
올바른 순서는 다음과 같습니다.
방 열 손실 계산 → 필요한 바닥 출력 결정 → 수온 선택 → 파이프 간격 결정
단순히:
모든 곳에서 동일한 간격을 사용하십시오.
이 점은 종종 간과됩니다.
기존 건물을 보일러에서 히트펌프로 전환할 때 엔지니어는 때때로 장비에만 전적으로 집중합니다.
그러나 건물에 다음이 있는 경우:
단열되지 않은 벽;
지붕 단열 불량;
단일 유약;
상당한 공기 누출;
열교;
난방부하가 예상보다 훨씬 높을 수 있습니다.
이 경우 바닥이 "난방되지 않는다"는 것이 문제가 아닐 수도 있습니다.
바닥은 실제로 지속적으로 열을 전달하는 반면 건물은 거의 빠르게 열을 잃습니다.
기본 열 균형은 다음과 같습니다.
다음의 경우에만:
설계 조건에 따라 UFH가 5kW를 제공하고 실내에서 7kW가 손실되면 시스템 실행 시간에 관계없이 실내는 목표 온도에 도달할 수 없습니다.
창은 난방 부하 계산에 특히 중요합니다.
두 개의 동일한 방이 다음을 사용하는 경우 난방 요구 사항이 매우 다를 수 있습니다.
현대식 이중 또는 삼중 유리;
다른 하나는 다음을 사용합니다.
오래된 단일 창유리.
창 크기도 중요합니다.
대형 유리 외관이 있는 방은 작은 창문이 하나만 있는 같은 바닥 면적의 방보다 훨씬 더 많은 열이 필요할 수 있습니다.
이것이 바로 UFH 설계가 다음에만 기초해서는 안 되는 이유입니다:
“집 전체에 대해 평방미터당 X와트입니다.”
방별 열 손실 계산이 훨씬 더 안정적입니다.
건물 방향도 난방 수요에 영향을 미칠 수 있습니다.
기후와 태양 노출에 따라 서로 다른 방향을 향한 방은 열 손실 및 태양열 획득 특성이 다를 수 있습니다.
주변 공간, 코너 공간 및 넓은 외부 벽면이 있는 공간은 일반적으로 내부 공간보다 더 까다롭습니다.
따라서 설계자는 다음을 조정해야 할 수 있습니다.
파이프 간격;
루프 흐름;
지대 설정;
제어;
바닥 출력.
좋은 UFH 디자인은객실별, 단순히 건물 전체가 아닙니다.
이것은 또 다른 중요한 디자인 질문입니다.
기존 보일러 시스템은 다음 위치에서 물을 생산할 수 있습니다.
70~80°C
바닥 난방에는 일반적으로 훨씬 낮은 온도가 필요합니다.
따라서 공급 온도를 낮추기 위해 일반적으로 혼합 밸브가 사용됩니다.
그러나 인버터 공기 대 물 열 펌프는 일반적으로 출구 수온을 직접 제어할 수 있습니다.
예를 들어 다음을 제공할 수 있습니다.
30°C, 35°C, 40°C 또는 45°C
시스템 수요와 디자인에 따라.
히트 펌프가 하나의 공통 온도에서 저온 UFH만 제공하는 경우 많은 시스템에서 추가 혼합 스테이션이 불필요할 수 있습니다.
이것은~ 아니다즉, 혼합 밸브는 히트 펌프와 함께 사용되지 않습니다.
터미널마다 다른 수온이 필요한 경우에는 여전히 필요할 수 있습니다.
예를 들어:
라디에이터: 45~50°C
UFH: 30~35°C
이 경우 히트펌프가 더 높은 온도의 터미널에 필요한 온도에서 작동하는 동안 UFH 공급 온도를 낮추기 위해 혼합 회로가 필요할 수 있습니다.
마찬가지로 단일 소스, 2단자 시스템은 설계에 따라 유압식 온도 분리가 필요할 수 있습니다.
그러므로:
단지 "UFH에는 항상 하나가 필요하다"는 이유만으로 혼합 밸브를 설치하지 마십시오.
먼저 시스템에 실제로 다른 수온 수준이 필요한지 확인하십시오.
일반적인 엔지니어링 원리는 다음과 같습니다.
필요한 모든 구성 요소를 사용하되 명확한 유압 또는 제어 기능이 없는 구성 요소는 피하십시오.
모든 추가 구성요소는 다음을 생성합니다.
추가 압력 강하;
추가 제어 로직;
또 다른 잠재적 실패 지점;
추가 설치 비용;
추가 시운전 작업.
예를 들어, 잘못 선택되거나 잘못 조정된 혼합 밸브로 인해 히트 펌프가 충분한 열을 생성하는 경우에도 UFH 공급 온도가 너무 낮게 유지될 수 있습니다.
결과는 다음과 같습니다.
열 펌프 = 40°C
↓
잘못된 혼합
↓
UFH 공급 = 28°C
↓
바닥 출력이 부족함
그러면 설치자는 열 펌프를 잘못 비난할 수 있습니다.
하나의 히트 펌프가 팬 코일과 바닥 난방을 모두 제공하는 경우 두 터미널의 요구 사항이 다를 수 있습니다.
일반적으로 다음이 필요합니다.
상대적으로 높은 난방수 온도;
더 빠른 응답;
흐름 특성이 다릅니다.
일반적으로 다음이 필요합니다.
더 낮은 수온;
안정적인 연속 흐름;
느린 응답;
조심스러운 유압 균형.
따라서 좋은 디자인에는 다음이 필요할 수 있습니다.
히트펌프
↓
버퍼 탱크 / 유압 분리
↓
2차 유통
↙︎ ↘︎
팬 코일 회로 UFH 서킷
그런 다음 각 회로는 자체에 따라 설계될 수 있습니다.
필요한 흐름;
펌프 헤드;
온도;
통제 전략.
순환 펌프를 선택할 때 엔지니어는 단순히 모든 UFH 루프의 압력 강하를 합산해서는 안 됩니다.
루프는 일반적으로 병렬로 연결되므로 펌프는 다음을 제공해야 합니다.
그만큼결합된 디자인 흐름모든 작동 회로의
머리로는 충분하다가장 유압적으로 까다로운 회로게다가 일반적인 배관 및 구성 요소.
이 구별이 중요합니다.
예를 들어, 6개의 UFH 루프가 동시에 작동하면 유속이 합쳐집니다.
그러나 루프가 평행하기 때문에 개별적인 압력 강하는 단순히 추가되지 않습니다.
따라서 펌프 선택 시 시스템 곡선을 올바르게 고려해야 합니다.
잘 설계된 UFH 시스템이라도 여전히 시운전이 필요합니다.
5개의 회로에 서로 다른 압력 손실이 있다고 가정합니다.
균형을 맞추지 않으면 물은 가장 쉬운 경로를 따릅니다.
가장 짧은 루프는 너무 많은 흐름을 받는 반면 가장 긴 루프는 너무 적은 흐름을 받을 수 있습니다.
매니폴드 유량계와 밸런싱 밸브를 통해 엔지니어는 설계 요구 사항에 따라 각 회로를 설정할 수 있습니다.
예를 들어:
| 고리 | 설계 흐름 |
|---|---|
| 거실 1 | 1.8L/분 |
| 거실 2 | 1.7L/분 |
| 침실 1 | 1.2L/분 |
| 침실 2 | 1.1L/분 |
| 화장실 | 0.8L/분 |
이 숫자는 단지 예시일 뿐입니다. 정확한 값은 실제 실내 열 부하 및 루프 설계에서 나와야 합니다.
중요한 점은 다음과 같습니다.
동일한 흐름이 항상 올바른 흐름은 아닙니다.
각 루프는 실제로 필요한 흐름을 받아야 합니다.
히트펌프는 제대로 작동하지만 특정 방이 계속 차갑게 유지되는 경우 체계적인 프로세스를 사용하세요.
UFH 시스템이 물리적으로 난방 부하를 감당할 수 있는지 확인합니다.
지나치게 긴 회로를 식별합니다.
파이프 치수가 필요한 유량 및 압력 강하와 일치하는지 확인하십시오.
잘못된 위치 지정으로 인한 루프 길이의 큰 차이를 찾아보세요.
실제 유량과 설계값을 비교하십시오.
고부하 영역의 바닥 출력이 충분한지 확인합니다.
펌프가 중요한 회로 저항을 극복할 수 있는지 확인하십시오.
짧은 루프가 긴 루프의 흐름을 방해하지 않는지 확인하세요.
실제로 필요한지, 설정이 올바른지 확인하세요.
창문, 벽, 지붕 및 침투를 무시하지 마십시오.
| 징후 | 가능한 설계 원인 | 확인해야 할 사항 |
|---|---|---|
| 먼 방은 차갑게 유지됩니다. | 과도한 루프 길이 | 루프 길이 및 압력 강하 |
| 짧은 루프는 뜨겁고, 긴 루프는 차갑습니다. | 수압 불균형 | 매니폴드 밸런싱 |
| 모든 UFH 루프는 유량이 낮습니다. | 메인 파이프/펌프 소형 | 주요 흐름 및 펌프 헤드 |
| 큰 방 하나는 춥다 | 루프가 너무 적음 | 열부하 및 회로 레이아웃 |
| 주변 지역은 차갑게 느껴짐 | 파이프 간격이 너무 넓음 | 구역 열 손실 계산 |
| 히트펌프 출구는 뜨겁고, UFH 공급은 차갑다. | 혼합 문제 | 혼합 밸브/제어 |
| 펌프는 지속적으로 최대로 작동합니다. | 과도한 저항 | 파이프 크기 및 시스템 곡선 |
| 오래된 건물이 설정값에 도달할 수 없음 | 높은 건물 열 손실 | 단열재 및 창문 |
| 팬 코일은 작동하지만 UFH는 제대로 작동하지 않습니다. | UFH 유압 문제 | 2차 회로 설계 |
히트 펌프가 올바른 수온을 생성하는 경우 문제는 UFH 흐름 부족, 루프 길이 초과, 균형 불량, 공기 갇힘, 잘못된 파이프 간격, 매니폴드 레이아웃 또는 높은 건물 열 손실과 관련될 수 있습니다.
예. 과도한 루프 길이는 압력 강하를 증가시키고 물 흐름을 감소시킬 수 있습니다. 허용 가능한 최대값은 파이프 크기, 필요한 유량, 설계 ΔT 및 펌프 헤드에 따라 다릅니다.
보편적으로는 아닙니다. 약 80~100m는 많은 주거용 시스템의 일반적인 실제 설계 범위이지만 실제 한계는 수력학 계산을 통해 결정해야 합니다.
아니요. 정확히 동일할 필요는 없지만 차이가 너무 크면 균형을 맞추는 것이 더 어려워집니다. 각 루프는 실내 열 부하에 맞게 설계한 다음 유압식으로 균형을 맞춰야 합니다.
항상 그런 것은 아닙니다. 히트펌프가 요구되는 저수온에서 UFH를 직접 공급하는 경우 별도의 믹싱밸브가 필요하지 않을 수도 있습니다. 혼합 온도 시스템에는 여전히 하나가 필요할 수 있습니다.
반드시 그런 것은 아닙니다. 더 큰 펌프는 유량을 증가시킬 수 있지만 과도한 루프 길이, 잘못된 파이프 크기, 열악한 매니폴드 레이아웃 또는 부적절한 바닥 출력을 수정할 수 없습니다.
이는 일반적으로 유압 불균형, 다양한 루프 길이, 불충분한 흐름, 잘못된 파이프 간격 또는 다양한 실내 열 손실을 나타냅니다.
바닥난방이 따뜻해지지 않을 때, 히트펌프만 바라보지 마세요.
성공적인 순환수식 가열 시스템은 전체 체인에 달려 있습니다.
건물 열부하
↓
필요한 열 출력
↓
필요한 물 흐름
↓
파이프 직경 및 루프 길이
↓
매니폴드 레이아웃
↓
펌프 헤드
↓
유압 밸런싱
↓
바닥 열 전달
↓
실내의 편안함
이러한 단계 중 하나라도 잘못 설계되면 고성능 히트펌프라도 제대로 작동하지 않는 것처럼 보일 수 있습니다.
이는 공기 대 물 열 펌프 엔지니어링에서 가장 중요한 교훈 중 하나로 이어집니다.
히트펌프는 열을 생산합니다. 유압 시스템은 열이 실내에 도달하는지 여부를 결정합니다.
1부 - 최초 시운전 또는 장기 정지
2부 - 바닥 난방 파이프에 공기가 갇히게 됨
3부 - 잘못된 배관 설계 및 레이아웃
우리는 공기 대 물 히트펌프 시스템에서 바닥 난방 성능이 부족한 보다 실제적인 원인을 조사함으로써 이 시리즈를 계속할 것입니다.
~에에코히트 펌프, 우리는 우수한 시스템 성능이 COP, 압축기 기술 또는 열 펌프 용량뿐만 아니라올바른 시스템 설계, 유압 엔지니어링, 설치 및 시운전.
또한 HVAC 엔지니어, 설치자 및 열 펌프 전문가가 이러한 기술 토론을 검토하고 개선할 수 있는 사항을 지적하고 현장 경험을 공유하는 것을 환영합니다.
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