간헐운전 시 바닥 복사난방시스템의 온열 쾌적감 향상을 위한 PCM 최적 삽입 위치

Abstract

본 연구는 바닥복사난방시스템에서 PCM 위치에 따른 실내 및 바닥표면 온도변화를 Mock-up 실험을 통하여 확인한 것으로 체적 8.4 m3(W : 1.75 m, D : 2.00 m, H : 2.40 m)의 Mock-up실에서 융해온도 44℃인 RT44의 n-Paraffin PCM을 사용하여 PCM 삽입 위치(온수 배관 상부, 측면, 하부)에 따라 난방 1시간 가동 후 3시간 정지 후 온도변화를 측정하였다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 온수배관 상부에 PCM을 삽입한 결과 바닥표면온도는 25.4℃에서 26.8℃까지 PCM 적용실이 평균 1.0℃ PCM 높게 나타났다. 그리고 1 Cycle 당 최고점 온도와 최저점의 온도 비교 결과 일반실 대비 온도 최고점 평균 26.6℃에서 최저점 평균 25.9℃까지의 온도차는 0.7℃로 평균 0.6℃ 낮은 온도편차가 나타났다. (2) 온수배관 측면에 PCM 삽입결과 바닥표면온도는 24.6℃, 23.5℃로 PCM 적용실이 일반실보다 1℃정도 낮게 나타났다. 그러나 1 Cycle 당 최고점 온도와 최저점의 온도 비교 결과 일반실 대비 최고점 평균 23.5℃에서 최저점 평균 22.1℃까지의 온도차는 1.3℃로 나타나 PCM 적용실이 0.2℃낮은 온도편차가 나타났다. (3) 온수배관 하부에 PCM 삽입결과 바닥표면온도는 24.5℃에서 26.2℃까지 PCM이 적용된 실이 0.3℃에서 0.5℃ 높게 나타났다. 또한, 1 Cycle 당 최고점 온도와 최저점의 온도 비교 결과 PCM 적용실이 최고점 온도 평균 26.2℃에서 최저점 온도 평균 24.9℃까지의 온도차는 1.3℃로 일반실 대비 더 낮은 온도편차가 나타났다. (4) 바닥복사난방시스템에서 난방 시 PCM 온도는 온수배관 상부(평균 29.9℃)와 하부(평균 28.6℃)에 위치할 때 가장 높게 나타났고 온수배관 측면(평균 23.9℃) 삽입 시에 가장 낮게 나타나고 있었다. (5) PCM 삽입 위치별 온도상승률 분석결과 온수배관 주위 삽입 위치 하부-측면-상부에서 하부에 PCM을 삽입하였을 시 온도가 가장 높게 나타났다. 특히, 하부삽입 시 표면온도와 실내온도 모두 일반실 대비 높게 나타났으며, 난방가동 1 Cycle 당 최고점 온도와 최저점의 온도차 또한 적게 나타나 난방가동이 정지하여도 온도저하가 크게 나타나지 않고 있었다.

따라서, 본 연구결과에서는 바닥복사난방시스템의 PCM 삽입 위치는 온수배관 하부에 삽입하는 것이 유리한 것임을 확인하였다.