북미시장에서 주류를 이루고 있는 바닥공조시스템의 국내 적용사례를 바탕으로 한 바닥공조시스템 이해를 높이는 발표가 진행돼 관심이 높았다.
존슨콘트롤즈코리아는 지난 21일부터 23일까지 진행된 대한설비공학회 하계학술강연회에서 ‘공조시스템’ 부문 발표에서 ‘가압식 바닥공조시스템의 국내 적용사례 분석’을 발표했다.
발표를 맡은 이강현 부장은 “실내 쾌적성과 에너지절감을 동시에 실현할 수 있는 공조시스템으로 친환경 건축물을 중심으로 바닥공조시스템을 적용하는 사례가 꾸준히 늘어나고 있다”라며 “그러나 바닥공조시스템에 대한 국내의 연구는 건물 전체 설계의 일부로 바닥공조시스템을 소개하거나 전산유체역학을 이용한 수치 해석 위주로 이뤄지고 있다”고 밝혔다.
이 부장은 이어 “이번 연구에서는 바닥공조의 본고장인 북미에서 주류를 이루고 있고 국내에서도 적용 사례가 늘어나고 있는 가압식 바닥공조시스템의 건물 용도별 대표적인 적용사례를 검토해 바닥공조시스템에 대한 이해를 높이고자 한다”며 발표배경을 설명했다.
국내에 설치된 바닥공조시스템 설치 대표사례는 바로 한국전력의 신사옥인 나주사옥이다. 한전 신사옥은 공공기관 이전사업의 하나로 추진돼 녹색인증과 플래티넘인증을 획득한 대표적인 에너지절약형 업무시설로 평가받고 있는 건물이다, 특히 2014년 완공 당시 국내 바닥공조시스템으로는 가장 넓은 면적(2만8,000m²)에 적용됐다.
본관동의 업무시설에 해당하는 저층부((4~15층)와 고층부(19~30층)에 가압식 바닥공조시스템과 천장복사패널이 적용됐다. 내주부의 현열부하는 바닥공조 및 천장복사패널에서 담당하되 외기량 도입에 따른 잠열부하는 정풍량 취출구에서 담당하고 있다.
외주부는 변풍량 취출구에서 부하를 담당하고 있으며 각 층을 상하부와 좌우로 분리한 후 중간 기계실에 공조기를 배치해 1대의 공조기가 6개 층을 좌우로 분리해 담당하도록 했다. 각 층의 바닥을 플레넘 디바이더를 이용, 좌우로 구획함으로써 바닥 플레넘을 총 4개 존으로 분리해 코어의 샤프트를 통해 공조기에서 각 존으로 급배기하도록 했다.
단위 존의 면적은 280~310m²으로 샤프트에서 각 존으로 급기 덕트를 추가해 플레넘 내에서의 이중바닥 상부와의 열교환을 통한 온도 상승을 방지했다. 정풍량 취출구는 사용자가 수동으로 토출기류의 방향과 풍량을 조정할 수 있으며 변풍량 취출구는 2개 정격풍량으로 설정온도에 맞게 자동으로 풍량을 조정해 쾌적성을 높였다.
각 존 바닥 플레넘의 압력을 12.5Pa로 일정하게 유지하도록 바닥공조전용 DDC를 통해 플레넘에 설치한 차압센서에서 압력을 센싱해 각 층별로 분기된 급기환기닥트에 설치된 풍량조절댐퍼를 비례 제어하고 있다. 내주부의 부하변동은 천장복사패널과 정풍량 취출구 필요 시 수동풍량조절에 의해 부하대응이 가능하며 외주부 변풍량 취출구의 풍량 변화에 따른 플레넘의 압력변화를 일정하게 유지하도록 제어했다.
외주부의 경우 단위 존당 창가측에 2개의 온도 조절기를 배치하고 온도조절기 1개당 4~5대의 변풍량 취출구를 그룹으로 연결해 풍량을 자동으로 조절토록 했다. 1대의 공조기가 6개 층의 존을 담당함으로써 각 존의 플레넘 압력에 따라 풍량조절댐퍼의 개도를 비례제어해 제어할 경우 샤프트 내의 압력이 변화한다. 이때 공조기 팬을 인버터 제어함으로서 샤프트 내의 압력을 일정하게 유지한다.
이 부장은 “이번 건물은 중간기계실에 6개 층을 담당하는 공조기를 배치해 직접 외기 도입이 가능해 외기 냉방을 통한 에너지절감이 가능하다”라며 “또한 가압식 바닥공조시스템에서 가장 중요한 바닥 플레넘 내부 압력을 일정하게 유지하기 위한 공조기 제어시스템과 플레넘 내의 온도를 일정하게 유지하기 위한 덕트가 추가돼 안정된 운전이 가능하다”고 밝혔다.
이 부장은 이어 “내주부에는 재실자가 토출기류와 풍량을 수동 조절할 수 있는 취출구와 외주부에는 온도조절기를 통해 자동으로 풍량이 조절되는 취출구를 선정해 쾌적성을 기대할 수 있다”고 강조했다.
이어 소개된 사례는 국립국악원 우면당 리모델링 현장이었다. 1987년 준공된 건물을 자연음향 기반 공연장으로 특화해 고품질 공연환경 조성을 위한 공사로 정숙함을 요구하는 대공간에 최적화된 바닥공조시스템이 구현됐다.
이 부장은 “업무시설사례의 경우 외기냉방이 가능한 공조기 배치와 부하특성에 맞게 취출구가 선정돼 에너지절감 가능하다”라며 “바닥공조시스템과 복사냉난방패널이 같이 설치된 경우 효과적인 연동제어에 대해서는 추가 연구가 필요하다”고 밝혔다.
이 부장은 또한 “공연장과 도서관 사례의 경우 건물의 용도에 맞는 취출구 선정으로 최상의 공조시스템이 적용됐다”라며 “도서관은 인테리어 변경 시 취출구의 이동 배치가 쉬워 유연한 재배치가 가능했다”고 설명했다.
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