지역냉난방 배관망

배관망의 정의

지역냉난방 배관망은 열원에서 만든 열을 여러 건물로 나르는 열 수송망이다.

열매체는 절연된 주배관과 분배관을 따라 건물까지 공급되고 다시 환수된다.

공급관과 환수관이 한 쌍을 이루는 순환 회로라는 점이 핵심이다.

구성요소와 흐름

구성요소는 열원 설비, 주배관, 지관·분기관, 열교환 기계실, 건물 순으로 이어진다.

열교환 기계실은 망의 열매체를 건물 측 매체와 열교환해 두 측을 분리한다.

사용 후 식은 열매체는 환수관을 따라 다시 열원으로 돌아간다.

환수 온도가 낮을수록 열원 효율이 높으므로 공급과 환수의 온도차를 관리한다.

열량 계산과 열손실

열매체가 공급관에서 열을 내주고 환수관으로 돌아갈 때 열량은 현열 변화로 계산한다.

열량 Q는 질량유량, 비열, 공급 온도와 환수 온도 차의 곱이다.

예로 배관 길이 2,000m, 단위 길이당 손실 15W/m인 온수 배관망을 보자.

손실은 30kW로 열원 출력의 3%다. 배관 길이가 두 배면 손실도 두 배가 된다.

배관 형식과 관 구성 비교

배관 형식은 관 수에 따라 2관식, 3관식, 4관식으로 나뉜다.

2관식은 한 쌍의 관으로 계절마다 냉수나 온수를 보내 설비가 단순하고 비용이 적다.

3관식은 한쪽 관을 공유해 환수관에서 냉수와 온수가 섞이며 혼합 손실이 생긴다.

4관식은 공급과 환수를 모두 분리해 혼합 손실이 없지만 설비비가 가장 높다.

수지상과 환상 배관망

배관망 형식은 수지상, 즉 트리형과 환상, 즉 루프형으로 나눈다.

수지상은 구조가 단순하고 비용이 적지만 고장 나면 하류 전체가 멈춘다.

환상은 루프로 흐름을 우회시켜 고장에 강하지만 배관과 설비비가 늘어난다.

그래서 신뢰성과 투자비를 비교해 투자 한도 안에서 형식을 고른다.

정리

지역냉난방 배관망의 핵심을 정리한다.

공급관과 환수관이 한 쌍을 이루며, 열교환 기계실이 두 계통을 분리한다.

배관 형식은 수지상과 환상으로, 관 수는 2관식부터 4관식까지 나뉜다.

배관 길이에 비례해 열손실이 늘므로 배관 경로를 짧게 잡는 것이 기본이다.