복사냉난방 (공조냉동기계기술사)

정의

복사냉난방은 공기 대신 실내 표면의 복사 열교환으로 냉난방하는 방식이다.

천장·바닥·벽 같은 표면의 온도를 조절해 실내와 열을 주고받는다.

복사 열유속은 슈테판-볼츠만 법칙으로 근사하며, 온도차가 클수록 커진다.

구성과 역할 분담

복사냉난방은 열원, 순환 장치, 복사 패널로 구성되고 제습·외기 장치가 함께 쓰인다.

열원의 온·냉수를 순환 장치가 패널로 보내 표면 온도를 조절한다.

패널은 현열만 맡고, 실내 잠열은 제습·외기 장치가 따로 처리한다.

이 역할 분담이 복사냉난방 설계의 출발점이다. 제어 장치는 표면·노점을 감시한다.

결로 방지

냉방에서는 패널 표면이 노점온도 아래로 내려가면 결로가 생긴다.

그래서 실내 노점온도를 먼저 구하고, 패널 표면 설정값을 그보다 높게 정한다.

표면에 물방울이 맺히면 곰팡이와 마감재 손상이 생길 수 있다.

복사 열취득은 즉시 냉방부하가 되지 않으므로 시간 지연을 반영한다.

계산 예

냉방 계산 예로 천장 복사 패널 표면을 18℃, 실내를 26℃로 둔다.

식에 넣는 온도는 모두 절대온도(K)다. 패널은 291K, 실내는 299K다.

온도차가 클수록 복사 열량이 커진다. 식의 부호에 따라 방향이 정해진다.

본 계산은 복사만 고려한 개략 값이며 대류 성분은 별도로 더한다.

방식별 비교

복사냉난방은 패널을 바닥, 벽, 천장 중 어디에 두느냐로 나뉜다.

표를 보면 세 방식의 설치 위치와 응답 속도가 서로 다르다.

천장 패널은 응답이 빠르지만 결로 위험이 높다. 노점 관리가 필요하다.

구조체 매립(TABS)은 응답이 가장 느려 야간 축열과 연계하기 좋다.

장점과 단점

복사냉난방의 장점은 쾌적성과 에너지 효율이다.

실내 기류가 약해 드래프트 불쾌감이 적고, 송풍 동력도 줄어든다.

단점은 결로와 응답 지연이며, 제습과 환기는 따로 계획해야 한다.

결로 방지 조건을 빠뜨리는 것이 자주 나오는 실수다.

정리

정리하자. 복사냉난방은 표면을 통해 복사로 열을 주고받는 방식이다.

장점은 쾌적성과 에너지 절감, 단점은 결로와 응답 지연이다.

축열식 동시냉난방과 결합하면 COP가 높아진다고 보고된다.

결로 방지 조건은 표면 온도를 이슬점보다 높게 유지하는 것이다.