난방방식: 온수·증기·복사·온풍의 특징

핵심 정리

난방방식은 열원에서 만든 열을 실내로 어떻게 운반하고, 어떤 방식으로 방열하는지에 따라 나뉜다. 가열한 물이나 증기를 배관으로 보내 방열기나 온수 코일 같은 장치에서 주변 공기로 열을 전달하는 방식이 대표적이며, 방식마다 열을 이용하는 원리가 다르다. 복사난방은 바닥이나 벽, 천장 패널에서 나오는 복사열로 실내를 난방하는 방식이다. 온수난방은 현열을 이용하는 난방방식이다. 이와 달리 증기난방은 증기가 응축할 때 방출하는 잠열을 이용하는 방식이다.

복사난방은 실내 온도 분포가 균등하고 쾌감도가 높아 별도의 방열기가 필요하지 않다. 실내 온도 분포가 균등하다는 것은 천장 쪽과 바닥 쪽의 온도 차가 크지 않다는 뜻이다. 별도의 방열기를 두지 않고 바닥이나 벽, 천장 패널에서 복사열을 내보내므로 공기를 직접 데우는 대류식과 열 전달 경로가 다르다.

증기난방은 열을 운반하는 능력이 크다. 증기난방은 온수난방보다 방열 면적을 작게 할 수 있다. 다만 증기난방은 부하 변동에 따른 실내 방열량 제어가 곤란하다. 증기난방은 열 운반 능력이 크고 방열 면적을 작게 할 수 있지만, 실내 조건이 바뀔 때 방열량을 조절하기 어렵다는 점도 함께 비교해야 한다.

복사난방은 외기 급변에 따라 방열량을 조절하기 어렵다. 방열량을 실내 상황에 맞춰 바꾸는 데 제약이 있다는 점을 온수난방의 조절 특성과 비교해 정리한다.

온수난방은 열용량이 커 순환 시간이 길고, 추운 곳에서 난방을 정지하면 동결이 생길 수 있다. 난방을 정지해도 효과가 곧바로 사라지지 않는 특성은 뒤의 자세히 항목에서 다룬다.

자세히

복사난방의 바닥 이용과 개방된 방

복사난방은 별도의 방열기가 필요하지 않아 바닥 면을 넓게 이용할 수 있고, 개방된 방에서도 난방 효과가 있다. 방열기를 벽이나 바닥에 설치하면 바닥 면의 쓰임이 달라진다. 복사난방은 별도의 방열기를 두지 않는다는 점에서 방열기 배치 방식과 구별된다. 개방된 방은 실내 공간이 구획되지 않은 상태를 뜻하며, 이때 복사난방의 효과는 공간 구획에 좌우되지 않는다.

온수난방의 열 조절과 순환

온수난방은 난방 부하 변동에 따라 온수 온도와 순환수량을 쉽게 조절할 수 있다. 온수난방은 현열을 이용하며, 난방 부하가 변하면 온수 온도와 순환수량을 조절할 수 있다. 현대 온수 보일러 난방 시스템에는 분배 시스템을 통해 온수를 이동시키는 순환기(펌프)가 일반적으로 설치된다. 구형 중력 공급 시스템과 달리 순환기를 사용하는 시스템은 온수를 강제로 순환시킨다.

온수난방의 설비와 방열 장치

온수난방에는 방열기나 온수 코일 같은 방열 장치가 필요하다. 열은 이 장치를 거쳐 주변 공기로 전달되므로, 방열 장치의 위치와 면적이 설비 설계의 기본이 된다. 온수난방에는 온수의 체적 팽창에 대비해 팽창 탱크를 설치한다. 팽창 탱크는 물이 데워져 부피가 늘어날 때 그 팽창을 받아내는 장치이다.

증기난방의 예열과 방열기 온도

증기난방은 온수난방보다 예열시간이 짧고 증기가 빠르게 순환해 난방 효과가 빨리 나타난다. 증기난방은 온수난방보다 설비비와 유지비가 저렴한 편이다. 증기난방은 방열기 온도가 높아 평균온도가 높고, 실이 개방되면 난방 효과가 떨어진다. 방열기 온도가 높으면 방열 강도도 크다.

증기난방의 응축수 환수와 진공환수

증기트랩은 증기는 막고 응축수만 통과시키는 장치이다. 증기난방에서 응축수는 트랩에서 증기와 분리된 뒤 환수관을 통해 보일러로 돌아간다. 복관식에서는 방열기마다 증기트랩을 설치해 응축수만 환수관을 통해 보일러로 보낸다. 진공환수식은 환수관 말단의 진공펌프로 증기트랩 이후의 환수관에 진공압을 만들어 응축수를 강제로 환수한다. 이 방식은 응축수를 빠르고 원활하게 환수하므로 관경을 작게 할 수 있다. 진공환수식은 중력환수식과 달리 환수관 말단에 공기빼기 밸브를 설치할 필요가 없다.

온풍난방과 간접·지역난방

간접난방은 열원장치에서 가열한 열매가 공기조화기, 배관, 덕트 등을 거쳐 공급되는 방식이다. 열매가 방에 직접 들어가지 않고 중간 장치를 거친다는 점이 핵심이다. 온풍난방은 예열시간이 짧아 이용하기 쉽지만 소음이 크고 쾌감도가 낮다. 지역난방에는 대규모 설비가 필요하지만, 인적자원을 절약하고 개별 건물의 유효면적을 늘릴 수 있다. 지역난방은 단열된 공급 및 회수 파이프망을 통해 가열된 물이나 증기를 소비자에게 보낸다. 따라서 대규모 설비가 필요한 구조이다.