냉난방 공조배관 시스템 - samyangvalve.comsamyangvalve.com/board/files/냉난방공조배관시스템.pdf · 배관 시스템의 차압 변동과 무관하게 일정한 유량을

2015.05

배관시스템 냉난방공조

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목 차 I. 냉난방공조

II. 기수이물질 분리기

III. 자동유량조절밸브

IV. SMART-CROSS

V. SMART-IS

VI. 현장적용사례

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Ⅰ. 냉난방공조

1-1. 공조?

공기조화란 공기의 온도, 습도, 청정도 및 기류 속도를 공기조화를

필요로하는 공간의 요구에 일치하도록 처리하는 공정이다.

공조의 대상 공간은 주택이나 사무실과 같은 폐쇄 공간뿐만 아니라 옥외의

개방 공간도 포함되나, 개방 공간의 공조 기술이 아직 확립되어 있지 않으므로

주로 그 대상을 폐쇄 공간으로 한다.

공조(공기조화) 시스템이란 대상이 되는 공간의 요구에 일치하도록

열원 설비, 공조기, 열반송설비와 자동제어 설비로 구성되어 있다.

※품질 검증이 되지 않은 냉난방공조 시스템을 사용하게 될 경우 잦은 고장 및

설정 유량대로 흐르지 않아 냉,난방비는 물론이고 유지 보수 비용까지 증가 될

수 있습니다.



번호 제품 명칭

1

냉각탑

2

복합밸브

3

차압/차압유량

1-2. 공조배관의 구성



일반적 빌딩이나 공장에서 건물 냉방에서 냉각수의 절약을 위해서 버리지 않고 한번 사용하여 온도 올라간 물을 냉각해서 다시 사용 하게 된다 이 냉각을 위해 사용되는 장비가 냉각탑이다.

냉각을 위해 더운물을 찬 공기에 분사시키면 더운 물의 일부가 증발하는데, 이 때 증발에 필요한 열을 빼앗아 수온을 내린다. 냉각탑은 이 현상을 이용하여 탑 위에서 물을 흘려 보내고 밑에서 공기를 불어 넣도록 되어 있다.

냉각탑 1-3. 냉각탑

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수분배기 기수이물질분리기

차압조절밸브

차압유량조절밸브

SMART-IS SMART-CROSS

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상치형

직립형

천장형

7


1-4. FCU


Ⅱ. 기수이물질분리기

2-1. 팽창기수분리기

냉난방 시스템에서 이름 그대로 유체에 포함된 Air를 연속적으로

제거하기 위해 사용하며 시스템에 발생되는 모든 Air를 자동적으로 제거가

가능 뿐만 아니라 Micro-bubble 수준까지도 배출이 가능하다.

유체 속의 Air를 제거해 주어야 하는 가장 큰 이유는 Air가 제거된

유체는 최적의 상태에서 기기들의 작동을 가능하게 하며 소음이나 침식,

부분적인 Over Heating을 방지하여 기계적 제품의 손상을 방지 할 수 있다

Over Heating이란 과열로 인하여 내부까지 뚜렷한 입사 산화를 일으키는데

이를 Over Heating이라고 하며 전열면의 강재 온도는 온수의 포화 온도보다

30~50°C 정도 높은 것이 보통이다.



YSS-511F

2-2. 팽창기수분리기



• 미세기포(Micro-Bubble)들을 스크린에 유착시켜 큰 거품으로 형상을 만들어 에어벤트로 상승을 유도하는 기능

• 유량이 Dirt의 넓어진 교차부를 지나가면서 밀도가 높은 이물질이 하강하여 배수하는 기능 (최대효율 유속 : 1.2m/s)

2-3. 작동원리


팽창기수분리기 팽창탱크+기수이물질분리기


공급 환수

사용처(냉난방)

열교환기 (난방)

흡수식 냉동기 (냉방)

팽창 기수

분리기

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어려운 세팅 • 시스템 세팅 조작이 어려움이 있어 정

확하게 세팅이 되지 않으면 0.5~1kg까지의 압력 변동이 발생.

고비용 • 팽창 탱크에 펌프, 자동제어반, 전자밸

브, 교축밸브 등으로 구성되어 비용이 높음.

많은 시간소비 • 많은 기능을 하고 있는 제품들의 세팅

및 점검, 유지보수 시간 소요.

이물질의 유입 • 각종 금속원소와 미네랄 등 광물질을

처리해 주지 않으면 물리 화학적인 반응을 통한 결합에 의해 배관이나 수조 내에 녹이나 스케일이 생성. 세균 및 미생물을 발생.

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2-4. 사용시 발생하는 문제점


용존산소의 유입 • 물속에 녹아 있는 산소. • 공기의 배출이 되지 않으면 공기 중의

산소가 철금속과 만나면서 부식을 가중 시킴.

Micro-bubble • 산소나 질소 같은 기체가 용해된 물이

보일러에서 데워질 때 생김. • 캐비태이션을 일으켜 소음이 발색하고

배관 및 펌프 등에 손상을 입힘.

이물질의 유입 • 각종 금속원소와 미네랄 등 광물질을

처리해 주지 않으면 물리 화학적인 반응을 통한 결합에 의해 배관이나 수조 내에 녹이나 스케일이 생성. 세균 및 미생물을 발생.

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구분 팽창기수분리기 팽창탱크 + 기수이물질분리기

기수분리능력 용해도의 차이와 탈기장치에 의해서 분리 마이크로 버블, 이물질 제거가 가능함

경제성 펌프, 자동제어반, 전자밸브, 교축밸브 등으로 구성되어 있어 금액적으로 고비용

공기와 이물질까지 분리가 가능하고 팽창기수분리기에 비해 경제적

시공성

정밀하게 세팅을 해야 하는 부분이 있고 배관을 구성해서 메인에 연결을 해야 하는 부분들이 기수이물질분리기만 사용하는 것보단 시공이 어려움

스크류 방식과 플랜지 방식으로 이루어져 있고 배관에 직접 체결하기 때문에 시공이 쉬움

유지관리 여러 기능들이 복합적으로 이루어져 기수이물질분리기만 사용하는 것에 비해 유지관리가 어려움

단순한 구조로 유지관리가 쉬우며, 제품이 완전하게 분해가 되고, 하부에 드레인밸브도 포함되어 있어 편리함

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2-5. 특징 비교


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기능적 : 팽창 탱크의 공기배출의 부족한 부분을 기수이물질분리기에 의해

Micro-bubble 및 이물질까지 제거가 가능. 배관의 부식과 펌프의 손상을 줄일

수 있음.

경제성 : 팽창기수분리기를 사용함에 있어서 크게는 79%, 적게는 41% 정도의

금액 지출을 줄일 수 있어 경제적.

시공성 : 메인 배관에 직접적인 체결로 시공이 쉽고, 작업의 시간을 줄이면서

인건비의 비용 또한 절감.

유지보수 : 기수이물질분리기만 설치하기 때문에 유지보수 수월.

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지역난방의 세대별 난방용 메인밸브나 팬코일과 공기조화기 등 공조장비의 유량제어용으로는 스프링 장력이나 구동기를 이용한 자동 유량조절밸브가 많이 사용되고 있는데, 전체 시스템에서 각 계통이나 부하 별 유량을 균일하게 조정해 준다는 의미에서 자동 밸런싱밸브라고도 함.

• 정류량 밸브 : 내부에 설치된 스프링의 장력 세팅값에의해 디스크(또는 오리피스)의 개폐율을조정해 항상 일정한 유량이 공조 장비나 부하 측에 공급.

• 비례제어 정유량 조절밸브 : 배관의 차압 변화뿐만 아니라 장치의 온도 변화 등에 따라서 유량을 조절해 공급이 가능. 디스크나 오리피스와 연결된 구동기는 공조장치의 온도나 부하의 변동에 따라 개도율을 자동으로 조정하게 되는데 2-way 컨트롤밸브와 정유량 밸브를 하나로 통합한 것.

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Ⅲ. 자동유량조절밸브

3-1. 자동유량조절밸브

정유량밸브 비례제어정유량조절밸브

3-2. 자동유량조절밸브의 분류


Ⅳ. SMART-CROSS

3-1. SMART-CROSS

난방 및 냉방 시스템의 팬코일 유닛, 칠드빔 또는 열사용 유닛에 최적화

배관 시스템의 차압 변동과 무관하게 일정한 유량을 공급.

외부입력 자동밸런싱 및 차압조절밸브가 일체형인 밸브.

필요한 유량을 쉽고 편하게 조절하고 동시에 에너지 절감의 효과를 얻을 수 있음.

시스템에 유닛을 추가 하여 압력변동에도 항상 일정한 유량을 공급.

단순 ON/OFF 기능 뿐만 아니라 구동기에 따라 인가 전압에 따른 유량별 제어를 할 수 있음.


4-1. 복합정유량밸브 (ON-OFF, 비례제어)

Ⅳ. SMART-CROSS


4-2. 냉난방 배관 구성도

Ⅳ. SMART-CROSS

난방시스템

냉방시스템

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VALVE & F.C.U 시스템

IBS 망

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4-3. SMART-CROSS와 FCU 구성도

Ⅳ. SMART-CROSS

AC220 AC220 AC220 FCS/FHS FCR/FHR

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유량 조절 범위 Low - High

Stroke 5.0 mm

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4-4. SMART-CROSS 유량세팅

Ⅳ. SMART-CROSS

• 전원 : 24Vac (+20%,-15%)

• 입력신호 : 0~10Vdc

• Feedback : 0~10Vdc



Ⅳ. SMART-CROSS

• 전원 : 24Vac (+20%,-15%)



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제어 조건 설정 온도 : 28도 / 운전 모드 : 난방

RANKUP(풍량별 가변율) : 20% / 난방 밸브 개도 : 80%

온도 상승시 온도가 올라가 설정온도에 근접하면 풍량을 내리고 (강 -> 중 ->

약) 밸브 개도를 줄여 열원수 (냉수, 온수) 공급 줄임.

온도 하강시 온도가 내려가 설정 온도 이하로 떨어지면 풍량을 높이고(약 ->

중 -> 강) 밸브 개도를 열어 열원수(냉수, 온수) 공급 늘림.

온도 유지 구간 온도가 설정 온도에 근접한 상태에서는 약풍 운전, 최소 밸브

개도를 유지하거나, 정지하면서 일정한 온도 유지.

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4-6. SMART-CROSS와 FCU 비례제어 개발

Ⅳ. SMART-CROSS

• 전원 : 24Vac (+20%,-15%)



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차압 변동

Voltage 제어

차압 변동 + Voltage

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Ⅳ. SMART-CROSS

• 전원 : 24Vac (+20%,-15%)




5-1. SMART-IS밸브 (존별 유량제어 및 대유량 제어)

SMIS (25A~50A) SMIF (50A~150A)

Ⅴ. SMART-IS


5-2. 배관 내 밸브 적용의 발전 양상

Ⅴ. SMART-IS

1세대 2세대

3세대

AHU AHU

AHU

정유량 밸브

비례제어밸브

ON OFF

PDCV

능동형 정유량 밸브


Ⅴ. SMART-IS

밸런싱 밸브 (차압흡수)

컨트롤 밸브 (유량제어)

Stem 밸런싱 기능 (차압흡수,압력조절)

Cone 컨트롤 기능 (유량제어)

Stem 밸런싱 기능 (차압흡수,압력조절)

P1 P2

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구분 정유량1개+2WAY VALVE 1개 정유량 2개+2WAY VALVE 2개 삼양 IS 방식

시

스

템

구

성

구성

도

구성

방법

• 냉방 부하 값에 기준으로 밸브

선정 적용

• 난방 부하값으로 선정 후 냉방 부하값에

서 난방 부하값을 뺀 유량 밸브 선정 후 병

렬로 구성 후 냉방 시 전 밸브 운전

난방 시 한쪽을 미운행 하는 방식

• 냉난방 부하변동에 따른 밸브의

자체 제어

특

장

점

장점

• 경제성 여부에 유리

(BY-PASS 배관을 2개 구성)

• 냉난방에 따른 에너지 효율 극대화

• 고른 분배방식으로 배관트러블 및 장애가

없음.

• 냉난방에 따른 에너지효율 극대

• 고른 분배 방식으로 배관 트러블 및

소음이 없다.

• 경제적인 효율성이 좋다

(밸브 1개 설치)

단점

• 난방운전 시 에너지 소모가

심하다

• 난방운전 시 과유량으로 인한

에어 장애 및 소음에 방생 가능

• 경제적인 손실이 추가적으로 발생한다

(인건비 및 총 밸브 4개 사용)

※ BY-PASS 배관 2개 필요 (게이트 밸브 등)

• 배관 작업이 어려움 및 설치 공간이 많이

필요.

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열원 설비의 단순화 -> 초기 투자 비용 최소화(에너지 절감 극대화)

Ⅴ. SMART-IS

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버튼을 이용해 설정유량값만 입력하면 되므로,

이용이 간편하고 밸브 규격선정이 용이함.

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CV값 계산이 필요 없으므로, 밸브선정이 용이함

Ⅴ. SMART-IS

작동시간 170 sec (Full Open / Full Closed)

비상운전 설정가능 (Spring Clutch Type)

컨트롤 입력

• PID Control (2-10VDC : 500Ω 저항 외부 연결선에 설치) • 4-20mA (500Ω 저항 외부 연결선에 설치) • 디지털 : 4와이어 / 3포인트 플로팅 • PWM Control (스위치 설정에 따라 0.1~5sec/20ms 또는 25sec

/ 100ms • 공통스위치 : NPN트랜지스터, SCR, 트라이액 또는 드라이 접점

(최대전류 50mA)

토크 • 열림 : min. 40kgf x cm • 닫힘 : min. 40kgf x cm

위치 피드백 4~20mA 또는 2-10VDC (500Ω 저항 외부 연결선에 설치)

주위 온도 -20℃ ~ 65℃

와이어 18AWG

커버재질 Aluminium + Plastic

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인텔리전트 셋팅방식

유량변경 시 셋팅 방법

엑추에이터 전면에 User Interface가 있어 유량값 바로 입력

유량 값 셋팅 범위

디지털프로그래밍을 내장하고 있어 UI의 버튼 조절로 유량값을 설정하기 때문에 모든 유량값 셋팅이 가능함

유량 편차에 따른 에너지 소비

필요한 설계유량을 입력, 정확히 구동되어 필요한 에너지만 사용

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Ⅴ. SMART-IS

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SMART-IS의 SMIF는 최초 SPRING의 힘에 의하여 열려있게 됩니다.

밸브 내부로 유체가 유입되면 입구측의 통로를 통하여 DIAPHRAGM 하부로 압력이 전달되어 SPRING을 압축하고 닫힙니다.

이 때 UP버튼을 누르면 SPINDLE이 상승되며 유체는 CONE을 통과하여 DIAPHRAGM 상부로 유입된 유체는 힘과 더해져 밸브를 열게 됩니다.

밸브는 DIAPHRAGM 상하부의 압력과 SPRING의 교축 작용을 통해 CONE으로 조절된 유량이 일정하게 통과하게 됩니다.

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5-3. SMART-IS 작동원리

Ⅴ. SMART-IS


Ⅴ. SMART-IS

SMIS

제품명 SMIS SMIF

적용규격 15A 20A 25A 32A 40A 50A 50A 65A 80A 100A 125A 150A

150A HF

적용유체 냉/온수

적용온도(유체) 5℃ ~ 120℃ 이하

적용온도(주변) -20℃ ~ 65℃ 이하

작동압력(정압) MAX 2.5 MPa

사용차압범위 0.03 ~ 0.3 MPa 0.03 ~ 0.4 MPa

유량편차 설정 유량의 ±5%이내

재질

본체 BsC3 Cast Iron or Cast Steel

디스크 C3604BE Bronze or STS

다이어프램 EPDM EPDM or Vitron

접속방식 Screw / Union Flange

유량조절범위(LPM)

1.5 1.5 3 5 10 16 18 35 50 70 150 300

20 20 35 60 100 120 330 500 500 917 1500 2500

최소작동차압 0.03 MPa

SMIF

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5

10

15

20

25

30

35

40

45

0.03 0.06 0.08 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.34 0.40

유량

(㎥/h

)

차압(MPa)

32

Ⅴ. SMART-IS

5-4. 유량특성곡선


5-6. 적용장소

Ⅴ. SMART-IS

HVAC, 열교환기, 냉난방시스템,

AHU시스템 등 다양한 곳에

적용가능

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삼양 P U

특징

• 밸런싱+컨트롤 • 셋팅 값 즉시 입력 가능 • 모든 유량 값 셋팅 가능 • 필요한 에너지만 사용 • 시스코 플러그 이용 차압 제어

• 밸런싱 + 컨트롤 • 정밀한 설계 값 설정

• 자동 밸런싱+2WAY+압력 독립형 밸브+유량측정기능

• 유량검침기능 • 61가지 유량조절범위

사양 및 구성

• 다이어프램+스프링 • FAIL SAFE기능 • LCD DISPLAY 통한 피드백 • 3-POINT FLOATING

• 비례제어 • ON/OFF제어 • 3-POINT-FLOATING

• 다이어프램 + 스프링 • 오리피스 (2WAY) • 비례제어 • ON/OFF제어

적용범위

• HVAC, 열교환기, 냉난방시스템, AHU 시스템

• AHU, FCU, 라디에이션 패널, 열교환기, 팬 코일, 인덕션 유닛

• HVAC 시스템(공조기, 팬 코일, 리히팅 코일, 컨벡터, 항온 항습기)

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5-7. 타사와의 비교

Ⅴ. SMART-IS

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배관설비 시 비용 절감

불필요한 에너지 낭비 예방

주변기기들의 수명 연장

배관의 침식 및 노후화 예방

1) 2 in 1 두 개의 밸브를 하나로

2) 냉난방 겸용 밸브

3) 부분부하에 따라 냉난방 유량 자동제어

4) 펜코일 유닛, 펌프 등 주변기기들의 과다

가동 예방

5) 배관 내 과유량 현상 예방

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5-8. 에너지절감 Key Point

Ⅴ. SMART-IS

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대법원장 공관에 적용된 능동형 정유량 밸브

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Ⅵ. 현장적용사례


SMART-CROSS 성능테스트 진행

성남 판교산학R&D센터

FCU와 비례제어 시스템 성능

테스트 진행으로 현장적용

제품에 대한 품질 상승



YTF-20C 호텔 적용사례

울산 신라스테이

ON/OFF형 YTF-20C

현장적용


감사합니다

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