[공정제어]PRELIMINARY REPORTDesign a shower temperature and flow rate control system과 목교수님조조 장조 원제출일1. ProjectDesign a shower temperature and flow rate control system2. 문제인식현재 우리가 사용하는 샤워기는 물을 틀면 내가 원하는 온도의 물이 나오는 것이 아니라 직접 뜨거운 물과 찬물의 양을 조절하여서 내가 원하는 온도의 물을 나오게 해야 한다. 또한 나오는 물의 양도 직접 벨브를 이용하여서 조절하여야 한다.3. 해결방안우선은 이러한 불편함을 극복하기 위한 방향을 제시해 보려고 한다. 차가운 물이 들어있는 탱크와 뜨거운 물이 들어있는 탱크가 있다고 하면 여기서 나오는 차가운 물과 뜨거운 물의 온도는 일정하게 유지하고 이때 차가운 물의 양과 뜨거운 물의 양을 조절하는 P&ID 제어를 설계함으로써 샤워기에서 나오는 물의 온도와 물의 양을 조절하려고 한다.
Table of ContentsⅠ. INTRODUCTION ==================================11. 문제 정의 ==============================================12. 설계 전 가정 ==========================================13. 주요기기 설명 =========================================11. 밸브 =================================================11.1 체크 밸브와 차단 밸브 ==============================11.2. 자동조절밸브 ======================================22. 온수 분배기 ========================================2Ⅱ. ANALYSIS ======================================4Ⅲ. ASSESSMENT ===================================71. 경제성 =================================================72. 안정성 =================================================83. 신뢰성 =================================================8REFERENCE ========================================9LIST OF FIGURESFig.1.1. 온수 분배기 ===================================3Fig.1.2. 3-way thermostatic mixer ====================3Fig.2.1. 보일러와 배관도면 ============================5Fig.2.2. P&ID =========================================5Fig.2.3. Block는 비용 =================7ABSTRACT생활용수는 욕실이나 부엌과 같은 급수가 필요한 곳에 하나의 배관으로 연결된다. 그런데 욕실에서 온수를 사용하는 동안 갑자기 부엌에서 온수를 사용하는 경우, 욕실에서는 미지근하거나 차가운 물이 순간적으로 나온다. 이러한 현상의 반대 현상은 갑자기 뜨거운 물이 샤워기에서 순간적으로 나오는 현상과 같다. 이러한 불편함을 극복하기 위해서 제어 이론을 토대로 물의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 시스템을 설계해본다.이 시스템에서는 3방향 밸브를 사용해 줄어든 유량에 대한 보정을 통하여 온도조절 효과와 동시에 유량까지 고려하고, 급수 분배기로 온도변화와 유량변화에 즉각 반응하여 균형을 맞춘다. 또한 샤워기 사용 시 온수의 온도를 간편하게 설정할 수 있다.평가 결과 비교적 값비싼 편이나 문제에 대하여 인식하는 각 개인의 가치 판단에 따라서 충분히 사용가능하다고 판단된다. 설정온도 범위에서 급작스럽게 온도가 변화하게 되면 바로 알람이 울리게 된다. 또한 고장 시 보일러실에 노출되어 설치되어진 장치를 손쉽게 고칠 수 있다. 장치를 처음 보일러에서 나온 부분에 설치하여 유량을 조절함으로써 온도 조절을 하기 때문에 시간은 다소 걸리지만 온도와 유량 모두를 적절하게 유지시킬 수 있다는 점에서 문제 해결 방법으로 적절하다 할 수 있다.Ⅰ. INTRODUCTION1. 문제 정의일반 주택이나 아파트에서 사용하는 배관은 수도 계량기로부터 크게 둘로 갈라진다. 하나는 보일러와 연결되어 있고 다른 하나는 바로 집 안을 향하도록 연결되어 있다. 보일러를 거쳐 나오는 물은 데워져서 온수가 되고 그렇지 않은 것은 욕실이나 주방으로 간다. 보일러로 간 냉수 배관은 보일러에서 다시 두 군데로 갈라진다. 하나는 필요시 온수를 쓸 수 있도록 데워져서 욕실과 부엌으로 가고 다른 하나는 보일러 내부의 작은 물탱크로 가서 그 물이 방바닥의 난방 배관을 채운 채로 보일러로 데워지면서 순환한다. 난방 배관은 보일러를 실내 온도 조절기로 작동시켜야 데워지지만 양하다.이렇게 데워진 온수는 욕실이나 부엌과 같은 온수가 필요한 곳에 하나의 배관으로 연결된다. 그런데 욕실에서 온수를 사용하는 동안 갑자기 부엌에서 온수를 사용하는 경우, 욕실에서는 미지근하거나 차가운 물이 순간적으로 나온다. 하나의 주 온수 배관에 여러 개의 수도배관을 연결하였기 때문에 이음부분에서 유량변화가 생겨 이와 같은 현상이 나타난다. 이러한 현상의 반대 현상은 갑자기 뜨거운 물이 샤워기에서 순간적으로 나오는 현상과 같다. 이러한 불편함을 극복하기 위해서 제어 이론을 토대로 물의 온도를 일정하게 유지할 수 있는 시스템을 설계해본다.2. 설계 전 가정아파트의 중앙난방시스템과 각 집들의 난방 배관은 생활용수 배관과 무관하다. 보일러의 사양과 종류는 설계에 영향을 미치지 않으며, 수도배관은 부엌과 욕실 두 곳만 고려한다.3. 주요기기 설명3.1. 밸브3.1.1 체크 밸브와 차단 밸브배관의 유체가 한 방향으로만 흐르도록 제어하는 밸브로 저장탱크 내부의 액체가스와 펌프 후단의 액체가스가 역류되는 것을 방지하는 목적으로 사용된다. 체크밸브의 차단원리는 밸브 내에 포트가 유체의 흐르는 힘에 의해서 열리게 되어 원하는 방향으로의 유체 이송이 원활하게 되며 더 이상 유체의 흐름이 없을 때 즉, 차압이 생기지 않았을 때는 이미 흘렀던 유체에 의해서 밸브 내 포트가 닫히게 된다.차단밸브는 송출 측 배관의 전단 위치하여 이상 상황발생시 송출 측 배관 내 대량 유출을 방지하는 목적으로 사용된다.3.1.2. 자동조절밸브검출부에서 전기신호가 이루어지는 형상에서 난방을 하는 실내에서 실내온도가 하강하여 벨로우즈가 수축하게 되면 벨로우즈에 연결된 부분이 스위치와 접촉하면서 전기회로가 연결되어 검출부의 상태가 조절부로 전달이 된다. 반대로 난방이 지나치게 이루어져 오히려 실내온도가 높아지면서 벨로우즈가 팽창하게 되면 벨로우즈에 연결된 부분이 스위치로부터 떨어지면서 전기회로가 끊어지게 된다.이와 같이, 검출부에서 조절부로 또 조절부에서 조작부로 전달되는 일련의 과정이 제어신호에 의해 설계에서 실제 유체의 흐름을 제어하는 조작부에는 그 부분에 연결되는 배관의 수가 3개이므로 3-way valve (Fig.1.2.)를 사용한다. 3-way valve 종류 중에 3-way thermostatic mixer를 설치함으로써, 유량의 변화에도 물의 온도를 더욱 정밀하게 조절하여 적정한 온도를 유지할 수 있도록 하였고, 동시 사용 시에도 일정한 유량을 유지하여 급격한 온도 변화를 막아주어 화상 방지를 할 수 있도록 한다.3.2. 온수 분배기난방을 위한 온수를 공급해야 할 곳의 바닥 면적이 넓거나, 또는 온수를 구역별로 나누어 공급할 필요가 있는 경우에는 공급관과 환수관을 일체형으로 만든 온수분배기를 이용하여 온수를 공급한다. 가장 손쉽게 볼 수 있는 예로는 주택이나 아파트에 적용하고 있는 온수분배기이다. 예를 들어 평명구조가 거실, 안방, 문간방, 주방 등으로 구분되어 있는 주택이나 아파트에서, 이 공간들에 대해 시간대별로 난방 시간을 다르게 하고자 한다면 각 온수분배관에 부착되어 있는 밸브를 조절하여 온수를 공급하거나 차단하면 된다. (Fig.1.1.)Fig.1.1. 온수 분배기 Fig.1.2. 3-way thermostatic mixerⅡ. ANALYSIS보일러로부터 공급된 온수와 냉수는 생활용수 수도 배관으로 들어간다. 온수는 3-way thermostatic mixer 밸브로 들어간다. 냉수의 일부도 이 밸브로 들어가 온수제어에 영향을 준다. 온수와 냉수는 각각 온수/냉수 분리기로 들어가 차단밸브로부터 제어를 받는다. 분리되는 배관 수와 차단밸브의 수는 같다. 차단밸브는 유량제어기의 영향을 받는다. 분리기에서 나온 온수/냉수는 샤워기에서 사용자의 수동 조절을 통해 혼합되어 나온다.이 시스템의 특징을 소개하자면(Fig.2.2.), 첫 째로 샤워기에서 수온 Set Point를 설정할 수 있다. 샤워기 수도꼭지에 적정 수온을 설정할 수 있는 버튼을 설치하여 간편하게 Tsp를 조정 가능하다. Tsp 데이터와 TT(온도 감지기) 데이터는 TC(온도 조arm low)을 설치하여 온도가 갑자기 변하면 사용자가 알 수 있도록 주의를 주도록 했다.또 다른 특징으로는 3-way thermostatic mixer 밸브, 차단밸브, 온수/냉수 분리기를 통한 유량제어에 있다. 위의 그림과 예를 들어 설명해보겠다. 만약 수전의 동시 사용 시 FT에서는 유량 변화를 빠르게 감지하여 FC로 전기신호를 보낸다. FC는 1차적으로 온수/냉수 차단밸브를 조절하여 유량 밸런스를 맞출 것이고, 2차적으로 3-way thermostatic mixer 밸브를 조절함으로써, 온수의 유량을 늘릴것인지 아니면 아래의 냉수관을 열어 온수의 온도를 줄일 것인지 제어할 것이다.이 시스템을 사용한다면 수전의 동시 사용에도 압력변동 및 유량변동이 적어 샤워나 세면 시 수전을 쾌적하게 사용할 수 있다. 그리고 유량의 변화에도 물의 온도를 조절하여 샤워나 목욕 시 갑작스런 급탕온도 변화없이 적정한 온도를 유지할 수 있다.Fig.2.1.은 보일러와 배관도면이다. 보일러와 연결된 난방배관과 생활용수 온수배관은 분리되어 있다. 그리고 아파트와 같은 중앙난방시스템의 경우 펌프로 온수와 냉수를 각 집으로 보낸다. 빨간 박스부분은 Fig.2.2.와 연결되어 있다. Fig.2.2.는 생활용수 배관의 P&ID이다. 빨간 배관은 온수 파란부분은 냉수이다. 위의 결과 내용에 P&ID설명을 포함하였다. Fig.2.3.은 시스템을 Block Diagram으로 나타낸 것이다. Gc1(온도 제어기 gain)는 온수(Ysp1)와 냉수(Ysp2) 유량과 설정 온도 데이터로부터 원격 설정점을 설정하여 Gc2(유량 제어기 gain)로 보내진다. Gc2는 이 설정점과 외란 D인 유량 변화에 맞게 각 Gv(밸브 gain)을 유압 조절한다.Fig.2.1. 보일러와 배관 도면Fig.2.2. P&IDFig.2.3. Block DiagramⅢ. ASSESSMENT1. 경제성-3-way thermostatic mixer valve (45만원 ~ )이 장치에 사용되는 재료 중 가장 가격이 비싸다. 하다.
공정제어 PROJECT1. 문제인식Project : 아파트 샤워 온도 조절 system ● 목표 공급 온수온도 및 주변의 냉 온수 사용량이 불규칙 할 때 영향 최소화1.문제인식● 설계 기본 방향 Ⓐ 온도(T) 제어 -보일러에서 데워진 뜨거운 물을 저장해 놓는 Hot water tank가 있다. Hot water tank 주위를 냉각수가 흐르게 함으로써 온수 온도를 제어한다. -처음 뜨거운 물에서 시작하여 냉각수로 식혀주는 것이기 때문에 output의 적정온도(40~90℃)에 금방 도달할 수 있다. 데워진 냉각수는 리사이클 시킴으로써 보일러 가스비를 절감할 수 있다. Ⓑ 수위(H) 제어 샤워기와 주방에서의 물 사용량을 충당할 수 있는 충분한 크기의 Hot water tank의 수위(level)를 일정하게 제어한다.2. P ID주방에서 물을 아무 제한 없이 뽑아 쓴다고 가정 차가운 물 뜨거운 물 섞어서 공급 ㅡ 뜨거운 물이 적을땐 온수부족 해결방안 coldwater 탱크에서 보일러와 cooler로 차가운 물을 공급하여 직접적으로 펌프로 물을 공급하는 Hot tank로 보일러가 물을 공급 그 뜨거운 물을 cooler 에있는 차가운 물이 식히고, 따뜻해진 물이 펌프로공급 reflux가 필요이유: Cooler 속 물의 냉각수 온도가 점차 올라가는데 이때 에너지를 효율적으로 사용하기 위해서다. 장점: 차가운 물이 공급될 염려가 없다. 단점: 에너지가 많이 든다.2. P IDⒶ 온도(T) 제어 : Tc, Th의 cascade PID 컨트롤 Ⓑ 수위(H) 제어 : output은 H이고 input은 qb 인 Single PID 컨트롤2. P ID원하는 온도로 맞춰주면 (setpoint) 신호는 보일러로 가서 온도 제어를 하게 되고 원하는 온도의 온수를 쓸 수 있게 된다. 이 때 주방과 욕실에서의 사용량이 불규칙해도 큰 온수 탱크 때문에 영향을 받지 않는다.2. P ID● 설계 사양 : 보일러, 탱크, 파이프, 컨트롤러, 센서의 Range와 어떤 설비를 사용 하는지 표시한다. (P ID 요구조건)제어방법 Ⓐ Tank 2 수위 : Single PID 컨트롤 Ⓑ 온도 : Cascade PID 컨트롤 보일러와 탱크의 크기 보일러 용량 : 40000kcal/h 물탱크 부피 Cold Water : 아파트 물탱크에서 거의 제한 없이 공급된다. Hot Water : 120L 밸브 수위 조절 밸브(level control valve) type : Pneumatically-actuated globe valves Size : 1 range : 0-100% 온도 조절 밸브(Temperature control valve) type : Pneumatically-actuated globe valves Size : 1 range : 0-100%3. Block diagramKmGc1KIPG1G1G2Gm1Gm2TspGChWp온도제어 : cascade PID control3. Block diagramKmG1GmWbGCHGChHKIPG수위 제어: single PID control4. 실용성 및 경제성 분석● 실용성 : 목표 온도에 도달하는 시간이 기존보다 월등함4. 실용성 및 경제성 분석● 경제성 : 이번 설계에서 가장 문제가 되는 부분 보일러가 수시로 작동되기 때문에 연료가 많이 드는 문제● 해결방안 : ● Reflux를 설계에 적용하여 연료 효율을 증대 ● 적절한 On off control을 이용하면 됨{nameOfApplication=Show}
Study on the highway snow melting technique using thermosyphon1. 개요Ⅰ. 도로결빙으로 인한 문제점 도로의 파손 폭설로 인한 교통두절 제설 작업 등으로 인한 도로의 유지비용 증가 교통사고 발생 Ⅱ. 기존의 제설 방법 제설용 중장비를 이용하는 방법 수화발열체(염화칼슘, 소금)를 살포하는 방법 전기발열체를 이용하는 방법 태양열을 이용하여 축열장치에 저장한 후 채열하여 이용하는 방법1. 개요Ⅲ. 기존 제설방법의 문제점 • 제설용 중장비를 이용하는 방법 지속성이 없고 경제성에 문제 제설효과를 크게 기대할 수 없음 • 수화발열체(염화칼슘, 소금 등)를 살포하는 방법 살포시기를 놓치면 효과가 없음 운행차량을 부식시킴(환경오염) • 전기발열체를 이용하는 방법 설치비용과 유지관리 비용이 높음 • 태양열을 이용하여 축열장치에 저장한 후 채열하여 이용하는 방법 날씨와 기후조전에 따라 성능변화가 심함 주간에만 이용가능 시스템 유지관리가 복잡하여 이용에 한계가 있음1. 개요Ⅳ. 열 파이프를 이용한 융설시스템의 장점 1. 부수적인 장치가 필요치 않아 유지,운전비가 필요 없고 에너지 비용이 들지 않는다. 2. 하나의 열 파이프에 고장이 발생하여도 다른 열 파이프에는 지장이 없어 전체시스템에 미치는 영향이 적다. 3. 저 온도차를 이용한 시스템이므로 온도차가 작아 도로의 구조체에 열 응력이 발생하지 않는다. 4. 도로표면이나 자동차 부품의 오염,부식에 대한 열려가 없다. 5. 열 파이프는 도로표면의 미세한 변동에는 쉽게 파손되지 않으므로 도로 면의 강도를 향상시킬 수 있다. 6. 가용 에너지자원이 무한정이다.2. 열 파이프특징 • 간단한 구조, 경량 • 빠른 열전도도 • 무중력하에서도 작동 • 우주, 항공분야의 냉각장치 • 작동액 물, 알코올, 암모니아, 수은응축부증발부2. 이론w/2w/2Heat Sinkr0= const3. 설계 및 방법열파이프 제작(Ф25.4mm의 동파이프) → 진공상태에서 파이프 내부에 작동액(methanol) 주입 → 외부는 수분의 침투를 방지하기 위해 방수처리 → 파이프 삽입 → 파이프와 설치공사이에 벤토나이트로 뒤채움을 함(열전달 촉진) *삽입시 규격이 다른 3종류의 열파이프가 매설된 판넬과열파이프가 매설되지 않은 판넬로 구분 *열파이프 증발부의 깊이는 각각 14m, 6m, 4m이며, 단열부는 각각 6m, 4m, 2m 로 한다.3. 설계 및 방법판넬의 규격과 실험장치의 전경4. 결과 및 고찰파이프 증발부의 설치 깊이에 비례하여 판넬 표면의 온도가 높아지고 있다.4. 결과 및 고찰자갈층과 접한 하부의 온도4. 결과 및 고찰응축부와 가까울수록 온도가 높다.4. 결과 및 고찰표면에 대한 평균 온도비교5. 결론열파이프의 지열채열능력은 증발부의 깊이에 의해 가장 큰 영향을 받는다. (대기온도 영하 7~10℃일 때 증발부 깊이 14m, 응축부 깊이 4m의 동파이프를 사용하면 370mm의 도로 1.8~2.5㎡을 영상의 온도로 유지함.) 열파이프를 설치한 판넬의 표면온도는 설치하지 않은 판넬의 표면온도보다 평균 5~7℃ 가 높은 것으로 나타나 결빙방지에 커다란 효과가 있음을 알 수 있다. 이 시스템은 에너지의 비용이 들지 않고 대기온도의 상태에 따라 자동적으로 열을 공급하거나 차단하므로 운전, 관리비가 필요 없고, 결빙에 따른 안전사고를 크게 줄일 수 있는 것으로 나타났다. 비교적 초기 설치비가 높으므로 교차로,산간지방의 경사도로,터널입구,건물의 지하 주차장 출입구, 교량의 상판부 등에 선택적으로 설치하면 커다란 효과를 얻을 수 있는 시스템이다.{nameOfApplication=Show}
전기를 이용한 제로화 하우스서론 -설계목표본론 -설계아이디어설계 -설계방안 -설계계산결론목차1. 서론○ 지구의 온난화와 CO2삭감필요 CO2 배출량: 세계 9위[04년] 석유소비 : 세계 10위 [06년]○ 석유의 고갈 현재 에너지의 97% 수입에 의존설계목표1. 서론○ 건물 내에서 이산화탄소 배출과 열 손실을 최소화하고, 손실되는 에너지를 회수할 수 있 는 시스템을 설계 ○ 냉·난방 시스템 이용하여 에너지를 절약할 수 있는 가정집을 설계 ○ 난방 및 냉방으로 에너지 사용이 가장 많은 여름과 겨울을 기준 열 전달에 관한 계산식을 세워서 이 설계의 가능성을 확인.설계목표2. 본론설계 아이디어.◎시스템 창호.○ 과학적이고 정밀한 특수 하드웨어를 장착하여 창호 를 통한 열 손실 요인을 크게 감소시켜 창호 주요 기능인 단열, 방음, 기밀성을 획기 적으로 향상시킨 첨단 창호 시스템2. 본론설계 아이디어.◎ Low-e 복층 유리○ low emissivty 에서 나온 것으로 창호의 단열성이 우수 ,저 방사 유리로 겨울철 실내의 난방 시 적외선을 반사, 실내로 되돌리고 여름철에는 실외에서 태양 복사열을 차단하여 실내의 냉,난방을 효율적으로 만들어 준다.2. 본론설계 아이디어.◎ 태양광 발전기○ 태양의 빛에너지를 변환시 켜 전기를 생산하는 발전 기술 ○ 금속과 반도체의 접촉을 이용. 셀렌광전지, 아황산 구리 광전지, 반도체 pn접 합을 사용한 것인 실리콘 광전지2. 본론설계 아이디어.◎ 태양광 씨스루 창호○ 창문에는 창호처럼 채광이 가능한 창호 일체형 씨스루 타입 모듈이용. ○ 58W의 최대출력과 90V의 최대전압, 0.64A의 최대 전류가 특징.2. 본론설계 아이디어.◎ 태양광 발전 계통도○ 일반적으로 사용되는 가정 집의 전력 사용과 태양광 발전시스템의 계통도이다. ○ 낮에는 태양전지를 이용한 발전을 하고, 여분의 전력 은 외부로 송전된다. 밤에는 송전선로를 통한 전기를 이용한다.2. 본론설계 아이디어.◎ 지열 발전 시스템○ 온도가 일정한 지하수, 지 표수 및 지중 을 냉방 시 히트싱크로, 난방 시 히트 소스로 하여 건축물의 냉 · 난방을 동시에 가능하도 록 하는 복합형 시스템.2. 본론설계 아이디어.◎ 풍력발전○ 수직형보다 풍속의 량이 풍부하지 못한 우리나라의 실정에 맞게 수평형 풍력발 전기를 설치하여, 소음을 줄이고, 효율을 증대한다. 다리우스식을 외부날개에 사보니우스식을 내부날개 에 설계하여 발전기 효율을 극대하였다.2. 본론설계 아이디어.◎ 발열필름1○ 필름은 PET film에 고저항 체인 Carbon을 도포하여 Carbon에 의해 열을 발 산하는 것이 원리. 가위로 잘라내지 않는 한 반영구 적으로 사용할 수 있는 최 첨단 난방 필름2. 본론설계 아이디어.◎ 발열필름2구 분기름, 가스보일러Eco 난방 필름보일러전기판넬형식화석연료전기전기전기난방방식전도,대류복사열전도,대류전도원적외선무90% 이상무무난방속도30~60분4~10분30~60분15~30분내구성10년 내외반영구적5년 내외2~3년단점동파우려 고가의 유류비온수기별도설치2년 내 고장율 높음 온도제어가 어려움공간난방불가 판넬의 변형 다량의 전자파발생 온수기 별도 설치○ 발열필름(난방 필름)이 일반적 으로 사용되는 보일러와 전기 판넬에 비해서 더 효율적인 것 을 확인 할 수 있다.3. 설계설계 방안.◎ 설계의 모안○ 창문: 삼중 복합유리, 창호는 시스템 창호 설계. ○ 창문을 제외한 벽면은 “외 부로의 열을 100%차단.” 라는 가정으로 설계. ○ 옥상과 창문에 설치하는 유기박막 태양광발전으로 전력이용3. 설계설계 방안.◎ 여름철 냉방시스템1○ 지하에 수도관을 매설 즉, 지열을 이용, 냉방에 필요한 만큼의 단위 길이 로 설계하여 내부로 공기 가 이동되는 관을 수도관 이 감싼 이중 열 교환기 형태의 냉방장치 설계. ○ 지하에 매설된 수도관내 부의 공기는 수도관으로 모두 열전달된다.3. 설계설계 방안.◎ 여름철 냉방시스템2○ 결국, 지하에 매설된 수도 관을 통해서 냉각된 공기 는 외부에서 30℃- 25℃ 로 열전달이 되는 집내부 를 25℃로 꾸준히 유지를 해준다. 냉방기가 필요없 이 집안을 최대한 서늘하 게 유지시켜주는 것이다.3. 설계설계 방안.◎ 겨울철 냉방시스템○ 겨울의 난방은 한국인들 이 가장 선호하는 온돌식 난방시스템을 설계 하기 위해서 발열필름을 사용 한 좌식난방시스템을 설 계하였다. ○ 발열필름에서 생성된 열 원은 구리판과 나무판을 거쳐서 집내부로 전달되 어, 외부(0℃)로 빠져나가 는 열만큼 투입된다.3. 설계설계 방안.◎ 전체적인 시스템 도안○ 절대로 발로 그린 것이 아 니다. 미적감 각이 없어서 다. ○ 전체적으로 보면, 최대한 제로화와 패 시브하우스를 모토로 했다.3. 설계설계 계산.◎ 여름철 냉방시스템○ [가정] Steady State The layer in excellent thermal contact, i.e.no temp. difference across the interface. 유리 사이의 아르곤은 정지한 상 태의 기체로 가정.3. 설계설계 계산.◎ 여름철 냉방시스템 계산3. 설계설계 계산.◎ 여름철 냉방시스템 계산3. 설계설계 계산.◎ 여름철 냉방시스템 계산3. 설계설계 계산.◎ 여름철 냉방시스템 계산3. 설계설계 계산.◎ 여름철 냉방시스템 계산○ 내부 파이프의 길이가 72.5m ○ 공기의 온도 : 30℃에서 23.63℃로 냉각 ○ 창문을 통해 유입되는 열량을 상쇄, ○ 집 내부의 온도를 25℃ 유지3. 설계설계 계산.여름철 냉방3. 설계설계 계산.◎ 겨울철 난방시스템○ [가정] Steady State The layer in excellent thermal contact, i.e.no temp. difference across the interface. 유리 사이의 아르곤은 정지한 상태의 기 체로 가정.3. 설계설계 계산.◎ 겨울철 난방시스템3. 설계설계 계산.◎ 겨울철 난방시스템3. 설계설계 계산.◎ 겨울철 난방시스템열 전달의 속도와 유리창의 열손실과 같다는 가정하에 아래 의 식을 사용할 수 있음구리의 너비 : 3.5 cm , 구리선의 총 길이 : 257m3. 설계설계 계산.◎ 겨울철 난방시스템○ 계산을 해보면, 겨울 철에 온돌방식으로 설계를 할 수 있으며, 발열량이 일정하게 유지만 해주면 집의 내부온도를 25℃로 유지할 수 있다. 발열 필름의 온도를 50℃ 로 꾸준히 유지할 수 있지만, 더 높은 온도 로 Heating이 가능하 기 때문에 더 높은 온 도로도 유지할 수 있 다.3. 설계설계 계산.3. 설계설계 계산.◎ 여름철 자가 생산 전력과 소비전력◎ 태양광발전기 (3kw) 여름철 1kw의 태양광 발전기가 일일 생산하는 전기의 양 - 3kw x 8h = 24kwh/day ◎ 유기박막태양전지유리창 (56w/m2) 겨울철 56w/m2의 유기박막태양전지유리창이 일일 생산하는 전기의 양 - 362wh/m2·day x 20m2 x 8h = 8.96kwh/day ◎ 소형자가풍력발전기 (300w) 풍력발전기의 경우 최고 효율이 나오는 풍속이 되어야 하지만, 일정치가 않다. 일반적으로 300w의 값을 갖는 수직형풍력발전기의 경우, 일일 발전량은 - 2kw x 24h = 48kwh/day ◎ 총 생산전력량 - 2518.8kwh/month ◎ 여름철 소비전력량 -64.8kwh/month + 400kwh/month = 464.8kwh/month ∴ 2518.8kwh/month – 464.8/month = 2054kwh/month3. 설계설계 계산.◎ 겨울철 자가 생산 전력과 소비전력◎ 태양광발전기 (3kw) 겨울철 1kw의 태양광 발전기가 일일 생산하는 전기의 양 - 3kw x 7h = 21kwh/day ◎ 유기박막태양전지유리창 (56w/m2) 겨울철 56w/m2의 유기박막태양전지유리창이 일일 생산하는 전기의 양 - 362wh/m2·day x 20m2 x 7h = 7.84kwh/day ◎ 소형자가풍력발전기 (300w) 풍력발전기의 경우 최고 효율이 나오는 풍속이 되어야 하지만, 일정치가 않다. 일반적으로 300w의 값을 갖는 수직형풍력발전기의 경우, 일일 발전량은 - 2kw x 24h = 48kwh/day ◎ 총 생산전력량 - 2305.2kwh/month ◎ 겨울철 소비전력량 -648kwh/month + 300kwh/month = 948kwh/month ∴ 2305.2kwh/month - 948kwh/month = 1357kwh/month4. 결론◎ 겨울철 유리창에서 외부로 나가는 열 손실을 감안, 발열필름을 이용하여 난방. 257m 구리선을 이용하여 나무와의 열전도를 높여 주었음. 이를통해 내부공기를 25℃로 유지함을 실현시켰다. 가정의 발전량으로 충분히 난방을 가능케한다.◎ 여름철 위쪽에서 냉방으로 집안으로 대류, 유리창으로 들어오는 열을 따져 30℃의 외부의 공기를 지하의 72.5m의 관을 지나면서 23.7℃로 냉각 집안의 온도를 25℃로 유지함을 실현시켰다. 가정의 발전량으로 충분히 냉방을 가능케한다.감사합니다{nameOfApplication=Show}
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