부하 배관 수배관
루프가 어떻게 구성되는지 이해했다면 이제 한 가지 세부 사항이 남습니다. 각 부하는 루프에 실제로 어떻게 접속할까요? 코일, 팬코일유닛, 복사 매니폴드 등 어떤 부하든 짧은 연결부 반대편에서 유량을 소비합니다. 이 연결 지점에서 내리는 한 가지 결정이 주변 시스템 전체를 좌우하며, 선택지는 두 가지입니다.
2방 밸브 — 변유량 시스템
2방 밸브는 이름 그대로 입구와 출구, 두 포트를 가지며 부하로 가는 공급 배관에 설치됩니다. 제어기가 밸브 개도를 조절해 코일에 도달하는 유량을 바꿉니다. 요구가 높으면 밸브가 열리고 코일 유량과 전달 열량(또는 냉량)이 증가합니다. 요구가 낮으면 밸브가 닫혀 유량이 줄어듭니다. 여기서 중요한 점은 밸브가 조여질 때 그 유량이 다른 곳으로 흐르지 않는다는 것입니다. 유량 자체가 줄어들어 분기와 시스템 루프의 총유량이 함께 감소합니다.
이것이 핵심이며 현대 시스템에서 2방 밸브가 기본인 이유입니다. 모든 부하가 2방 방식이면 코일 밸브가 조여질 때마다 시스템 총유량 요구가 감소합니다. 펌프는 온종일 같은 유량을 밀 필요 없이 건물 부하와 함께 감속할 수 있습니다. 이 배관에 가변속 펌프를 조합하면 연중 대부분을 차지하는 부분 부하에서 동력을 크게 줄일 수 있습니다. 대신 시스템 압력 제어가 더 복잡해지며(VFD 교육에서 자세히 다룹니다), 보일러와 냉동기를 포함한 플랜트 전체가 변유량 배관을 허용해야 합니다.
3방 밸브 — 정유량 시스템
3방 밸브에는 예상대로 포트가 세 개 있습니다. 이 방식에는 공급 측 물을 코일을 거치지 않고 환수 측으로 보내는 짧은 배관 루프인 바이패스가 추가됩니다. 부하 요구가 줄면 밸브가 유량을 차단하지 않고 코일 주변으로 우회시킵니다. 물은 계속 흐르지만 코일을 통과하며 열을 얻거나 잃지 않습니다. 시스템 루프에서 보면 이 분기의 총유량은 일정하고 펌프가 보는 요구도 온종일 같습니다.
일반적인 구성은 두 가지이며 형태는 달라도 기능은 같습니다. 혼합형 밸브는 코일 출구에 설치되어 코일 환수와 바이패스 유량을 혼합한 뒤 환수 측으로 보냅니다. 분배형 밸브는 코일 입구에 설치되어 유입 공급수를 코일과 바이패스로 나눕니다. 어느 쪽이든 시스템 측 유량은 일정하고 코일 측 유량은 0에서 전유량 사이로 변합니다.
분배형은 같은 루프에서 밸브 위치만 반대로 배치합니다. 공급수가 먼저 밸브에 들어가 코일 분기와 바이패스로 나뉘고, 두 경로는 환수 측의 단순 티에서 다시 합쳐집니다. 시스템 관점의 기능은 같지만 밸브 영향도(authority, β), 즉 밸브가 실제로 제어하는 시스템 압력손실의 비율과 유동에 따른 밸브 본체 마모가 달라집니다. 두 방식 모두 흔하며 현장에서 어느 것을 보게 될지는 설계자의 선호, 제조사 카탈로그, 시공 당시 확보한 자재에 따라 달라집니다.
2방 대신 3방을 선택하는 이유는 주로 기존 관행과 장비 조합입니다. 3방 밸브는 정속 펌프와 일정 유량이 필요한 보일러·냉동기에 자연스럽게 맞으므로 오래된 건물과 플랜트가 정유량을 요구하는 신축 시스템에서 사용합니다. 단점은 그림에 보이는 그대로입니다. 바이패스가 열적 필요 없이 건물 전체로 물을 순환시킵니다. 부분 부하에서도 시스템 펌프는 유량이 필요 없는 코일을 지나 물을 보내기 위해 전부하로 일합니다. 이런 불필요한 에너지 소비가 업계를 2방 밸브와 가변속 조합으로 이끈 이유입니다.
함께 알아둘 점이 있습니다. 정유량 구성에서도 각 부하가 설계 유량을 받도록 루프를 밸런싱하려면 분기마다 회로 설정 밸브, 자동 밸런싱 밸브 또는 (PICV)를 사용해야 합니다. 세 장치의 차이와 적용 시점, 루프의 밸런스가 무너진 징후는 수배관 밸런싱에서 설명합니다.
근접 배치 티 시스템과 연결하기
1차-2차 근접 배치 티를 살펴봤다면 여기서 남은 부분이 연결됩니다. 그 그림은 시스템 루프의 부하 두 개를 공급수가 들어가고 환수가 나오는 단순한 상자로만 표시해 접속 방식은 보여 주지 않았습니다. 방금 설명한 것이 그 세부 방식이며, 이 선택의 영향은 루프 전체로 전달됩니다.
같은 시스템에서 각 부하 상자 내부를 펼친 그림입니다. 부하 A는 2방 방식, 부하 B는 3방 분배 방식입니다. 실제 시스템은 루프의 모든 부하에 한 방식을 선택하지만, 여기서는 한 화면에서 비교할 수 있도록 두 방식을 함께 그렸습니다.
의 부하가 2방(위 부하 A)이면 시스템 루프는 변유량입니다. 부하 개도가 낮아질수록 시스템 펌프도 감속해야 하며, 시스템 요구가 변할 때 공급 온도를 안정적으로 유지하려면 주입 펌프도 조절해야 할 수 있습니다.
변유량 배관에는 놓치기 쉬운 요소가 하나 있으며, 위 시스템 루프 끝에 최소유량으로 표시했습니다. 펌프 반대편의 최소유량 바이패스는 제어된 소량의 공급수를 부하를 거치지 않고 환수 주관으로 바로 단락시킵니다. 대부분의 2방 밸브가 닫히면 시스템 유량이 지나치게 낮아져 펌프가 자체 토출에 맞서 할 수 있습니다. 최저 속도 아래로는 감속할 수 없는 VFD 시스템 펌프에도 이 유량 하한이 필요합니다. 보장된 최소유량은 변유량 시스템에 필요한 펌프 보호입니다. (비슷한 위치의 차압 바이패스 밸브는 펌프 제어 교육에서 다룹니다. DPBV는 Δp 설정값에서 열리는 전형적인 정속 펌프 대책이고, VFD 압력 제어에서는 드라이브가 이미 루프 Δp를 제한하므로 변유량 장치는 최소유량을 유지하도록 선정합니다.) 3방 시스템은 부하별 바이패스가 이미 펌프 유량을 일정하게 유지하므로 둘 다 필요하지 않습니다.
의 부하가 3방(위 부하 B)이면 시스템 루프는 정유량입니다. 정속 시스템 펌프가 온종일 운전하고 부하에 따라 조절되는 장치는 주입 펌프뿐입니다. 어느 쪽이든 보일러는 자체 1차 루프에 있고 가 계속 디커플링하므로 영향을 받지 않습니다. 하지만 시스템 루프의 특성은 달라지며 그 특성을 결정하는 것이 부하 배관입니다.
이것이 그림에서 다루지 않은 차이입니다. 시스템에 맞지 않는 부하 형식을 고르면 정속 시스템 펌프가 건물 전체의 조여지는 2방 밸브와 맞서거나, 가변속 펌프가 유량을 줄이지 않는 3방 밸브 사이에서 감속하려는 상황이 생깁니다. 입상 배관도에서 각 부하의 연결점은 작아 보이지만 루프 나머지 부분이 할 수 있는 일을 결정합니다.
바이패스의 역할 확인하기
아래에는 세 가지 조작부가 있습니다. 2방 부하 세 개를 동시에 조절하는 건물 요구 슬라이더, VFD와 정속을 고르는 펌프 형식 토글, 최소유량 바이패스입니다. 바이패스를 끈 채 요구를 낮추면 물이 흐를 곳이 없어 PUMP 상태가 저유량을 거쳐 체절로 바뀝니다. 바이패스를 켜면 유량 하한이 다시 생깁니다.