모든 부하에 2방 밸브를 사용하는 건물에 정속 펌프를 적용하면, 밸브가 닫힐 때 펌프가 체절운전(deadhead)에 빠지지 않도록 차압 바이패스 밸브를 설치하거나 가변속 제어로 전환해야 합니다.

참. 정속 펌프는 하루 종일 같은 유량을 같은 양정으로 밀어냅니다. 2방 밸브가 닫히며 유량을 조절하면 남는 압력이 밸브에서 소음과 마모로 소모되고, 바이패스 없이 충분히 많은 밸브가 닫히면 펌프는 유로가 막힌 상태에서 회전하는 체절운전에 빠집니다. Δp 설정값에서 열리는 차압 바이패스 밸브(DPBV)는 기계적인 보호 장치이며, 가변속 제어는 불필요한 압력 자체를 만들지 않아 문제를 해결합니다.

펌프 곡선과 시스템 곡선을 함께 나타낸 선도에서 펌프는 실제로 어느 지점에서 운전합니까?

펌프 곡선과 시스템 곡선이 교차하는 운전점입니다. 운전점은 두 곡선이 교차하는 지점입니다. 누군가 임의로 정하는 값이 아니라 물리 법칙에 따라 결정됩니다. 밸브를 열면 시스템 곡선이 완만해져 교점이 오른쪽 아래로 이동하고 유량은 늘며 양정은 낮아집니다. 밸브를 닫으면 교점이 왼쪽 위로 이동합니다. 건물 부하 요구가 변하면 펌프의 운전점도 펌프 곡선을 따라 이동합니다.

원심펌프를 '100-GPM 펌프'라고 표현하면 오해를 일으킬 수 있는 이유는 무엇입니까?

펌프에는 하나의 정격값이 아니라 전체 곡선이 있으며, 공급 유량은 펌프 앞의 시스템 저항에 따라 달라지기 때문입니다. 펌프는 유량이 없을 때의 차단 양정부터 오른쪽의 최대 유량점까지 양정-유량 곡선을 형성하며, 그 선 위 어느 지점에서도 운전할 수 있습니다. 실제 공급 유량은 시스템 곡선과 만나는 지점에서 결정됩니다. 정확한 표현은 '이 펌프 곡선과 이 시스템 조건에서 100 GPM'입니다. 시스템 저항이 변하면 같은 펌프가 공급하는 유량도 달라집니다.

상사 법칙에 따르면 유량은 펌프 속도에 정비례합니다. 양정과 동력은 속도에 대해 어떻게 변합니까?

양정은 속도의 제곱, 동력은 속도의 세제곱에 비례합니다. 유량 ∝ N, 양정 ∝ N², 동력 ∝ N³입니다. 동력의 세제곱 법칙이 가변속 펌프의 에너지 절감 근거입니다. 폐회로 수배관 시스템의 양정은 모두 마찰에 의한 것이고 마찰 양정 자체가 유량의 제곱에 비례하므로, 정수두 항이 계산을 방해하지 않아 이 관계가 명확하게 적용됩니다.

펌프 속도를 전속의 70 %로 낮췄습니다. 상사 법칙에 따르면 소비 동력은 전속 동력의 약 몇 %로 감소합니까?

34 %. 동력은 속도의 세제곱에 비례합니다. 0.70³ ≈ 0.343이므로 약 34 %입니다. 유량은 70 %, 양정은 약 49 %(0.70²)로만 낮아지지만 동력은 크게 감소합니다. 펌프 속도를 조금만 낮춰도 많은 에너지를 절감할 수 있는 이유입니다.

가변속 펌프가 차압(DP) 설정값을 정확히 유지하고 펌프에 설치된 게이지도 목표값을 나타내지만, 건물 끝단 사무실은 온도를 유지하지 못합니다. 차압 센서는 펌프 토출측과 흡입측 사이에 연결되어 있습니다. 무엇이 문제입니까? DP 센서 위치: 펌프 토출측 − 흡입측 DP 설정값: 목표값 유지 ✓ 말단 부하: 유량 부족 ✗

펌프 근처의 차압은 펌프 양정만 측정하고 말단 부하가 받는 압력은 측정하지 못합니다. 회로 마찰이 증가해도 이 값은 정상일 수 있으므로 센서를 수력적으로 가장 먼 지점으로 옮겨야 합니다. 펌프 근처의 차압 센서는 펌프 토출압과 흡입압의 차이, 즉 펌프가 만드는 양정만 측정하며 회로 말단 상태는 알려 주지 못합니다. 스트레이너가 막히거나 밸브가 조절되어 회로 마찰이 증가하면 펌프 근처 DP는 정상이어도 최악 조건의 부하에는 유량이 부족할 수 있습니다. 마지막 큰 부하보다 먼 지점의 공급관과 환수관 사이에 연결한 원격 차압 센서는 최악 조건 부하에 실제로 걸리는 압력을 측정하므로 제어해야 할 올바른 변수가 됩니다.

소규모보다 큰 시스템에서 펌프 속도를 제어하는 차압 센서는 어디에 연결하는 것이 더 적합합니까?

수력적으로 가장 먼 지점, 즉 마지막 큰 부하보다 먼 공급관과 환수관 사이입니다. 원격 차압 제어는 펌프의 목표를 '최악 조건 부하에 최소한 이만큼의 압력을 공급한다'로 설정하며, 이것이 건물에 실제로 필요한 조건입니다. 펌프 근처의 차압 측정은 제어반 밖으로 현장 배선을 하지 않아 저렴하지만 말단의 유량 부족을 감지할 수 없습니다. 일정 규모 이상의 시스템에서는 현장에 설치하는 원격 센서가 대부분 그 비용만큼 가치가 있습니다.

차압 설정값 리셋(최대 개도 밸브 리셋)은 어떤 조건을 충족할 때까지 차압 설정값을 단계적으로 낮춥니까?

건물에서 가장 많이 열린 밸브가 약 95 % 개도에 이를 때까지입니다. 시퀀스는 모든 비례제어 밸브의 위치 피드백을 읽고, 건물에서 가장 많이 열린 밸브가 약 95 % 개도에 이를 때까지 차압 설정값을 낮춥니다. 이는 해당 밸브가 거의 조절하지 않고 현재 최악 조건 부하에 필요한 압력만 펌프가 만들고 있다는 뜻입니다. 나머지 밸브도 더 열리고 펌프는 감속하며 세제곱 법칙에 따라 동력이 더 줄어듭니다. 다만 설정값은 설계 유량을 배관에 보내는 데 필요한 마찰 압력보다 낮출 수 없고, 회로가 체절운전에 빠지지 않도록 최솟값을 둡니다.

고정 차압 제어의 설정값은 최악 조건에 맞춰 정하므로 부분부하 시간에는 펌프가 어떤 부하에도 필요하지 않은 압력을 더 만들고, 이 잉여 압력이 조절 중인 밸브에서 소모되어 에너지가 낭비됩니다.

참. 맞습니다. 차압 리셋이 줄이는 낭비가 바로 이것입니다. 고정 설정값은 모든 밸브가 설계 유량을 통과시킬 만큼 열린 최대 수요에 맞춰 정합니다. 그 밖의 시간에는 밸브가 조절되며 잉여 압력을 소모합니다. 수요에 따라 설정값을 낮추면 펌프는 필요한 압력만 만들고, 속도와 양정이 낮아져 동력은 훨씬 더 크게 줄어듭니다.

두 가변속 펌프가 하나의 차압 제어 루프에서 병렬로 운전됩니다. 두 펌프에는 어떤 지령을 보내며 두 번째 펌프는 언제 기동합니까?

두 펌프에 같은 속도 기준값을 보내며, 선행 펌프가 일정 시간 동안 전속에 가깝게 운전하면 후행 펌프를 증단합니다. 병렬 가변속 펌프는 하나의 차압 제어 루프와 하나의 속도 기준값을 공유합니다. 모터는 두 개지만 지령은 같습니다. 선행 펌프가 장시간 전속에 가까운 속도로 운전하여 한 대로 수요를 충족하지 못하면 대수제어 시퀀스가 후행 펌프를 기동하며, 운전 시간을 고르게 하기 위해 선행 펌프를 주기적으로 교대합니다. 대수제어 로직은 장비 대수제어 학습 자료에서 다룹니다.

연습문제 · 펌프 제어

펌프 제어 퀴즈 수배관 시스템

먼저 펌프 제어 학습 자료를 읽은 뒤 스스로 확인해 보세요. BMS가 수배관 펌프를 제어하는 방식을 다루는 10문항입니다. 펌프 곡선과 시스템 곡선이 만나는 운전점, 상사 법칙과 세제곱 에너지 절감 효과, 차압(DP) 센서를 수리적으로 가장 불리한 지점에 설치해야 하는 이유, 차압 설정값 리셋으로 추가 절감을 얻는 방법을 점검합니다. 각 문항의 해설에는 해당 절의 링크가 있습니다.

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