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표제지
목차
요약 6
1. 서론 13
1.1. 연구배경 13
1.2. 연구목적 15
2. 이론적 고찰 16
2.1. 가정용가스보일러의 이해 16
2.1.1. 개요 16
2.1.2. 국내의 가정용 가스보일러 사용·설치현황 24
2.1.3. 설치 경과년도에 따른 현황 25
2.2. 가정용가스보일러의 구조 및 특징 27
2.2.1. 일반보일러의 구조 및 특징 27
2.2.2. 콘덴싱보일러의 구조 및 특징 29
2.3. 국내·외 에너지소비효율 시험방법 및 등급표시 기준 31
2.3.1. KS표준의 시험기준 31
2.3.2. 국내의 에너지소비효율 등급표시 기준 34
2.3.3. 유럽 등 국외의 시험기준 36
2.3.4. 국외의 에너지소비효율 등급표시 기준 38
2.4. 연소생성물 43
2.4.1. 일산화탄소(CO) 43
2.4.2. 질소산화물(NOx)(이미지참조) 45
3. 연구방법 및 내용 47
3.1. 시험·연구 조건 47
3.1.1. 공통 시험조건 및 시험장비 47
3.1.2. 시험조건 A 52
3.1.3. 시험조건 B 53
3.1.4. 시험조건 C 55
3.1.5. 시험조건 D 56
3.1.6. 부가적 시험조건(조건 B, D시험의 시점과 종점 관련) 57
3.2. 에너지소비효율 측정값의 비교 연구 58
3.3. 연소생성물과 에너지소비효율 비교 연구 59
3.4. 기타 측정인자와 에너지소비효율 비교 연구 60
4. 연구결과 및 고찰 62
4.1. 일반보일러의 시험결과 62
4.1.1. 에너지소비효율 측정값의 비교 62
4.1.2. 연소생성물과 에너지소비효율의 상관관계 68
4.1.3. 기타 측정값과 에너지소비효율의 상관관계 73
4.2. 콘덴싱보일러 시험결과 78
4.2.1. 에너지소비효율 측정값의 비교 78
4.2.2. 연소생성물과 에너지소비효율의 상관관계 83
4.2.3. 기타 측정값과 에너지소비효율의 상관관계 88
5. 결론 93
참고문헌 95
Abstract 97
Table 2.1. 보일러 종류 구분에 따른 분류 16
Table 2.2. 연소기의 급배기방식에 따른 분류 23
Table 2.3. 국내의 보일러 설치현황 24
Table 2.4. 설치년도에 따른 도시가스용 보일러 현황 25
Table 2.5. 설치년도에 따른 LP가스용 보일러 현황 26
Table 2.6. 부분부하율에 따른 시험시간 결정의 예시 31
Table 2.7. 국내의 가정용가스보일러 최저소비효율기준 34
Table 2.8. 국내 고시의 가정용가스보일러 효율등급 부여지표 35
Table 2.9. 국내 고시의 가정용가스보일러 효율등급 부여 기준 35
Table 2.10. DIN규격 표준효율 산출방법 37
Table 2.11. BED 보일러 최저소비효율 기준 38
Table 2.12. 유럽 BED 에너지소비효율 라벨표시 기준 39
Table 2.13. SEDBUK 소비효율등급(BAND) 분류 39
Table 2.14. 일산화탄소(CO)의 물성 43
Table 2.15. 산소부족에 따라 인체에 미치는 영향 44
Table 3.1. 에너지소비효율시험 공통 조건 47
Table 3.2. 시험조건 A 52
Table 3.3. 시험조건 B 54
Table 3.4. 시험조건 C 55
Table 3.5. 시험조건 D 56
Fig 2.1. 열교환기 종류에 따른 보일러 구분(일반 左, 콘덴싱 右) 17
Fig 2.2. 순간식 가스보일러 예시 18
Fig 2.3. 저탕식 가스보일러 예시 18
Fig 2.4. 대기차단식 가스보일러의 예시 19
Fig 2.5. 대기개방식 가스보일러의 예시 20
Fig 2.6. 난방용 가스보일러의 예시 21
Fig 2.7. 난방·온수 겸용 가스보일러의 예시 22
Fig 2.8. 가스보일러 급배기 방식에 따른 분류 22
Fig 2.9. 일반보일러의 약식 모형도 27
Fig 2.10. 콘덴싱 보일러의 약식 모형도 29
Fig 2.11. 대기차단식 보일러 성능시험도 32
Fig 2.12. 대기개방식 보일러 성능시험도 32
Fig 2.13. 에너지절약 추천 로고(영국) 40
Fig 2.14. The SAVE directive의 Labelling 40
Fig 2.15. Energy Star 마크 42
Fig 2.16. Energy Guide 마크 42
Fig 3.1. 효율시험장비의 개략도 49
Fig 4.1. 조건 A의 순간효율 변화 63
Fig 4.2. 조건 B의 순간효율 변화 63
Fig 4.3. 조건 C의 순간효율 변화 63
Fig 4.4. 조건 D의 순간효율 변화 63
Fig 4.5. 조건 A의 적산효율 변화 64
Fig 4.6. 조건 B의 적산효율 변화 64
Fig 4.7. 조건 C의 적산효율 변화 64
Fig 4.8. 조건 D의 적산효율 변화 64
Fig 4.9. 조건 A의 적산효율 변화(0~100초) 65
Fig 4.10. 조건 B의 적산효율 변화(0~400초) 65
Fig 4.11. 조건 C의 적산효율 변화(0~100초) 66
Fig 4.12. 조건 D의 적산효율 변화(0~400초) 66
Fig 4.13. 조건 A의 적산효율 변화(100~600초) 66
Fig 4.14. 조건 B의 적산효율 변화(400~1,100초) 66
Fig 4.15. 조건 C의 적산효율 변화(100~600초) 66
Fig 4.16. 조건 D의 적산효율 변화(400~1,250초) 66
Fig 4.17. 조건 B의 효율값 변화율 67
Fig 4.18. 조건 D의 효율값 변화율 67
Fig 4.19. 조건 A의 CO, NOx(이미지참조) 68
Fig 4.20. 조건 B의 CO, NOx(이미지참조) 68
Fig 4.21. 조건 C의 CO, NOx(이미지참조) 68
Fig 4.22. 조건 D의 CO, NOx(이미지참조) 68
Fig 4.23. 조건 A의 CO와 효율 70
Fig 4.24. 조건 B의 CO와 효율 70
Fig 4.25. 조건 C의 CO와 효율 70
Fig 4.26. 조건 D의 CO와 효율 70
Fig 4.27. 조건 A의 NOx와 효율(이미지참조) 71
Fig 4.28. 조건 B의 NOx와 효율(이미지참조) 71
Fig 4.29. 조건 C의 NOx와 효율(이미지참조) 71
Fig 4.30. 조건 D의 NOx와 효율(이미지참조) 71
Fig 4.31. 조건 A의 NO, NO₂, NOx(이미지참조) 72
Fig 4.32. 조건 B의 NO, NO₂, NOx(이미지참조) 72
Fig 4.33. 조건 C의 NO, NO₂, NOx(이미지참조) 72
Fig 4.34. 조건 D의 NO, NO₂, NOx(이미지참조) 72
Fig 4.35. 조건 A의 공급수, 환수온도와 효율 73
Fig 4.36. 조건 B의 공급수, 환수온도와 효율 73
Fig 4.37. 조건 C의 공급수, 환수온도와 효율 73
Fig 4.38. 조건 D의 공급수, 환수온도와 효율 73
Fig 4.39. 조건 A의 배기가스온도와 효율 75
Fig 4.40. 조건 B의 배기가스온도와 효율 75
Fig 4.41. 조건 C의 배기가스온도와 효율 75
Fig 4.42. 조건 D의 배기가스온도와 효율 75
Fig 4.43. 조건 A의 가스 및 물유량 76
Fig 4.44. 조건 B의 가스 및 물유량 76
Fig 4.45. 조건 C의 가스 및 물유량 76
Fig 4.46. 조건 D의 가스 및 물유량 76
Fig 4.47. 조건 A의 소비전력 77
Fig 4.48. 조건 B의 소비전력 77
Fig 4.49. 조건 C의 소비전력 77
Fig 4.50. 조건 D의 소비전력 77
Fig 4.51. 조건 A의 순간효율 변화 78
Fig 4.52. 조건 B의 순간효율 변화 78
Fig 4.53. 조건 C의 순간효율 변화 79
Fig 4.54. 조건 D의 순간효율 변화 79
Fig 4.55. 조건 A의 적산효율 변화 80
Fig 4.56. 조건 B의 적산효율 변화 80
Fig 4.57. 조건 C의 적산효율 변화 81
Fig 4.58. 조건 D의 적산효율 변화 81
Fig 4.59. 조건 B의 효율값 변화율(0~950초) 82
Fig 4.60. 조건 D의 효율값 변화율 82
Fig 4.61. 조건 B의 효율값 변화율(500~950초) 82
Fig 4.62. 조건 D의 효율값 변화율(500~1,100초) 82
Fig 4.63. 조건 A의 CO, NOx(이미지참조) 83
Fig 4.64. 조건 B의 CO, NOx(이미지참조) 83
Fig 4.65. 조건 C의 CO, NOx(이미지참조) 83
Fig 4.66. 조건 D의 CO, NOx(이미지참조) 83
Fig 4.67. 조건 A의 CO와 효율 85
Fig 4.68. 조건 B의 CO와 효율 85
Fig 4.69. 조건 C의 CO와 효율 85
Fig 4.70. 조건 D의 CO와 효율 85
Fig 4.71. 조건 A의 NOx와 효율(이미지참조) 86
Fig 4.72. 조건 B의 NOx와 효율(이미지참조) 86
Fig 4.73. 조건 C의 NOx와 효율(이미지참조) 86
Fig 4.74. 조건 D의 NOx와 효율(이미지참조) 86
Fig 4.75. 조건 A의 NO, NO₂, NOx(이미지참조) 87
Fig 4.76. 조건 B의 NO, NO₂, NOx(이미지참조) 87
Fig 4.77. 조건 C의 NO, NO₂, NOx(이미지참조) 87
Fig 4.78. 조건 D의 NO, NO₂, NOx(이미지참조) 87
Fig 4.79. 조건 A의 공급수, 환수온도와 효율 88
Fig 4.80.조건 B의 공급수, 환수온도와 효율 88
Fig 4.81. 조건 C의 공급수, 환수온도와 효율 88
Fig 4.82. 조건 D의 공급수, 환수온도와 효율 88
Fig 4.83. 조건 A의 배기가스온도와 효율 90
Fig 4.84. 조건 B의 배기가스온도와 효율 90
Fig 4.85. 조건 C의 배기가스온도와 효율 90
Fig 4.86. 조건 D의 배기가스온도와 효율 90
Fig 4.87. 조건 A의 가스 및 물유량 91
Fig 4.88. 조건 B의 가스 및 물유량 91
Fig 4.89. 조건 C의 가스 및 물유량 91
Fig 4.90. 조건 D의 가스 및 물유량 91
Fig 4.91. 조건 A, C의 소비전력 패턴 92
Fig 4.92. 조건 B, D의 소비전력 패턴 92
Photo 3.1. 가정용가스보일러 에너지소비효율 시험장비 48
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본 연구는 시험실 상태가 아닌 실제로 소비자가 가정용 가스보일러를 사용할 때 가동 시간에 따라 어떠한 에너지소비효율 변화를 나타내는지에 대하여 연구하였다.
시험에 사용된 가정용가스보일러는 일반보일러와 콘덴싱보일러 각 1개씩이며, 각각의 보일러에 대하여 네가지 모드로 시험하였다. 시험모드를 크게 구분하면 시험실 상태와 실제 가동상태 두가지로 나누고 또 이들 각각에 대하여 가스소비량 강제 최대 상태와 소비자 판매상태로 나누어 적용하였다.
효율시험을 위해 사용하는 장비는 KS표준과 유럽의 EN규격 등 가스보일러 관련 규격에서 제시하는 시험장치의 기능을 다하면서 다음과 같은 측정 인자들을 지속적으로 측정하고 기록 및 저장할 수 있는 장치로 하였다. 측정 대상 인자들은 유량(가스, 물), 온도(시험실, 난방공급수, 난방환수, 배기가스), 배기가스(CO, NO, NO₂)의 종류와 양(量) 등이다.
위 네가지 모드의 시험결과 에너지소비효율은 시험실 상태(보일러의 안정화 상태로 시험 시작)로 시험할 때가 실제 소비자가 사용하는 패턴으로 시험할 때 보다 일반보일러의 경우 약 10 %, 콘덴싱보일러의 경우 약 20 % 높은 소비효율로 측정되었다.
에너지소비효율등급을 부여하는 정부 고시의 효율시험방법에서도 본 연구에서 실시한 것과 같이 실제상황을 가정한 효율시험방법을 추가로 도입·운영할 필요가 있다고 사료된다. 최근 전부하 일변도의 효율등급표시 시험방법에서 벗어나 부분부하 효율시험 도입을 시도하고 있는 것으로 알고 있다. 이는 본 연구에서 시도한 실제상황을 어느 정도 반영하는 것으로 그 맥락을 같이 한다고 볼 수 있다.
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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