다수의 팬코일유닛에 작동유체를 공급하는 헤더에서 하부 유동저항 변화에 따른 유량분배 특성 평가

• Published in: 설비공학 논문집, 33(8) Vol. 33; no. 8; pp. 413 - 421
• Main Authors: 김진섭(Jinsub Kim), 정지환(Ji Hwan Jeong)
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 대한설비공학회 01.08.2021
• Subjects: 기계공학; Flow distribution(유량분배); Flow coefficient(유량계수); Heating and cooling system(냉난방시스템); Fan coil unit(팬코일유닛); Flow resistance(유동저항)
• ISSN: 1229-6422; 2465-7611
• DOI: 10.6110/KJACR.2021.33.8.413

본 연구는 다수의 FCU에 작동유체를 공급하는 헤더에서 하부 유동저항 변화에 따른 유량분배를 플로우 네트워크 모델을 통해 예측하고, 유량분배시스템을 모사한 실험을 통해 비교하였다. 플로우 네트워크 모델을 구성하는 헤더는 직관손실과 부차손실을 고려한 유동저항을 적용하였다. 복잡한 형상을 가지는 FCU와 밸브의 유동저항은 유량계수의 개념을 적용하였다. 모델 검증을 위한 실험은 4개의 FCU가 설치된 유량분배시스템을 모사하여 수행하였다. 설치된 유량조절밸브 통해 하부 유동저항 변화에 따른 유량분배를 확인하였다. 결과는 다음과 같다. (1) 한 채널의 유동저항이 증가하면 해당 채널의 유량은 감소한다. 이때, 나머지 채널의 유동저항이 일정하게 유지되면 감소한 유량은 나머지 채널에 균등하게 분배되어 채널별 유량 상승은 동일한 경향을 보인다. (2) 하나의 밸브를 통해 유량분배가 제어되는 경우, 분배시스템을 구성하는 총 유동저항에 대한 밸브의 유동저항 비율은 98%까지 증가하였다. (3) 다수의 밸브를 통해 유량분배가 제어되는 경우, 분배시스템을 구성하는 총 유동저항에 대한 밸브의 유동저항 비율은 가장 적은 목표 유량을 제어하는 밸브에서 가장 크게 나타난다. (4) 플로우 네트워크 모델의 하부 유동저항 변화에 따른 예측유량과 유량분배 실험 결과를 비교하면 25% 내에서 예측하였다. 이는 유량조절밸브에 집중된 유동저항으로 인해 발생한 불균일한 유동의 영향이 부차손실계수의 변동을 일으켜 발생한 오차로 판단되며, 불안정한 유동의 영향을 반영할 수 있는 부차손실계수에 대한 추가적인 연구가 필요하다. If a working fluid is not properly distributed in a heating and cooling system, the energy loss will increase. The flow distribution is affected by the flow resistance of piping, valves, heat exchangers, and so on. In addition, flow distribution can be controlled by the change of flow resistance of valves. Therefore, it is necessary to study flow distribution considering the flow resistance. In the present study, a numerical flow network model was developed to predict the flow distribution in a flow distribution system supplying the working fluid to multiple fan coil units. The flow resistance generated in each channel was represented by the valve flow coefficient. The variation of flow distribution was analyzed by changing the flow coefficient. The numerically predicted flow distribution was compared with experimental data for validation of the flow network model. KCI Citation Count: 0