중앙 난방
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1. 개요
중앙 난방은 건물 전체 또는 여러 건물에 열을 공급하는 시스템으로, 고대 로마의 하이포코스트, 한국의 온돌 등 다양한 형태로 존재해 왔다. 근대적 중앙 난방은 18세기 말 유럽에서 시작되었으며, 증기, 온풍, 온수 방식을 거쳐 발전했다. 현재는 온수 방식이 일반적이며, 에너지 효율을 높이기 위해 고효율 보일러, 지역 난방 등이 활용된다. 대한민국에서는 온돌을 기반으로 한 온수 난방과 지역 난방 시스템이 널리 사용되며, 정부는 에너지 효율 향상 및 탄소 배출 감소를 위한 정책을 추진하고 있다.
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| 중앙 난방 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 유형 | 난방 시스템 |
| 작동 방식 | 열원으로부터 열을 한 곳에서 여러 곳으로 전달 |
| 매체 | 공기 물 증기 |
| 역사 및 발전 | |
| 기원 | 고대 로마의 하이포코스트 |
| 현대적 발전 | 19세기 후반, 미국과 유럽에서 상업적 보급 |
| 구성 요소 | |
| 열원 | 보일러 (가스, 기름, 전기) 열펌프 태양열 집열기 |
| 분배 시스템 | 덕트 (공기) 파이프 (물, 증기) |
| 방열기 | 라디에이터 방열기 바닥 난방 강제 공기식 레지스터 |
| 제어 장치 | 온도 조절 장치 밸브 댐퍼 |
| 유형별 특징 | |
| 강제 공기식 난방 | 덕트를 통해 따뜻한 공기를 순환시키며, 냉방과 결합 가능 |
| 수열식 난방 | 라디에이터, 바닥 난방 등을 사용하여 물을 순환시킴 |
| 증기 난방 | 증기를 사용하여 열을 전달하며, 역사적으로 일반적이었음 |
| 장점 및 단점 | |
| 장점 | 전체 건물에 균일한 난방 제공 개별 실별 온도 조절 가능 에너지 효율성 향상 가능 |
| 단점 | 초기 설치 비용이 높음 유지 보수 필요 공간 제약 (덕트, 파이프) |
| 에너지 효율성 및 환경 영향 | |
| 효율성 | 고효율 보일러 및 열펌프 사용 단열 강화 스마트 온도 조절 장치 사용 |
| 환경 영향 | 화석 연료 사용 감소 및 재생 에너지원 활용 |
| 지역별 현황 | |
| 대한민국 | 보일러를 이용한 온수 난방이 일반적 바닥 난방 (온돌) 시스템이 널리 사용 |
| 일본 | 보일러를 이용한 온수 난방 시스템 사용 지역 난방 시스템 보급 |
| 북미 및 유럽 | 강제 공기식 난방 시스템이 일반적 수열식 난방 시스템도 널리 사용 |
| 기타 | |
| 관련 기술 | 지역 난방 열병합 발전 스마트 그리드 |
2. 역사
고대부터 중앙 난방의 개념은 존재했다. 고대 로마의 하이포코스트, 러시아의 아타플레니에 및 페치카, 한반도 및 중국 동북부의 온돌 등이 그 예시이다.
근대적인 중앙 난방은 18세기 후반에서 19세기 중반에 걸쳐 서구에서 개발되었다.[9] 1784년 제임스 와트가 소규모 증기 난방을 설치했고,[29] 1831년 앤지어 마시 퍼킨스가 난방 시스템 특허를 냈다.[29] 1860년대에는 보일러, 배관, 방열기가 분리된 현대적 증기 난방 시스템이 성립되었다. 20세기 초, 서구 도시에서는 발전소의 폐열을 이용한 지역 난방 시스템이 등장했다.
온대 기후 지역의 많은 단독 주택에는 제2차 세계 대전 이전부터 중앙 난방이 설치되었다. 초기에는 석탄을 사용했지만, 20세기 후반에는 연료유나 가스를 사용하도록 변경되었다. 온수 또는 증기 난방 대신 강제 공기식 온풍 난방을 사용하기도 했다. 전기 난방 시스템은 지열 히트 펌프를 사용하거나 전기 요금이 저렴한 경우에만 실용적이었다. 중앙 태양열 난방은 물 순환을 이용하는 방식이다.
일본에서는 메이지 시대에 온수 난방과 증기 난방이 도입되었다. 온수 난방은 1880년(메이지 13년) 법문과 대학 교실에 처음 설치되었고,[33] 증기 난방은 1887년(메이지 20년) 다카다 상회가 도입했다.[33] 제2차 세계 대전 이후 증기 난방은 공기조화 설비에 대체되었지만, 온수 보일러는 난방 열원으로 계속 사용되었다. 단독 주택에서는 1965년경부터 중앙 난방용 열원기가 등장하여 홋카이도를 중심으로 보급이 확대되었다.[33]
2. 1. 고대
중앙 난방의 초기 형태는 고대 문명에서 찾아볼 수 있다.고대 그리스인들은 중앙 난방을 개발했다. 에페소스 신전은 땅에 심어진 연도를 통해 난방되었으며, 불로 발생한 열을 순환시켰다.
로마 제국 붕괴 후, 유럽 전역에서 난방 방식은 거의 천 년 동안 더 원시적인 벽난로로 되돌아갔다. 초기 중세 알프스 고지대에서는 난방실에서 바닥 아래 채널을 통해 열이 전달되는 더 간단한 중앙 난방 시스템이 일부 지역에서 로마의 히포코스트를 대체했다. 라이헤나우 수도원에서는 겨울철에 수도사들의 300 m2 규모의 집회실을 난방하기 위해 상호 연결된 바닥 채널 네트워크를 사용했는데, 이 시스템의 효율성은 90%로 계산되었다.[8]
13세기에 시토회 수도사들은 강물을 우회하여 실내 나무 난로를 결합하여 기독교 유럽에서 중앙 난방을 부활시켰다. 스페인 아라곤 지역의 에브로 강에 있는 잘 보존된 우리 부인의 바퀴 왕립 수도원 (1202년 설립)은 이러한 적용의 훌륭한 예를 제공한다.
고대부터 고대 로마에는 하이포코스트, 러시아에는 아타플레니에 및 페치카라고 불리는 시스템이 존재했다.
| 난방 방식 | 설명 | 이미지 |
|---|---|---|
| 하이포코스트 | 난로에서 데워진 공기를 바닥 아래의 빈 공간을 통해 벽의 파이프로 전달하는 방식[5] | -- |
| 페치카 | 벨라루스 지역의 전통 난방 방식 |  |
2. 1. 1. 고대 한국
한반도에서는 기원전 5000년경 신석기 시대 유적인 라선시 선봉군에서 온돌의 흔적이 발견되었다.[2] 온돌은 아궁이에서 발생한 열을 구들(방바닥) 밑으로 통과시켜 난방하는 방식이었다. 초기 온돌은 취사와 난방을 겸하는 형태였으며, 아궁이 옆 굴뚝으로 연기가 빠져나가도록 설계되었다. 이는 연기가 위로 올라가 불이 빨리 꺼지는 것을 막기 위한 것이었다.[2]
시간이 지나면서 온돌은 방 전체를 데우는 형태로 발전하였다. 1960년대 이전까지 대부분의 한국 가정에서는 온돌을 이용하여 난방하였고, 좌식 생활에 익숙한 한국인들은 바닥에 앉아 자고, 낮은 테이블에서 일하고 먹는 등 온돌 중심의 생활 문화를 형성하였다.[3] 연료로는 벼 짚, 농작물 폐기물, 바이오매스 등 다양한 재료가 사용되었으며, 현대식 온수기와 달리 요리 빈도와 계절에 따라 불을 때는 횟수를 조절하였다.
2. 1. 2. 고대 로마와 그리스
고대 그리스에서는 기원전 4세기경 에페소스 신전에 바닥 난방 시스템이 설치되었다는 기록이 있다. 로마 제국의 일부 건물에서는 히포코스트라는 중앙 난방 시스템을 사용했는데, 이는 난로에서 데워진 공기를 바닥 아래의 빈 공간을 통해 벽의 파이프(caliducts)로 전달하는 방식이었다.[4][5][6]로마의 히포코스트는 후기 고대 시대와 우마이야 왕조 칼리파 시대에 더 작은 규모로 계속 사용되었으며, 이후 이슬람 건축가들은 더 간단한 바닥 난방 시스템을 사용했다.[7]
2. 2. 중세
로마 제국 멸망 이후, 중앙 난방 기술은 쇠퇴하고 벽난로가 주된 난방 방식으로 사용되었다. 중세 알프스 고지대에서는 로마의 히포코스트와 유사한 바닥 난방 시스템이 일부 사용되었으며, 13세기에는 시토회 수도사들이 강물을 이용한 중앙 난방 시스템을 개발하기도 했다.[1]2. 3. 근대
18세기 후반부터 19세기 중반에 걸쳐 중앙 난방의 세 가지 주요 방식 (온풍, 증기, 온수)이 개발되었다.[9]
근대적인 중앙 난방 시스템은 여러 사람들의 발명과 개선을 통해 발전했다. 1784년, 제임스 와트는 자택 서재에 소규모 증기 난방을 설치했다. 그러나 증기 난방 시스템은 1831년 앤지어 마시 퍼킨스가 특허를 내면서 본격적으로 발전하기 시작했다.[29] 1860년대에는 방열기와 배관이 분리되면서 보일러, 배관, 방열기로 구성된 현대적인 증기 난방 시스템이 완성되었다.
2. 3. 1. 온풍 난방
William Strutt|윌리엄 스트럿영어은 1793년, 더비의 공장에 새로운 온풍 난방 시스템을 도입했다.[10][11] 이 시스템은 큰 지하 통로를 통해 외부에서 유입된 공기를 대형 난로에서 데우는 방식이었다. 데워진 공기는 대형 중앙 덕트를 통해 건물 전체로 순환되었다.1807년, 스트럿은 찰스 실베스터와 협력하여 더비 왕립 병원에 이 난방 시스템을 적용했다. 실베스터는 1819년에 출판한 자신의 저서에서 이 시스템의 작동 방식과 자가 세척 및 공기 정화 변기와 같은 새로운 기능들을 상세히 기록했다.[10] 이 시스템은 환자들이 신선하고 따뜻한 공기를 마실 수 있도록 하고, 오염된 공기는 중앙의 유리와 철제 돔을 통해 배출되도록 설계되었다.[11]
이들의 설계는 잉글랜드 미들랜즈의 새로운 공장들에서 널리 복제되었으며, 1810년대 영국 하원 환기에 대한 드 샤반의 작업을 통해 더욱 발전되었다. 이 시스템은 19세기 말까지 작은 건물 난방의 표준으로 자리 잡았다.
2. 3. 2. 증기 난방
휴 플랫(Hugh Plat)은 1594년에 온실용 증기 난방 시스템을 제안했으나, 이는 널리 사용되지 않았다.[12] 코크(Colonel Coke) 대령은 중앙 보일러에서 집 주변으로 증기를 운반하는 파이프 시스템을 고안했지만, 실제로 작동하는 시스템을 최초로 구축한 사람은 제임스 와트(James Watt)였다.[12]제임스 와트는 중앙 보일러에서 고압 증기를 공급하고, 건물 내 기둥에 매설된 파이프 시스템을 통해 열을 분산시키는 방식을 사용했다. 그는 맨체스터에 있는 섬유 공장에서 이 시스템을 훨씬 더 큰 규모로 구현했다. 로버트슨 뷰캐넌(Robertson Buchanan)은 1807년과 1815년에 출판된 그의 논문에서 이러한 설치에 대한 설명을 작성했다. 토마스 트레드골드(Thomas Tredgold)는 ''공공 건물 난방 및 환기 원리''라는 저서에서 작은 비산업 건물에 뜨거운 증기 난방을 적용하는 방법을 상세하게 설명했다. 이 방법은 19세기 후반까지 온풍 시스템을 대체했다.
2. 3. 3. 온수 난방
초기 온수 시스템은 고대 로마의 테르메(Thermae) 난방에 사용되었다.[13] 또 다른 초기 온수 시스템은 러시아에서 상트페테르부르크의 여름 궁전(1710–1714)의 중앙 난방을 위해 개발되었다. 1716년에는 스웨덴에서 건물 난방을 위해 물을 사용하기 시작했는데, 스웨덴의 기술자인 마르텐 트리발드는 뉴캐슬어폰타인의 온실에 이 방식을 사용했다. 장 시몽 보느맹(Jean Simon Bonnemain, 1743–1830)은 프랑스 건축가로서[14] 파리 근처 샤토 뒤 펙의 협동 조합에서 이 기술을 산업에 도입했다.
1830년대 런던에서 앤지어 마시 퍼킨스가 설치한 온수 난방 시스템은 초기 시스템의 단점을 해결하기 위한 최초의 현대식 온수 중앙 난방 시스템 중 하나였다. 당시 영국에서는 중앙 난방이 유행하기 시작하여 증기 또는 온풍 시스템이 일반적으로 사용되었다. 퍼킨스의 1832년 장치는 200°C의 물을 소구경 파이프를 통해 고압으로 분배했다. 이 시스템을 실현 가능하게 만든 중요한 발명품은 파이프 자체와 유사한 압력을 견딜 수 있도록 파이프 사이의 연결부를 가능하게 한 나사산 조인트였다. 그는 또한 폭발의 위험을 줄이기 위해 보일러를 열원과 분리했다. 첫 번째 장치는 잉글랜드 은행 총재 존 호슬리 팔머의 집에 설치되어 잉글랜드의 추운 기후에서 포도를 재배할 수 있게 했다.[16]
그의 시스템은 전국 공장과 교회에 설치되었으며, 그 중 다수는 150년 이상 사용할 수 있는 상태로 유지되었다. 그의 시스템은 또한 제빵사가 오븐을 가열하고 목재 펄프에서 종이를 만드는 데 사용하도록 개조되었다.
상트페테르부르크에 거주하는 프러시아 태생의 러시아 사업가인 프란츠 산 갈리는 1855년에서 1857년 사이에 라디에이터를 발명했는데, 이는 현대 중앙 난방의 최종 형태를 만드는 데 중요한 단계였다.[17][18] 빅토리아 시대의 주철 라디에이터는 아메리칸 라디에이터 컴퍼니와 같은 회사가 미국과 유럽에서 저렴한 라디에이터 시장을 확대하면서 19세기 말에 널리 보급되었다.
2. 4. 일본의 중앙 난방
일본에서는 메이지 시대에 온수 난방과 증기 난방이 도입되었다. 온수 난방은 1880년(메이지 13년) 법문과 대학 교실에 처음 설치되었고, 1907년(메이지 40년)에는 미야코 호텔과 교토 상공 은행에 중력식 온수 난방이 설치되었다.[33]1918년(다이쇼 7년) 도쿄 해상 화재 빌딩에 강제 순환식 온수 난방이 설치되면서 대규모 건물에도 온수 난방이 도입되기 시작했지만, 증기 난방에 비해 비용이 많이 들어 널리 보급되지는 못했다.[33] 다만 고온수 난방은 1955년대 대학 구내 난방을 중심으로 성행하여, 지역 난방으로 발전해 갔다.[33]
증기 난방은 1887년(메이지 20년) 다카다 상회가 독일 켈칭 사와 제휴하여 이관식 저압식 증기 난방 시스템을 도입하면서 시작되었다.[33] 다카다 상회는 1890년(메이지 23년) 웹스터 사와도 제휴하여 웹스터식 난방을 도입했다.[33] 증기 난방은 1926년대 까지 관청이나 고급 사무실용으로 사용되었으며, 보일러를 비롯한 부품은 모두 외국에서 수입했다.[33] 1926년대 말에 이르러서야 보일러를 비롯한 부품의 국산화가 이루어졌고, 1935년 (쇼와 10년) 이후에는 대도시의 빌딩이나 병원 등에서 채택되었다.[33]
1945년 제2차 세계 대전 후, 1955년(쇼와 30년)경에 증기 난방은 다시 정점을 맞이했지만, 덕트 배관으로 환기와 냉난방을 동시에 하는 공기조화 설비에 의해 대체되었고, 1965년경에는 한랭지를 제외하고 거의 새로 설치되지 않게 되었다.[33] 다만 온수 보일러는 저온 환경에서의 난방 열원으로 계속 사용되었고, 히트 펌프 유닛의 성능 향상으로 현대 건축에서는 냉난방 겸용 칠러 유닛만으로 끝내는 경우가 일반적이다.
단독 주택의 중앙 난방은 메이지 궁전이나 아카사카 이궁에서의 온풍 난방 사례가 있지만, 1931년(쇼와 6년) 야나기마치 마사노스케가 자신의 저택에 바닥 난방 설비를 설치했지만, 바닥 난방은 온수 난방보다 비용이 많이 들어 거의 보급되지 않았다. 일본에서 바닥 난방은 1955년경 이후에 보급되었으며, 중앙 난방용 열원기가 등장한 것은 1965년경이다.[33] 열원은 가스뿐만 아니라 석유를 사용한 저탕식 급탕기가 1969년까지 시장에 투입되었으며, 1980년대에는 석유 중앙 난방 시스템이 본격적으로 보급되었다.[33] 1990년대 후반에는 한랭지를 중심으로 중앙 난방이 확대되어, 석유 급탕기만으로 60만 대의 수요가 발생했다.[33] 일본의 온수 중앙 난방 시스템은 구미와 달리 반밀폐 방식이며, 팬 컨벡터가 채용되어 바닥 난방·욕실 건조 난방 모두 도입되고 있다.[33]
2014년(헤이세이 26년) 8월 말 기준 일본의 지역 열 공급 사업자는 총 78개사 138개 지점이 있지만, 판매 열량은 감소 추세이며, 수요 가구 수는 사업소용·주거용 모두 크게 감소하고 있다.[34] 그 이유로는 신규 수요자의 열 공급 선택 감소, 열 공급 계약과 임대차 계약의 연동으로 인한 해약 어려움 등이 지적되고 있다.[34] 홋카이도 내에서 주택용 열 공급을 하는 곳은 삿포로시의 2개사, 도마코마이시의 3개사 총 5개사에 불과하며, 구역도 제한되어 있다.[35] 구미에서는 열병합 발전이 일반적이고 열원 단가가 저렴한 반면, 일본에서는 도시 재개발 빌딩군을 대상으로 한 냉열 포함 열병합 발전이 많고, 일반 가정용 지역 열 공급 사업은 설비 투자 비용으로 인해 열원 단가가 비싸 개별 열원 장치를 선호하는 경향이 있어 판매 열량과 판매 가구 수가 모두 하락 추세에 있다.[34]
3. 방식
중앙 난방은 열을 전달하는 매체에 따라 온수, 증기, 온풍 방식으로 구분할 수 있다.
- 온수 난방: 보일러에서 데워진 물을 파이프를 통해 각 방의 라디에이터나 팬 컨벡터로 보내 난방한다. 비열이 커서 열 손실이 적어 비교적 큰 건물에 적합하지만, 배관 설치 비용이 많이 들고 지진에 취약하다.[22]
- 증기 난방: 증기가 응축될 때 방출되는 잠열을 이용한다. 각 방의 라디에이터에 증기를 보내 난방하고, 응축된 물은 보일러로 돌아간다. 고층 건물이나 여러 건물에 열을 공급하는 데 효율적이지만, 배관 설치가 까다롭고 온도 조절이 어렵다.[23]
- 온풍 난방: 보일러나 히터로 데워진 공기를 덕트를 통해 각 방으로 보낸다. 설치가 비교적 간단하고 공기 정화 기능을 추가할 수 있지만, 비열이 작아 소규모 건물에만 적합하다.[1]
일본에서는 주택용 중앙 난방 방식으로 온수식과 온풍식이 사용된다.
3. 0. 1. 온수 난방
일반적으로 중앙 난방이라고 하면 온수 난방 방식을 가리킨다. 1975년경까지 홋카이도에서는 온수 보일러의 연료로 석탄 또는 경유가 주로 사용되었으며, 그 후 중유, 등유, 전기, 가스가 연료의 주류가 되었다. 온수 보일러에서 만들어진 온수를 순환 펌프로 각 방에 분배하여, 방열기나 팬이 달린 방열기인 팬 컨벡터를 사용하여 공기와의 열교환을 실시하여 건물 전체를 난방하는 방식이다.[22]
열매체가 온수이기 때문에 비열이 커서, 온풍 중앙 난방에 비해 어느 정도 장거리 배관을 해도 열 손실이 적어 비교적 큰 건물의 난방을 할 수 있다. 그러나 배관의 단열은 물론이고, 배관과 방열기의 액밀·기밀을 확실하게 확보하지 않으면 누수가 발생하여 건축물을 손상시킬 수 있다. 열원이 되는 온수 보일러는 그렇다 쳐도 배관 공사비가 많이 들어 초기 비용이 커지기 쉽고, 지진의 영향을 받기 쉬운 것이 단점이다. 전후부터 지진이 적은 한랭지를 중심으로 한 단독 주택이나, 1980년대까지의 중후한 고급 아파트에서 채택되었다.
온풍식 중앙 난방보다 큰 건물에 적합하다고는 하지만, 빌딩과 같은 대규모 건축물에서는 순환 펌프의 구동 손실이 크고, 배관 직경도 크게 할 필요가 있어 경제적이지 않다. 이 때문에 가는 관경으로 대량의 열을 운반할 수 있는 (잠열을 이용할 수 있는) 증기 난방이 일반적이었다. 2000년대 이후의 홋카이도 내 주택에서는 온수식 중앙 난방이 표준적인 설비가 되었다. 이 외에도 1980년대에 들어서면 전기 온수기를 열원으로 한 개별 중앙 방식 (급탕 및 난방에 이용)의 아파트나, 마찬가지로 전기를 사용하지만 열은 외부에서 가져오는 히트 펌프에 의해 온수를 만드는 방식 (에코큐트 등)도 존재한다.
3. 0. 2. 증기 난방
증기 난방 시스템은 증기가 액체 물로 응축될 때 방출되는 높은 잠열을 활용한다. 증기 난방 시스템에서 각 방에는 저압 증기 공급원(보일러)에 연결된 라디에이터가 설치되어 있다. 라디에이터에 들어가는 증기는 응축되어 잠열을 방출하고 액체 물로 되돌아간다. 라디에이터는 다시 방의 공기를 데우고 약간의 직접적인 복사열을 제공한다.[23] 응축수는 중력이나 펌프의 도움을 받아 보일러로 되돌아간다. 일부 시스템은 증기와 응축수 반환을 위해 단일 파이프만 사용한다. 갇힌 공기는 적절한 순환을 방해하므로 이러한 시스템에는 공기를 배출하기 위한 통풍 밸브가 있다. 가정 및 소규모 상업용 건물에서는 증기가 15psi 미만의 비교적 낮은 게이지 압력으로 생성된다.증기 난방 시스템은 배관 설치 비용 때문에 새로운 단독 주택 건설에는 거의 설치되지 않는다. 파이프는 갇힌 응축수의 막힘을 방지하기 위해 주의해서 기울여야 한다. 다른 난방 방식에 비해 증기 시스템의 출력을 제어하기가 더 어렵다. 그러나 캠퍼스 내 건물 사이에 증기를 보낼 수 있어 효율적인 중앙 보일러와 저렴한 연료를 사용할 수 있다는 장점이 있다. 고층 건물은 지하 보일러에서 온수를 순환시키는 데 필요한 과도한 압력을 피하기 위해 증기의 낮은 밀도를 활용한다. 산업 시스템에서 공정 증기는 발전 또는 기타 목적으로 사용되며 공간 난방에도 사용할 수 있다.[23]
3. 0. 3. 온풍 난방
보일러나 히터로 데운 공기를 덕트를 통해 각 방으로 보내 난방하는 방식이다.[1] 설치가 비교적 간단하고, 공기 정화 기능을 추가할 수 있다는 장점이 있다.열매체가 공기이기 때문에 송풍 덕트의 기밀성을 크게 고려하지 않아도 되고, 따뜻한 공기라면 무엇이든 열원으로 사용할 수 있다는 장점이 있다. 반면 비열이 작은 공기는 장거리 배관에 부적합하며, 소규모 건축물에만 사용할 수 있다는 단점이 있다.
일본에서는 주택용 중앙 난방 방식으로 온수식과 온풍식이 있다. 아파트나 맨션의 난방 등에 채용된 사례가 있으며, 혼슈 도호쿠 지방의 신축 주택에서도 적극적으로 채용되는 모습을 보였다. 홋카이도의 신축 주택에서는 2000년 이전에 채용된 사례가 있었지만, 온수식 중앙 난방에 밀려 그 후에는 보기 힘들어졌다.
과거에는 난로의 열기를 덕트로 각 방에 보내 집 안 전체를 따뜻하게 하는 방법을 사용한 건물도 있었다. 온돌 등에서 볼 수 있었던 연소시킨 배기를 그대로 관에 통과시켜 배관으로 각 방에 배분하는 방식은 열매체 자체에 이산화탄소가 포함되어 중독 사고가 자주 발생했기 때문에 현재는 사용되지 않는다.
4. 에너지원
중앙 난방 시스템의 에너지원은 지역, 비용, 편리성, 효율성, 신뢰성 등 다양한 요소를 고려하여 선택된다. 난방 에너지 비용은 추운 기후에서 건물을 운영하는 주요 비용 중 하나이다. 일부 중앙 난방 설비는 경제성과 편리성을 위해 연료를 전환할 수 있다. 예를 들어, 주택 소유자는 가끔 무인 작동을 위해 전기 백업 기능이 있는 장작 연소식 난방기를 설치할 수 있다.
- 고체 연료: 목재, 피트, 석탄과 같은 연료는 사용 지점에서 비축할 수 있지만 취급이 불편하고 자동으로 제어하기 어렵다. 목재 연료는 공급이 풍부하고 건물 거주자가 연료 운반, 재 제거 및 화재 관리와 관련된 작업을 꺼리지 않는 곳에서 여전히 사용된다. 펠릿 연료 시스템은 자동으로 불을 지필 수 있지만 여전히 수동으로 재를 제거해야 한다. 석탄은 한때 중요한 주거용 난방 연료였지만 오늘날에는 흔하지 않으며, 무연탄은 개방형 벽난로 또는 스토브의 대체재로 선호된다.
- 액체 연료: 난방유, 등유와 같은 석유 제품은 다른 열원을 사용할 수 없는 경우에도 널리 사용된다. 연료유는 중앙 난방 시스템에서 자동으로 연소될 수 있으며 재 제거가 필요 없고 연소 시스템에 대한 유지 보수가 거의 필요하지 않다. 그러나 세계 시장의 변동하는 유가는 다른 일부 에너지원에 비해 변동이 심하고 높은 가격을 초래한다. 기관 난방 시스템(예: 사무실 건물 또는 학교)은 저등급의 저렴한 벙커 연료를 사용하여 난방 설비를 가동할 수 있지만, 자본 비용은 더 쉽게 관리할 수 있는 액체 연료에 비해 높다.
- 천연 가스: 북미와 북유럽에서 널리 사용되는 난방 연료이다. 가스 버너는 자동으로 제어되며 재 제거가 필요 없고 유지 보수가 거의 필요하지 않다. 그러나 모든 지역에서 천연 가스 배관 시스템에 접근할 수 있는 것은 아니다. 액화 석유 가스 또는 프로판은 사용 지점에 저장할 수 있으며 트럭 장착형 이동식 탱크로 주기적으로 보충할 수 있다.
- 전기 난방: 일부 지역에서는 저렴한 전력을 사용하여 전기 난방이 경제적으로 실용적이다. 전기 난방은 순수한 저항식 난방이거나 공기 또는 지면의 저등급 열을 활용하기 위해 열 펌프 시스템을 사용할 수 있다.
- 지역 난방: 중앙에 위치한 보일러 또는 온수기를 사용하고 온수 또는 증기를 순환시켜 개별 고객에게 열 에너지를 순환시킨다. 이는 최고의 사용 가능한 오염 제어를 사용할 수 있고 전문적으로 운영되는 중앙의 고효율 에너지 변환기의 장점이 있다. 지역 난방 시스템은 중유, 목재 부산물 또는 핵분열과 같이 개별 가정에 배치하는 것이 비실용적인 열원을 사용할 수 있다. 배전 네트워크는 가스 또는 전기 난방보다 건설 비용이 더 많이 들며 인구 밀도가 높은 지역이나 소규모 지역 사회에서만 발견된다.
모든 중앙 난방 시스템에 구매된 에너지가 필요한 것은 아니다. 일부 건물은 지역 온천열을 사용하며, 지역 우물의 온수 또는 증기를 사용하여 건물을 난방한다. 이러한 지역은 흔하지 않다. 수동 태양열 시스템은 구매된 연료가 필요하지 않지만 해당 부지에 맞게 신중하게 설계해야 한다.
5. 환경적 측면
중앙 난방 시스템은 에너지 효율과 탄소 배출 측면에서 중요한 고려 대상이다.
공공 및 상업 시설은 전 세계 최종 에너지 소비량의 30%를 직간접적으로 담당하고 있으며, 이는 전 세계 전력 소비량의 거의 55%를 차지한다.[25] 난방은 현재 건물 배출량의 약 45%를 차지하며, 최종 에너지 소비량의 55% 이상을 화석 연료에 의존하고 있다.[25]
직접적인 화석 연료 연소뿐만 아니라 상류 전력 및 열 생산에서 발생하는 배출량을 고려할 때, 2019년에는 건물 난방을 위해 약 43억 톤의 CO2|이산화 탄소영어가 대기 중으로 배출되었다. 이는 전 세계 에너지 및 공정 관련 CO2|이산화 탄소영어 배출량의 거의 12%를 차지한다.[25]
에너지 효율 측면에서 볼 때, 중앙 난방은 열 손실이 상당하며, 단일 객실만 난방이 필요한 경우 열이 낭비될 수 있다. 중앙 난방은 분배 손실을 가지고 있으며 (특히 강제 공기 시스템의 경우) 필요 없이 일부 점유하지 않은 객실을 난방할 수 있기 때문이다. 이러한 건물에서 개별 난방이 필요한 경우, 개별 실내 난방기, 벽난로 또는 기타 장치와 같은 비중앙 시스템을 고려할 수 있다. 또는 건축가는 패시브 하우스 표준으로 건설된 건물과 같이 난방의 필요성을 사실상 제거할 수 있는 새로운 건물을 설계할 수 있다.
그러나 건물에 전체 난방이 필요한 경우, 연소식 중앙 난방이 전기 저항 난방보다 더 환경 친화적인 해결책을 제공할 수 있다. 이는 전기가 화석 연료 발전소에서 생산될 때 적용되며, 연료의 최대 60%의 에너지가 손실되고 ( 지역 난방에 사용되지 않는 경우) 전력 전송 손실은 약 6%이다. 스웨덴에서는 이러한 이유로 직접 전기 난방을 단계적으로 폐지하려는 제안이 존재한다 ( 스웨덴의 석유 단계적 폐지 참조). 원자력, 풍력, 태양열 및 수력 발전은 이 요소를 줄인다.
반면, 온수 중앙 난방 시스템은 고효율 응축 보일러, 바이오 연료 또는 지역 난방을 사용하여 건물 내 또는 인근에서 가열된 물을 사용할 수 있다. 습식 바닥 난방은 이상적인 것으로 입증되었다. 이는 향후 열 펌프 및 태양열 복합 시스템과 같은 개발 기술을 사용할 수 있는 비교적 쉬운 전환 옵션을 제공하여 미래 보장을 제공한다.
중앙 난방의 일반적인 효율성은 다음과 같다.[26]
| 연료 | 효율성 |
|---|---|
| 가스 | 65~97% |
| 석유 | 80~89% |
| 석탄 | 45~60% |
특히 지하 저장 탱크인 석유 저장 탱크도 환경에 영향을 미칠 수 있다. 건물의 난방 시스템이 오래 전에 석유에서 전환되었더라도 석유는 토양과 지하수를 오염시켜 여전히 환경에 영향을 미칠 수 있다. 건물 소유자는 매립된 탱크를 제거하고 복구 비용을 부담해야 할 수 있다.
참조
[1]
웹사이트
energy.og – Electrical Resistance Heating
http://energy.gov/en[...]
2015-01-15
[2]
웹사이트
History of Radiant Heating & Cooling Systems
http://www.healthyhe[...]
2016-05-19
[3]
서적
Culture and Customs of Korea
https://books.google[...]
GreenwoodPress
[4]
서적
Illustrated Dictionary of Historic Architecture
https://books.google[...]
Courier Corporation
2013-02-28
[5]
웹사이트
BBC - Romans - Technology
http://www.bbc.co.uk[...]
BBC
2008-03-24
[6]
간행물
Hypocaust
https://www.britanni[...]
Britannica Online
2009-01-29
[7]
논문
From Polis To Madina: Urban Change In Late Antique And Early Islamic Syria
Oxford University Press
[8]
문서
Hägermann, Schneider, 1997, pp=456–459
[9]
웹사이트
Central Heating and Ventilation:Origins and Effects on Architectural Design
http://isites.harvar[...]
[10]
서적
The philosophy of domestic economy: as exemplified in the mode of warming ... p.48 et al
https://books.google[...]
[11]
논문
The Derbyshire General Infirmary and the Derby Philosophers: The Application of Industrial Architecture and Technology to Medical Institutions in Early-Nineteenth-Century England
[12]
서적
Central Heating, Installation, Maintenance and Repair
https://books.google[...]
WritersPrintShop
[13]
웹사이트
Horticultural Buildings: Their Construction, Heating, Interior Fittings, &c., with Remarks on Some of the Principles Involved and Their Application. (123 Illustrations.)
https://books.google[...]
[14]
문서
Emmanuelle Gallo: "Jean Simon Bonnemain (1743–1830) and the Origins of Hot Water Central Heating" in ''Proceedings of the Second International Congress on Construction History'' (2006-06-17), pages 1043–1060; retrieved from http://halshs.archives-ouvertes.fr/halshs-00080479/en/
[15]
서적
Winter: Five Windows on the Season
https://books.google[...]
Quercus
[16]
문서
McConnell, A. (2004). "Perkins, Angier March (1799–1881)". Oxford Dictionary of National Biography. Oxford University Press. Accessed 14 August 2007 (subscription required).
http://www.oxforddnb[...]
[17]
문서
Family Sangalli / San Galli
http://www.gruner-fa[...]
[18]
웹사이트
The hot boxes of San Galli
http://www.votgk.com[...]
[19]
웹사이트
Warmteverliesberekening
https://archive.toda[...]
[20]
웹사이트
Warmteverliesberekening: software
http://www.bouw-ener[...]
[21]
웹사이트
Heat loss calculation
https://archive.toda[...]
[22]
문서
'2012 ASHRAE Handbook: Heating, Refrigeration, and Air Conditioning.'
[23]
문서
'2012 ASHRAE Handbook: Heating, Refrigeration, and Air Conditioning.'
[24]
웹사이트
The UK is sabotaging its own plan to decarbonize heating
https://www.engadget[...]
2021-05-27
[25]
웹사이트
Is cooling the future of heating? – Analysis
https://www.iea.org/[...]
2020-12-13
[26]
웹사이트
EERE Consumer's Guide: Selecting Heating Fuel and System Types
http://www.eere.ener[...]
[27]
웹사이트
名古屋税関管内における『石油ストーブ』の輸出 全国輸出額のなんと８割超が名古屋税関管内から！
https://www.customs.[...]
名古屋税関調査統計課
2023-11-25
[28]
문서
低圧蒸気を使用する蒸気暖房では蒸気が高温のため、火傷の危険性は残る。
[29]
서적
Perkins, Angier March (1799–1881)
https://www.oxforddn[...]
Oxford University Press
2004-09-23
[30]
웹사이트
地下室トラブルで見た、米国に参入した日本企業の成功例
https://xtech.nikkei[...]
2017-03-24
[31]
웹사이트
イギリスの暖房・給湯システム
https://kaigai.start[...]
スターツロンドン（[[スターツコーポレーション]]の英国子会社）
2020-01-22
[32]
웹사이트
海外の寒冷地ではセントラルヒーティングが当たり前？
https://www.hoei999.[...]
豊栄建設
2023-10-16
[33]
논문
24 高温水暖房の諸問題
https://doi.org/10.1[...]
空気調和・衛生工学会
[34]
웹사이트
熱供給事業の現状について
https://www.meti.go.[...]
資源エネルギー庁 電力・ガス事業部 ガス市場整備室
2014-09-24
[35]
웹사이트
北海道エネルギー関連データ集
https://web.archive.[...]
北海道経済部
2023-11-25
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