온수 난방

온수 가열은 에너지원을 사용하여 물을 초기 온도 이상으로 가열하는 열전달 과정입니다.온수의 전형적인 국내 사용에는 요리, 청소, 목욕, 난방 등이 포함됩니다.산업에서는 뜨거운 물과 증기로 가열된 물은 많은 용도를 가지고 있다.

국내에서 물은 전통적으로 온수기, 주전자, 가마솥, 냄비 또는 솥으로 알려진 그릇에서 가열된다.이러한 금속 용기는 물의 배치를 가열하여 미리 설정된 온도에서 가열된 물을 지속적으로 공급하지 않습니다.드물게 자연 온천에서 자연적으로 뜨거운 물이 나오는 경우가 많습니다.온도는 소비 속도에 따라 다르며, 흐름이 증가할수록 더 차가워집니다.

온수를 지속적으로 공급하는 기기는 온수기, 온수기, 온수기, 온수탱크, 보일러, 열교환기, 간헐온수기(남아프리카만 해당) 또는 열량기라고 불립니다.이러한 이름은 지역에 따라 다르며, 음용수 또는 비음용수 중 어느 것을 가열하는지는 가정 또는 산업용이며 에너지원에 따라 다릅니다.국내 설비에서 난방 이외의 용도로 가열되는 음용수를 가정용 온수(DHW)라고도 합니다.

화석 연료 (천연가스, 액화석유가스, 석유) 또는 고체 연료는 물을 데 일반적으로 사용됩니다.이것들은 직접 소비되거나 물을 가열하는 전기를 생산할 수 있다.물을 데우기 위한 전기는 원자력이나 재생 에너지와 같은 다른 전기 공급원에서도 발생할 수 있다.태양 에너지, 열 펌프, 온수 열 재활용 및 지열 난방과 같은 대체 에너지도 물을 가열할 수 있으며, 종종 화석 연료 또는 전기로 구동되는 백업 시스템과 결합됩니다.

일부 국가의 인구 밀도가 높은 도시 지역은 온수의 지역 난방을 제공한다.특히 스칸디나비아, 핀란드, 폴란드에서 그렇습니다.지역 난방 시스템은 난방과 공간 난방을 위한 에너지를 열과 전력(CHP) 복합 플랜트, 산업에서의 폐열, 소각로, 지열 난방 및 중앙 태양열로부터 공급합니다.수돗물의 실제 가열은 소비자 시설의 열교환기에서 이루어진다.일반적으로 소비자는 지역 난방 시스템의 고가용성이 예상되기 때문에 건물 내 백업 시스템이 없습니다.

오늘날 미국에서는 가정에서 사용되는 가정용 온수가 천연가스, 전기저항 또는 열펌프로 가장 일반적으로 가열된다.전기 히트 펌프 온수기는 전기 저항 온수기보다 훨씬 효율적이지만 구입 비용도 더 비쌉니다.일부 에너지 유틸리티는 에너지 효율이 높은 온수기의 첫 번째 비용을 상쇄하기 위해 고객에게 자금을 제공합니다.

온수기기의 종류

공간난방에 사용되는 온수는 보일러에서 화석연료로 가열할 수 있으며, 음용수는 별도의 기구로 가열할 수 있다.이는 미국에서는 특히 온풍 난방이 일반적으로 ^[1]사용되는 경우 일반적인 관행입니다.

저장온수기(탱크식)

가정용 및 상업용 온수기는 대부분의 북미 및 남아시아 온수기가 저장온수기라고도 불리는 탱크형입니다.이러한 용기는 물을 지속적으로 뜨겁게 유지하고 즉시 사용할 수 있는 원통형 용기 또는 용기로 구성됩니다.가정용 일반적인 크기는 75~400L(20~100US 갤런)입니다.이것들은 전기, 천연가스, 프로판, 난방유, 태양열 또는 다른 에너지원을 사용할 수 있다.천연가스 히터는 미국과 대부분의 유럽 국가에서 가장 인기가 있는데, 가스는 도시와 마을 전체에 편리하게 배관되어 있고 현재 가장 저렴하기 때문이다.미국에서 특별한 요구가 없는 가정의 대표적인 천연 가스 온수기는 150–190L(40–50 US gal)이며, 버너는 10.0–11.7kW(34,000–40,000 BTU/h)이다.

이것은 한정된 기간 동안 높은 유속이 필요한 일반적인 배치입니다.물은 유입되는 주전원 공급기의 정수압에 가까운 압력을 견딜 수 있는 압력 용기에서 가열됩니다.압력저감밸브는 때때로 용기의 압력을 안전한 수준으로 제한하기 위해 사용된다.북미에서는 이러한 용기를 온수 탱크라고 하며 물을 직접 가열하는 전기 저항 히터, 히트 펌프 또는 가스 또는 오일 버너를 포함할 수 있습니다.

온수 공간 난방 보일러가 설치된 경우 가정용 온수 실린더는 보통 보일러의 1차 물 또는 전기 침지 히터(보일러의 예비용)에 의해 간접적으로 가열됩니다.영국에서는 이 용기들을 각각 간접 실린더와 직접 실린더라고 부른다.또한 이러한 실린더가 밀폐된 시스템의 일부를 형성하여 주 압력 온수를 공급하는 경우, 통풍이 되지 않는 실린더로 알려져 있습니다.미국에서는 보일러에 연결하면 간접 연소식 온수기라고 합니다.

탱크리스 히터에 비해 저장온수기는 에너지(가스 또는 전기)를 비교적 느린 속도로 사용하여 나중에 사용할 수 있도록 열을 저장할 수 있는 장점이 있습니다.단점은 시간이 지남에 따라 열이 탱크 벽을 통해 빠져나가 물이 냉각되면서 난방 시스템이 활성화되어 물을 다시 데워지기 때문에 단열이 더 좋은 탱크에 투자하면 대기 ^[2]효율이 향상된다는 것입니다.또한 과도한 사용으로 인해 온수가 소진되면 다시 온수를 사용할 수 있게 될 때까지 상당한 지연이 발생합니다.대형 탱크는 적당한 유량으로 온도 변동이 적은 온수를 공급하는 경향이 있습니다.

미국과 뉴질랜드의 저장용 온수기는 일반적으로 수직 원통형 탱크로, 보통 바닥 또는 바닥에서 조금 떨어진 곳에 있는 플랫폼에 세워져 있다.스페인의 저장용 온수기는 일반적으로 수평입니다.인도에서는, 그것들은 주로 수직이다.아파트에서는 세탁실 위 천장 공간에 설치할 수 있다.호주에서는 가스 및 전기 실외 탱크 히터가 주로 사용되었지만(유효 용량을 늘리기 위해 고온) 태양열 지붕 탱크가 유행하고 있습니다.

8–32L(2–6갤런) 용량의 소형 POU(Point of Use) 전기 저장 온수기는 주방 및 욕조 캐비닛이나 싱크대 위 벽에 설치할 수 있도록 제작되었습니다.일반적으로 1kW~1.5kW의 저전력 발열체를 사용하며, 손빨래에 충분한 온수를 공급하거나 기존 온수 라인에 배관할 경우 원격 대용량 온수기에서 온수가 도착할 때까지 온수를 공급할 수 있습니다.온수 배관을 갖춘 건물을 개조하는 데 비용이 너무 많이 들거나 비실용적일 때 사용할 수 있습니다.자동 온도 조절 방식으로 수온을 유지하기 때문에 대용량 탱크리스 히터와 달리 극히 낮은 유속에서만 연속적으로 뜨거운 물을 공급할 수 있습니다.

싱가포르나 인도와 같은 열대 국가에서는 저장 온수기가 10 L에서 35 L까지 다양할 수 있습니다. 주변 기후 온도와 유입 수온이 적당하기 때문에 소형 온수기로도 충분합니다.

사용 시점(POU)과 온수 집중 관리

용도별 온수기와 집중식 온수기 사이에 위치설계를 결정할 수 있다.중앙 집중식 온수기는 더 전통적인 방식이며, 여전히 작은 건물에 적합한 선택입니다.온수 사용이 간헐적이거나 가끔 있는 대형 건물의 경우 원격 히터에서 온수가 도착할 때까지의 긴 대기 시간을 줄일 수 있기 때문에 여러 개의 POU 온수기를 사용하는 것이 더 나을 수 있습니다.온수기의 위치 결정은 탱크 없는 온수기와 탱크 없는 온수기의 결정 또는 ^{[citation needed]}열에 대한 에너지원의 선택과는 부분적으로만 독립적이다.

순간온수기(탱크리스형)

탱크리스 온수기(순간, 연속 흐름, 인라인, 플래시, 주문형 또는 인스턴트 온수기라고도 함)는 인기를 ^{[citation needed]}끌고 있습니다.이러한 고출력 온수기는 장치를 통해 흐르는 물을 즉시 가열하며, 열교환기 코일에 있는 것을 제외하고는 내부에 물이 남아 있지 않습니다.구리 열교환기는 열전도율이 높고 제작이 용이하기 때문에 이들 유닛에서 선호됩니다.

탱크리스 히터는 중앙 온수기에서 멀리 떨어진 1개 이상의 사용지점(POU)에 가정 전체에 설치할 수 있으며, 더 큰 중앙 집중식 모델을 사용하여 전체 주택에 모든 온수 요건을 제공할 수도 있다.탱크리스 온수기의 주요 장점은 (기존 탱크 온수기에서 지속적으로 가열되는 온수의 제한된 흐름과 비교하여) 충분한 양의 연속적인 온수 흐름과 일부 조건에서의 잠재적 에너지 절약입니다.주요 단점은 초기 비용이 훨씬 높다는 것입니다. 미네소타의 미국 연구에 따르면 탱크 없는 ^{[citation needed]}온수기에 대한 20-40년 투자 회수 기간이 보고되었습니다.효율이 낮은 천연 가스 연소식 온수 탱크에 비해, 주문형 천연 가스는 내용 ^{[dubious – discuss][citation needed]}수명 동안 30% 더 많은 비용이 듭니다.

북미에서는 가정용 물을 빠르게 가열하는 독립형 기기를 탱크리스 또는 온디맨드 온수기라고 합니다.어떤 곳에서는 다점 히터, 간헐천 또는 애스콧이라고 불립니다.호주와 뉴질랜드에서는 순간 온수 단위로 불린다.아르헨티나에서 그것들은 칼레폰이라고 불립니다.그 나라에서는 전기 대신 가스를 사용하는 칼레폰이 있지만, 다른 나라에서도 가스 연료 탱크리스 온수기를 찾을 수 있습니다.비슷한 목화기구는 칩 히터로 알려져 있었다.

온수 공간 난방을 사용하는 일반적인 방법은 보일러도 음용수를 가열하여 추가 장비 없이 온수를 지속적으로 공급하는 것입니다.난방과 가정용 온수를 모두 공급할 수 있는 기기를 콤비네이션(또는 콤비) 보일러라고 합니다.온디맨드 히터는 가정용 온수를 지속적으로 공급하지만, 온수를 생산할 수 있는 속도는 사용 가능한 연료 공급에서 나오는 가열수의 열역학에 의해 제한됩니다.

전기 샤워 헤드

전기 샤워 헤드는 물을 통과할 때 가열하는 전기 발열체를 가지고 있다.이러한 자가 가열식 샤워 헤드는 특수 사용 시점(POU) 탱크리스 온수기로 일부 국가에서 널리 사용되고 있습니다.

1930년대 브라질에서 중앙 가스 분배 부족으로 발명돼 1940년대 이후 자주 사용된 전기 샤워기는 가스 분배 비용이 비싸고 대부분의 경우 전통적인 온수기를 지원하지 않는 가정과 결합해 중남미 국가에서 자주 볼 수 있는 가전제품이다.초기 모델은 비싼 크롬동이나 황동으로 만들어졌지만 1970년부터는 헤어드라이어와 비슷한 저렴한 가격 때문에 플라스틱을 주입한 유닛이 인기를 끌고 있다.전기 샤워기는 커피 메이커처럼 작동하지만 물의 흐름이 더 큰 단순한 전기 시스템을 가지고 있다.유량 스위치는 물이 장치를 통과할 때 장치의 전원을 켭니다.일단 물이 멈추면, 그 장치는 자동으로 꺼집니다.일반 전기 샤워기는 중앙 히터 시스템을 사용할 수 있거나 더운 계절에 사용하기 위해 높은(5.5kW), 낮은(2.5kW) 또는 차가운(0W)의 세 가지 열 설정을 가지고 있는 경우가 많습니다.고출력(최대 7.5KW) 및 저전력(최대 3.2KW) 버전 및 4개의 발열 설정 또는 가변 발열 설정 버전도 제작됩니다.

전력 사용량

전기 샤워의 최대 전력 소비량.난방 설정은 120V의 경우 약 5.5kW, 220V의 경우 약 7.5kW입니다.탱크 보일러의 높은 비용에 비해 전기 샤워기의 비용이 낮은 것은 사용 시간 때문입니다. 전기 샤워기는 물이 흐르는 동안에만 에너지를 사용하는 반면 탱크 보일러는 낮과 밤 내내 사용할 수 있도록 많은 양의 체온을 유지하기 위해 하루에 여러 번 작동합니다.또한 전기 샤워 헤드의 물에 대한 전기 에너지 전달은 매우 효율적이며 100%에 근접합니다.전기 샤워는 대기열을 손실하는 전기 탱크 히터보다 에너지를 절약할 수 있습니다.

안전.

전기 샤워 헤드는 다양한 디자인과 타입의 난방 컨트롤을 갖추고 있습니다.전기 샤워기의 발열 소자는 종종 교체 가능한 니크롬 저항성 발열 소자를 사용하여 물줄기에 담근다. 이 발열 소자는 종종 피복되지 않고 전기적으로 절연되며, 이 경우 물이 헤드에서 나오기 전에 직접 물에 닿는 접지 전극에 의해 격리된다.피복되고 전기적으로 절연된 발열 요소가 있는 전기 샤워 헤드는 종종 (포르투갈어로는 Chuveiros blindados)로 판매되며 더 비쌉니다.비용뿐만 아니라 전기 안전 기준 때문에, 현대의 전기 샤워는 과거와 같은 금속 케이스를 사용하는 대신 플라스틱으로 만들어졌다.전기 샤워 설비는 의류 세탁기나 헤어 드라이어보다 전류를 많이 사용하는 전기 기구로서 세심한 계획이 필요하며, 일반적으로 전용 회로 차단기와 접지 시스템으로 배전함에서 직접 배선하도록 의도되어 있습니다.낡은 알루미늄 와이어, 접속 불량 또는 접속되어 있지 않은 접지 와이어(대부분의 경우)가 있는 시스템이 잘못 설치되면 와이어가 과열되거나 사용자의 몸을 통과하는 ^[3]물줄기를 통해 접지되는 전류가 누출될 수 있으므로 위험할 수 있습니다.

태양열 온수기

태양열 온수기가 점점 더 많이 사용되고 있다.태양열 집열기는 일반적으로 지붕이나 벽 또는 인근에 설치되며, 음용 온수 저장 탱크는 일반적으로 기존 또는 새로운 재래식 온수기 또는 태양열 전용 온수기이다.키프로스와 이스라엘에서는 가정의 90%가 태양열 온수 시스템을 ^[4]갖추고 있다.

가장 기본적인 태양열 모델은 직접 이득형이며, 식수가 수집기로 직접 보내집니다.이러한 시스템의 대부분은 ICS(Integrated Collector Storage)를 사용하는 것으로 알려져 있습니다.직접 이득 시스템에는 일반적으로 컬렉터 내에 스토리지가 통합되어 있기 때문입니다.물을 직접 가열하는 것은 열 교환기를 통해 간접적으로 가열하는 것보다 본질적으로 효율적이지만, 그러한 시스템은 매우 제한적인 동결 방지 기능을 제공하며, 물을 가정용에 안전하지 않은 온도로 쉽게 가열할 수 있으며, ICS 시스템은 추운 밤과 춥고 흐린 날에 심각한 열 손실을 겪습니다.

반면, 간접 또는 폐쇄 루프 시스템은 패널을 통해 음용수를 허용하지 않고 패널을 통해 열 전달 유체(물 또는 물/얼음 방지 혼합물)를 펌프합니다.패널로 열을 모은 후 열전달 유체가 열교환기를 통해 흐르면서 그 열을 음용 온수로 전달합니다.패널이 저장탱크보다 차갑거나 저장탱크가 이미 최대온도에 도달했을 때 폐쇄루프 시스템의 컨트롤러는 순환펌프를 정지시킨다.배수 시스템에서 물은 동결 온도로부터 보호되는 조건부 또는 반조절된 공간에 포함된 저장 탱크로 배수됩니다.그러나 부동액 시스템의 경우 패널 온도가 너무 뜨거워지거나(부동액 열화를 방지하기 위해) 너무 차가워지면(물/부동액 혼합물이 얼지 않도록 하기 위해) 펌프를 작동해야 합니다.

플랫 패널 컬렉터는 일반적으로 폐쇄 루프 시스템에서 사용됩니다.천창과 비슷한 경우가 많은 플랫 패널은 가장 내구성이 높은 컬렉터 유형이며, 주변 온도 56°C(100°F) 이내의 온도에 맞게 설계된 시스템에서도 최고의 성능을 발휘합니다.플랫 패널은 순수 시스템과 부동액 시스템 모두에서 정기적으로 사용됩니다.

태양열 집열기의 또 다른 유형은 진공 튜브 집열기로, 심한 우박을 겪지 않는 추운 기후 및/또는 고온(예: 94°C[201°F] 이상)이 필요한 애플리케이션을 위한 것입니다.랙에 설치된 진공 튜브 컬렉터는 유리 튜브 열을 형성하며, 각 튜브에는 중앙 열전도 로드(구리 또는 응축 구동)에 부착된 흡수 핀이 들어 있습니다.진공 상태는 제조 과정에서 유리 튜브에 발생하는 진공 상태를 말하며, 열 손실이 매우 낮으며 진공 튜브 시스템이 물의 비등점을 훨씬 초과하는 극한 온도를 달성할 수 있습니다.

지열 난방

아이슬란드, 뉴질랜드, 그리고 다른 화산 지역에서, 온수 난방은 연소 대신 지열 난방으로 이루어질 수 있다.

중력 공급 시스템

영국의 전통적인 방식은 보일러 가열식(1차) 물을 사용하여 통형 용기(일반적으로 구리로 제조됨)에 포함된 음용수(2차)를 가열하는 것입니다. 이 물은 보통 건물의 지붕 공간에 있는 냉수 저장 용기 또는 컨테이너에서 공급됩니다.이는 낮은 정압 헤드에서 DHW(국내 온수)를 상당히 안정적으로 공급하지만 일반적으로 흐름이 좋습니다.세계 대부분의 다른 지역에서는 온수기기가 냉수 저장 용기나 용기를 사용하지 않고 유입되는 주전원 압력에 가까운 압력으로 물을 가열합니다.

기타 개선 사항

온수기의 다른 개선점으로는 흡입구와 배출구의 체크밸브 장치, 사이클 타이머, 연료 사용 모델의 경우 전자 점화, 연료 사용 모델의 경우 밀폐 공기 흡입 시스템, 파이프 절연 등이 있습니다.밀폐된 흡기 시스템 유형을 "밴드 조이스트" 흡기 장치라고 부르기도 합니다."고효율" 응축 장치는 연료 내 에너지의 최대 98%를 물을 가열하는 데 사용할 수 있습니다.연소의 배기 가스는 냉각되고 루프 또는 외벽을 통해 기계적으로 환기됩니다.높은 연소 효율에서는 주로 이산화탄소와 수증기인 연소 생성물에서 응축된 물을 처리하기 위해 배수관이 공급되어야 합니다.

영국의 전통적인 배관에서는 온수 보일러가 별도의 온수 실린더 또는 온수기를 가열하도록 설치되었습니다.이러한 온수기에는 보일러가 한 시간 동안 작동하지 않을 때 사용할 수 있도록 보조 전기 침지 히터가 장착되어 있는 경우가 많습니다.공간 가열 보일러로부터의 열은 열교환기를 통해 온수기 용기/용기로 전달되며, 보일러는 음용 급탕기보다 높은 온도에서 작동한다.북미의 대부분의 음용 온수기는 HVAC/강제 공기 시스템의 인기로 인해 공간 난방 장치와 완전히 분리되어 있습니다.

2003년 이후 미국에서 제조된 가정용 연소 온수기는 ANSI Z21.10.1에 따라 가연성 증기의 발화에 저항하고 열 차단 스위치를 포함하도록 재설계되었다.첫 번째 기능은 히터 근처의 가연성 액체 및 기체에 의한 증기가 점화되어 주택 화재 또는 폭발의 원인이 되는 것을 방지하기 위한 것입니다.두 번째 기능은 비정상적인 연소 조건으로 인한 탱크 과열을 방지합니다.이러한 안전 요구사항은 주택 소유자들이 온수기 근처에 가솔린 또는 기타 가연성 액체를 저장하거나 흘려 화재를 일으키는 것에 대응하여 이루어졌다.대부분의 새로운 설계에는 일종의 화염 방지 스크린이 포함되어 있기 때문에 보풀이나 먼지로 막히지 않도록 모니터링해야 합니다. 따라서 연소를 위한 공기의 가용성이 감소합니다.화염 방지기가 막히면 열 차단으로 인해 히터가 정지될 수 있습니다.

웨트백 스토브(NZ), 웨트백 히터(NZ), 또는 백 보일러(UK)는 부수적인 열을 사용하는 단순한 가정용 2차 온수기입니다.일반적으로 벽난로 또는 스토브 뒤에서 (온수 저장소가 아닌) 온수 파이프로 구성되며 난방을 제한하는 설비가 없습니다.최신 웨트백은 열 교환을 지원하기 위해 보다 정교한 설계로 파이프를 가동할 수 있습니다.이러한 설계는 물을 가열하는 데 사용되는 에너지를 '효율적'^[5]으로 간주하지 않는 정부 효율성 규제에 의해 강제되고 있습니다.

역사

유럽에서 개발된 또 다른 유형의 온수기는 저장 모델보다 먼저 개발되었습니다.1868년 영국 런던에서 벤자민 와디 모건이라는 화가가 고체 연료를 사용하지 않는 최초의 순간 가정용 온수기를 발명했다.아이슬란드의 분출하는 온천의 이름을 따서 간헐천이라고 명명된 마우건의 발명품은 맨 위의 차가운 물이 맨 아래 버너에서 나오는 뜨거운 가스에 의해 가열된 파이프를 통해 흐르게 만들었다.그리고 나서 뜨거운 물이 싱크대나 욕조로 흘러 들어갔다.욕실에서 가열된 가스를 제거할 수 있는 연도가 없었기 때문에 그 발명은 다소 위험했다.영국에서는 온수기를 간헐온수기라고 부르기도 한다.

Maughn의 발명품은 Edwin Ruud라는 노르웨이 기계 엔지니어의 작업에 영향을 주었다.최초의 자동 저장 탱크식 가스 온수기는 1889년 경 루드가 미국 펜실베니아주 피츠버그로 이주한 후 발명되었습니다.Ruud Manufacturing Company는 오늘날에도 존속하고 있으며 탱크형 및 탱크리스 온수기 설계 및 작동에 많은 발전을 이루었습니다.

열역학 및 경제

물은 위도 및 계절에 따라 일반적으로 약 10°C(50°F)에서 미국 주택으로 유입됩니다.50°C(122°F)의 온수 온도는 식기 세척, 세탁 및 샤워 시 일반적으로 사용됩니다. 따라서 사용 시점에 온수가 차가운 물과 혼합될 경우 히터가 약 40°C(72°F)의 온수 온도를 높여야 합니다.균일한 배관 코드 기준 샤워 유량은 분당 9.5l(2.5US gal)입니다.싱크대와 식기세척기의 사용량은 분당 4~11l(1~3US)입니다.

천연가스는 종종 부피나 열 함량으로 측정됩니다.부피별 일반적인 측정 단위는 표준 조건에서의 입방 미터 또는 입방 피트 또는 킬로와트 시간 단위의 열 함량, 영국의 열 단위(BTU) 또는 열로 100,000 BTU에 해당합니다. BTU는 물을 화씨 1도 상승시키는 데 필요한 에너지입니다.미국 갤런의 물 무게는 8.3파운드(3.8kg)입니다.10°C(50°F)에서 50°C(50°F)로 230l(60US gal)의 물을 90% 효율로 올리려면 60 × 8.3 × (50) × 1.11 = 39,840 BTU가 필요합니다. 탱크리스 히터에는 약 15분이 소요될 수 있습니다.1온에 1달러면 가스 비용은 약 40센트가 될 것이다.이에 비해 일반적인 230l(60 US gal) 탱크 전기 온수기는 4.5kW(15,000BTU/h)의 발열 소자를 갖추고 있어 100% 효율로 가열 시간이 약 2.34시간입니다.0.16달러/kWh의 전력 비용은 1.68달러입니다.

가정용 온수기의 에너지 효율은 특히 제조업체와 모델에 따라 크게 달라질 수 있습니다.그러나 전기 히터는 회수 효율(에너지가 물로 얼마나 효율적으로 전달되는가)이 약 98%에 달할 때 약간 더 효율적인(발전소 손실을 계산하지 않음) 경향이 있다.가스 연소식 히터는 최대 회수 효율이 약 82~94%에 불과합니다(남은 열은 연도 가스와 함께 손실됩니다).전체 에너지 계수는 전기 시스템의 경우 80%, 가스 시스템의 경우 50%까지 낮아질 수 있습니다.에너지계수가 62% 이상인 천연가스, 프로판탱크온수기, 에너지계수가 93% 이상인 전기탱크온수기는 고효율 유닛으로 간주된다.Energy Star 인증 천연가스 및 프로판 탱크 온수기(2010년 9월 기준)는 에너지 계수가 67% 이상이며, 보통 자동 연도 댐퍼, 배플 블로어 또는 전원 벤팅과 함께 간헐적 파일럿을 사용하여 달성됩니다.직접 전기 저항 탱크 온수기는 Energy Star 프로그램에 포함되지 않지만 Energy Star 프로그램에는 에너지 계수가 200% 이상인 전기 히트 펌프 장치가 포함됩니다.탱크리스 가스온수기(2015년 기준)는 Energy Star 자격인정 시 에너지 계수가 90% 이상이어야 합니다.화력발전소의 전력 생산은 효율 수준이 15%에서 55%(복합 사이클 가스터빈)를 약간 웃돌고 있으며 화력발전소의 경우 일반적으로 약 40%를 차지하므로 직접 저항 전기 온수 가열이 에너지 효율이 가장 낮은 옵션일 수 있습니다.그러나 열 펌프를 사용하면 전기 온수기가 훨씬 더 에너지 효율이 높아져 이산화탄소 배출량이 줄어들 수 있으며, 저탄소 전기원이 사용되면 더욱 감소합니다.발전 등의 폐열을 이용한 지역난방을 주택이나 온수난방에 사용함으로써 전체적인 효율이 높아져 화석연료를 태울 필요가 없어지거나 개별 주택에서 높은 에너지 가치를 가진 전기를 사용하여 열을 발생시킬 수 있다.

안타깝게도 물을 데우는 데는 엄청난 에너지가 필요한데, 이는 물을 끓이기 위해 기다릴 때 경험하게 될 수도 있다.이러한 이유로 탱크리스 온수기는 강력한 에너지원을 필요로 합니다.이에 비해 표준 120V, 15암페어 정격 벽면 콘센트는 40°C(72°F) 온도 상승 시 분당 약 0.17US gal(0.64l)의 물을 데울 수 있는 충분한 전원만 공급합니다.

전기 온수기의 사용 ^[6]패턴에 대한 지식을 바탕으로 최적의 일정과 온도 제어를 통해 최대 18%까지 에너지를 절감할 수 있습니다.

미국의 최소 요건

2015년 4월 16일, 미국 에너지부가 정한 가정용 온수기 효율에 대한 새로운 최소 기준이 NAECA(National Appliance Energy Conservation Act)의 일환으로 ^[7]시행되었습니다.2015년 미국에서 판매된 55 US gal(210 l; 46 imp gal)보다 용량이 작은 모든 새 가스 저장 탱크 온수기는 최소 60%의 에너지 계수를 가져야 한다(50 US 갤런 장치의 경우, 더 작은 장치의 경우 더 높음). 이는 2015년 이전 최저 기준인 50 US 갤런 가스 장치의 에너지 계수가 58%보다 높아야 한다.미국에서 판매되는 55 US 갤런 미만의 전기 저장 탱크 온수기는 최소 95%의 에너지 계수를 가져야 하며, 이는 50 US 갤런 전기 장치에 대한 2015년 이전 최소 기준인 90%에서 증가한 수치이다.

2015년 기준에서는 처음으로 55 US 갤런 이상의 저장 온수기가 50 US 갤런 이하의 저장 온수기보다 더 엄격한 효율 요건에 직면하게 되었습니다.2015년 이전 표준에서는 공칭 입력이 22 kW(75,000 BTU/h) 이하인 75 US gal(280 l; 62 imp gal) 가스 저장 온수기의 에너지 계수는 53%에 달할 수 있었지만, 2015년 표준에서는 75-US-gallon 가스 저장 탱크 온수기의 최소 에너지 계수는 현재 74%로, 응축만으로 달성할 수 있다.테크놀로지를 도입공칭 입력이 22 kW(75,000 BTU/h) 이상인 저장 온수기는 에너지 계수가 이러한 장치에 대해 정의되어 있지 않기 때문에 현재 이러한 요건의 영향을 받지 않는다.80 US gal(300 l; 67 imp gal) 전기 저장 탱크 온수기는 2015년 이전 기준에서는 86%의 최소 에너지 계수를 가질 수 있었지만, 2015년 기준에서는 현재 80 갤런 전기 저장 탱크 온수기의 최소 에너지 계수는 197%로 열 펌프 기술이 있어야만 가능합니다.이 등급은 사용 시점의 효율성을 측정합니다.발전 방식에 따라 전체적인 효율이 훨씬 떨어질 수 있습니다.예를 들어, 전통적인 석탄 발전소의 경우,^[8] 석탄 내 에너지의 약 30-35%만이 발전기의 반대쪽 끝에서 전기로 전환됩니다.전기 그리드의 손실(라인 손실 및 전압 변환 손실 포함)은 전기 효율을 더욱 낮춥니다.에너지 정보국의 데이터에 의하면, 2005년의 송배전 손실은 순발전의 ^[8]6.1%를 소비하고 있습니다.반면 천연가스의 에너지 가치의 90%는 ^{[citation needed]}소비자에게 전달된다. (어떤 경우에도 인용된 효율 수치에는 석탄이나 천연가스 자원의 탐사, 개발 및 추출에 소비되는 에너지는 포함되지 않는다.)가스탱크리스 온수기는 2015년 기준에서 에너지 계수가 82% 이상이어야 하며, 이는 2015년 이전 Energy Star 기준에 해당한다.

2022년 에너지부는 2026년부터 시행될 규칙을 제안하여 상업용 건물의 비효율적인 비응결 가스 온수기를 효과적으로 제거할 수 있도록 했습니다.비응축 모델은 열을 낭비하는 반면, 응축 모델은 손실된 ^[9]에너지를 캡처하여 사용합니다.이 변화는 30년 동안 3,800만 톤의 이산화탄소를 배출하고 건물의 ^[9]에너지 비용을 줄일 것이다.

온수기 안전성

폭발 위험

특정 안전 장치를 설치하지 않으면 온수기가 폭발하여 심각한 손상, 부상 또는 사망에 이를 수 있습니다.온도 및 압력 완화(Temperature and Pressure Relief, T&P 또는 TPR) 밸브라고 불리는 안전 장치는 일반적으로 온도 또는 압력이 너무 높아지면 물을 버리기 위해 온수기 상단에 장착됩니다.대부분의 배관 법규에서는 배출된 온수의 흐름을 배수구(일반적으로 인근 바닥 배수구) 또는 거주 공간 외부로 유도하기 위해 배출 파이프를 밸브에 연결해야 합니다.일부 건축 법규는 배출 파이프가 ^[10]차고에서 끝나는 것을 허용한다.

가스 또는 프로판 연소식 온수기가 차고 또는 지하실에 설치되어 있는 경우, 많은 배관 법규에 따라 차고 내 가연성 액체의 유출 또는 누출로 인한 화재 또는 폭발 가능성을 줄이기 위해 바닥에서 최소 18인치(46cm) 높여야 합니다.또한,^[11] 특정 지역 법규는 지진 발생 시 물과 가스 파이프가 넘어지거나 파손되는 것을 방지하기 위해 신규 및 개조 설비의 탱크형 히터를 스트랩이나 앵커로 인접 벽에 고정해야 한다고 규정하고 있습니다.

온수기가 난방 보일러의 일부이며 배관 법규가 허용하는 오래된 주택의 경우 일부 배관공은 TPR 밸브 외에 자동 가스 차단("와트 210")을 설치합니다.온도가 99°C(210°F)에 도달한 것을 감지하면 가스 공급을 차단하여 더 이상 ^{[citation needed]}가열하지 못하게 합니다.또한 배관 내 압력증가가 배관, 밸브, 온수기 등의 파열을 방지하기 위해 팽창탱크 또는 외부 감압밸브를 설치해야 한다.

열화상(스칼링)

어떤 온수기든 열상은 심각한 문제입니다.인간의 피부는 60°C(140°F)에서는 5초 미만으로 빠르게 타오르고 53°C(127°F)에서는 훨씬 느리게 타오릅니다. 2도 화상을 입으려면 1분 정도 걸립니다.노인과 아이들은 종종 장애나 느린 ^[12]반응으로 인해 심각한 메스를 받습니다.미국 및 기타 국가에서는 온수기 출구에 조절 밸브를 설치하는 것이 일반적입니다.템퍼링 밸브를 통해 온수와 냉수를 혼합한 결과를 "성분수"^[13]라고 합니다.

온도 조절 밸브는 충분한 냉수를 히터의 온수와 혼합하여 출수 온도를 50°C(122°F)로 설정하는 경우가 많습니다.온도 조절 밸브가 없을 경우 온수기의 설정점 온도를 낮추는 것이 스캘링을 줄이는 가장 직접적인 방법입니다.그러나 위생을 위해서는 뜨거운 물이 타박상을 일으킬 수 있는 온도에서 필요합니다.이는 뜨거운 물이 필요한 기기에 보조 히터를 사용하면 가능합니다.예를 들어 대부분의 가정용 식기세척기는 가정용 온수기가 제공하는 수온을 상회하는 내부 전열체를 포함한다.

세균 오염

55°C(131°F) 이상의 과도한 온수로 인한 비늘 위험과 박테리아 군락, 특히 레지오넬라균을 죽일 만큼 뜨겁지 않은 물에서 배양할 위험이라는 두 가지 상반된 안전 문제가 온수기 온도에 영향을 미친다.두 위험 모두 잠재적으로 생명을 위협하며 온수기의 온도 조절기를 55°C(131°F)로 설정하여 균형을 유지합니다.유럽 여행 관련 레지오넬라병 관리 및 예방 가이드라인은 온수를 60°C(140°F)에 저장하고 사용 ^[14]시 최소 50°C(122°F)의 온도를 달성하도록 하며, 가급적 55°C(131°F)의 온수를 1분 이내에 분배할 것을 권고하고 있다.

부스터 히터가 없는 식기 세척기가 있는 경우 최적의 세척을 ^[15]위해 57~60°C(135~140°F) 범위의 수온이 필요할 수 있지만 55°C(131°F) 이하로 설정된 온도 조절 밸브를 수도꼭지에 적용하여 비늘이 생기지 않도록 할 수 있습니다.탱크 온도가 60°C(140°F)를 초과하면 라임스케일 침전물이 생성되어 나중에 물 탱크에 박테리아가 서식할 수 있습니다.온도가 높아지면 식기세척기의 식각도 증가할 수 있습니다.

탱크 온도 조절기는 탱크 내부 온도에 대한 신뢰할 수 있는 지침이 아닙니다.가스 연소식 수조는 표시된 온도 보정이 없을 수 있습니다.전기 서모스탯은 서모스탯의 상승 온도를 나타내지만 탱크 내의 낮은 물은 상당히 차가울 수 있습니다.배출구 온도계가 수온을 ^[16]더 잘 나타냅니다.

재생 에너지 산업(특히 태양 에너지와 열 펌프)에서 일일 열 레지오넬라 제어와 시스템 성능을 떨어뜨릴 수 있는 고온 간의 충돌은 뜨거운 논쟁의 대상이다.일반 레지오넬라증 안전 표준에서 녹색 면제를 추구하는 논문에서, 유럽 CEN의 최고 태양 열 기술 위원회 TC 312는 태양열 온수 시스템을 매일 베이스로 가열할 경우 성능이 50% 하락할 것이라고 주장한다.그러나 Polysun 5를 사용한 일부 태양열 시뮬레이터 분석 연구에서는 에너지 패널티가 11%일 가능성이 더 높은 것으로 나타났다.어떤 맥락에서든 에너지 효율과 스칼링 안전 요구사항은 약 60°C(140°F)^{[citation needed]}의 레지오넬라 저온 살균 온도보다 상당히 낮은 수온 방향으로 추진된다.

Legionella pneumophila는 150L 부피의 수평 장착 전기 온수기 사용 지점에서 검출되었습니다.^[17]

그러나 레지오넬라는 우수한 설계 및 엔지니어링 프로토콜을 통해 안전하고 쉽게 제어할 수 있습니다.예를 들어 온수기의 온도를 하루에 한 번 또는 며칠에 한 번 30분 동안 온수기의 가장 차가운 부분에서 55°C(131°F)로 올리면 레지오넬라를 효과적으로 제어할 수 있습니다.모든 경우 및 특히 에너지 효율적인 애플리케이션에서 레지오네이트병은 층화 또는 ^{[citation needed]}저유량의 영향을 고려하지 않는 엔지니어링 설계 문제의 결과인 경우가 많다.

물의 화학적 처리를 통해 레지오넬라 위험을 제어할 수도 있다.이 기술을 사용하면 관련된 레지오넬라 위험 없이 파이프 구조에서 낮은 수온을 유지할 수 있습니다.낮은 파이프 온도의 이점은 열 손실률이 감소하여 에너지 소비량이 감소한다는 것입니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

외부 링크

• 작동 원리 - 인기 있는 기계 장치의 온수기