4. 도일(Degree-Day) 그래프 및 난방 연료비 산출 과정
1) 도일(Degree-Day) 그래프
도일은 특정 기준 온도보다 높거나 낮은 날들의 정도를 나타내는 지표로, 냉난방 에너지 소비량을 예측하는 데 활용됩니다. 냉방도일(CDD, Cooling Degree Day)은 기준 온도보다 높은 날들의 정도를, 난방도일(HDD, Heating Degree Day)은 기준 온도보다 낮은 날들의 정도를 나타냅니다.
그래프:
아래는 연중 냉방기간 및 난방기간을 외기온도 및 실내 냉·난방온도를 활용하여 도일 그래프로 나타낸 예시입니다. (부산 지역의 일반적인 기후 특성을 반영하여 단순화한 그래프입니다.)
설명:
- 가로축 (일(Day)): 연중 날짜를 나타냅니다.
- 세로축 (온도(℃)): 온도를 나타냅니다.
- 외기 온도 곡선: 시간에 따른 실제 외부 온도 변화를 나타냅니다.
- 냉방 기준 온도: 실내 냉방을 시작하는 기준으로 설정한 온도입니다. (예: 24℃)
- 난방 기준 온도: 실내 난방을 시작하는 기준으로 설정한 온도입니다. (예: 18℃)
- 냉방 기간: 외기 온도가 냉방 기준 온도보다 높은 기간으로, 그래프에서 외기 온도 곡선이 냉방 기준 온도 선 위에 있는 기간입니다. 냉방도일은 이 기간 동안 외기 온도와 냉방 기준 온도 차이를 누적한 값으로, 그래프에서 외기 온도 곡선과 냉방 기준 온도 선 사이의 면적에 해당합니다.
- 난방 기간: 외기 온도가 난방 기준 온도보다 낮은 기간으로, 그래프에서 외기 온도 곡선이 난방 기준 온도 선 아래에 있는 기간입니다. 난방도일은 이 기간 동안 난방 기준 온도와 외기 온도 차이를 누적한 값으로, 그래프에서 난방 기준 온도 선과 외기 온도 곡선 사이의 면적에 해당합니다.
실내 냉·난방 온도 활용:
실내 냉·난방 온도는 냉방 및 난방 기준 온도를 설정하는 데 영향을 미칩니다. 일반적으로 쾌적한 실내 온도를 기준으로 설정하며, 에너지 절약을 위해 적정 수준으로 관리하는 것이 중요합니다.
2) 난방도일을 활용한 보일러 난방 연료비 산출 과정
난방도일을 활용하여 보일러 난방 연료비를 산출하는 과정은 다음과 같습니다.
단계 1: 난방도일(HDD) 계산
특정 기간 동안의 일별 평균 외기 온도를 기준으로 난방도일을 계산합니다. 일반적으로 난방 기준 온도는 18℃로 사용됩니다.
- 일별 난방도일 (HDD_i): 만약 일별 평균 외기 온도 (T_out,i)가 난방 기준 온도 (T_base,heating)보다 낮으면, HDD_i = T_base,heating - T_out,i 이고, 그렇지 않으면 HDD_i = 0 입니다.
- 총 난방도일 (Total HDD): 특정 난방 기간 동안의 일별 난방도일을 모두 합산합니다.
예시:
| 날짜 | 일별 평균 외기 온도 (℃) | 난방 기준 온도 (18℃) | 일별 난방도일 (HDD) |
| 2024-12-01 | 5 | 18 | 13 |
| 2024-12-02 | 8 | 18 | 10 |
| 2024-12-03 | 12 | 18 | 6 |
| ... | ... | ... | ... |
| 합계 | 총 난방도일 |
단계 2: 건물 난방 부하 계산
건물의 단열 성능, 크기, 창호 면적, 기밀성 등을 고려하여 난방에 필요한 에너지양 (난방 부하)을 계산합니다. 이는 전문적인 에너지 해석 프로그램을 통해 정확하게 산출할 수 있지만, 간략하게 추정할 수도 있습니다.
단계 3: 보일러 효율 고려
보일러의 효율을 고려하여 실제로 필요한 연료량을 계산합니다. 보일러 효율은 보일러가 소비한 연료의 에너지 중 실제로 난방에 사용된 에너지의 비율을 나타냅니다.
- 필요 난방 에너지: 총 난방 부하를 보일러 효율로 나눕니다.
단계 4: 연료의 발열량 및 비용 고려
사용하는 연료(예: 도시가스, 기름 등)의 발열량과 단위당 비용을 파악합니다.
- 필요 연료량: 필요 난방 에너지를 연료의 발열량으로 나눕니다.
- 난방 연료비: 필요 연료량에 연료의 단위당 비용을 곱합니다.
산출 과정 요약 (간략식):
난방 연료비 ≈ (총 난방도일 × 건물 난방 부하 계수 × 난방 기간) / (보일러 효율 × 연료 발열량) × 연료 단위당 비용
각 요소 설명:
- 총 난방도일: 단계 1에서 계산된 값입니다.
- 건물 난방 부하 계수: 건물의 단열 성능, 크기 등에 따라 달라지는 값으로, 단위 온도당, 단위 시간당 필요한 난방 에너지량입니다. (정확한 값은 에너지 해석 필요)
- 난방 기간: 난방이 필요한 기간 (일 또는 시간) 입니다.
- 보일러 효율: 보일러의 에너지 효율 (0과 1 사이의 값) 입니다.
- 연료 발열량: 단위 연료당 발생되는 열량입니다. (예: 도시가스 MJ/m³, 기름 MJ/L)
- 연료 단위당 비용: 연료의 가격입니다. (예: 도시가스 원/m³, 기름 원/L)
주의사항:
- 위 산출 과정은 단순화된 모델이며, 실제 난방 연료비는 건물 사용 패턴, 실내 온도 설정, 외기 온도 변화 등 다양한 요인에 따라 달라질 수 있습니다.
- 정확한 난방 연료비 예측을 위해서는 전문적인 에너지 해석 및 컨설팅을 받는 것이 좋습니다.
- 건물 난방 부하 계수는 건물의 특성에 따라 크게 달라지므로, 일반적인 값으로 적용하기 어렵습니다.
| 날짜 | 일별 평균 외기 온도 (℃) | 난방 기준 온도 (18℃) | 일별 난방도일 (HDD) |
| 2024-12-01 | 5 | 18 | 13 |
| 2024-12-02 | 8 | 18 | 10 |
| 2024-12-03 | 12 | 18 | 6 |
| ... | ... | ... | ... |
| 합계 | 총 난방도일 |
단계 2: 건물 난방 부하 계산
건물의 단열 성능, 크기, 창호 면적, 기밀성 등을 고려하여 난방에 필요한 에너지양 (난방 부하)을 계산합니다. 이는 전문적인 에너지 해석 프로그램을 통해 정확하게 산출할 수 있지만, 간략하게 추정할 수도 있습니다.
단계 3: 보일러 효율 고려
보일러의 효율을 고려하여 실제로 필요한 연료량을 계산합니다. 보일러 효율은 보일러가 소비한 연료의 에너지 중 실제로 난방에 사용된 에너지의 비율을 나타냅니다.
- 필요 난방 에너지: 총 난방 부하를 보일러 효율로 나눕니다.
단계 4: 연료의 발열량 및 비용 고려
사용하는 연료(예: 도시가스, 기름 등)의 발열량과 단위당 비용을 파악합니다.
- 필요 연료량: 필요 난방 에너지를 연료의 발열량으로 나눕니다.
- 난방 연료비: 필요 연료량에 연료의 단위당 비용을 곱합니다.
산출 과정 요약 (간략식):
난방 연료비 ≈ (총 난방도일 × 건물 난방 부하 계수 × 난방 기간) / (보일러 효율 × 연료 발열량) × 연료 단위당 비용
각 요소 설명:
- 총 난방도일: 단계 1에서 계산된 값입니다.
- 건물 난방 부하 계수: 건물의 단열 성능, 크기 등에 따라 달라지는 값으로, 단위 온도당, 단위 시간당 필요한 난방 에너지량입니다. (정확한 값은 에너지 해석 필요)
- 난방 기간: 난방이 필요한 기간 (일 또는 시간) 입니다.
- 보일러 효율: 보일러의 에너지 효율 (0과 1 사이의 값) 입니다.
- 연료 발열량: 단위 연료당 발생되는 열량입니다. (예: 도시가스 MJ/m³, 기름 MJ/L)
- 연료 단위당 비용: 연료의 가격입니다. (예: 도시가스 원/m³, 기름 원/L)
주의사항:
- 위 산출 과정은 단순화된 모델이며, 실제 난방 연료비는 건물 사용 패턴, 실내 온도 설정, 외기 온도 변화 등 다양한 요인에 따라 달라질 수 있습니다.
- 정확한 난방 연료비 예측을 위해서는 전문적인 에너지 해석 및 컨설팅을 받는 것이 좋습니다.
- 건물 난방 부하 계수는 건물의 특성에 따라 크게 달라지므로, 일반적인 값으로 적용하기 어렵습니다.
이 설명을 통해 연중 냉방 및 난방 기간을 도일 그래프로 이해하고, 난방도일을 활용한 보일러 난방 연료비 산출 과정을 파악하실 수 있기를 바랍니다.