바닥 난방시스템에서 숨어 있는 하자를 찾아내는 FLIR 열화상 카메라

최고의 주택 난방시스템은 그것이 있는지도 모르는 난방 시스템 입니다. 그래서 복사 에너지 바닥 난방시스템이 그렇게 매력적이고 인기가 많아지는 것입니다. 그렇지만 그것이 눈에 보이지 않는다는 점이 단점이 될 수도 있습니다. 왜냐하면, 난방시스템에 문제가 있다는 것을 어떻게 알 수 있냐는 것 때문입니다. 이를 알 수 있는 유일하고 효율적인 방법은 열화상 카메라를 이용하는 것입니다.

복사 에너지 난방시스템에서는 바닥 밑에 설치된 온수 튜브나 전기선으로 열이 공급됩니다. 눈에 보이지 않는 열 복사 에너지의 파동이 밑에서 일어나 그것이 부딪히는 물체를 데우면, 그 물체는 열을 포착해 다시 내뿜습니다. 복사 에너지 바닥시스템은 주택을 난방 하는데 매우 효율적인 방식으로 쾌적함은 높이고 에너지 비용은 절감할 수 있습니다. 두꺼운 바닥을 가진 신축 건물의 경우, 보통 바닥 스크리드에 난방 파이프가 매설됩니다.

에너지 관리와 온열 측정를 전문적으로 다루는 이탈리아의 엔지니어이자 디자이너, Valerio Di Stefano는 복사 에너지 바닥 시스템에 대해 다년간의 경험을 가지고 있습니다. 최근에 그는 FLIR E8 열화상 카메라를 구입했고, 이것을 주로 복사 에너지 시스템과 건물의 에너지 감사를 하는데 쓰고 있습니다.

숨어 있는 하자 탐지

“복사 에너지 시스템은 최근 몇 년 동안 인기가 많아졌는데, 특히 신축 주거 건물에서 인기가 높다.”라고 Valerio Di Stefano는 말합니다. “그렇지만 겉으로 멀쩡해 보이는 시스템도 숨어있는 하자가 있을 수 있다. 스크리드 바닥을 만들었던 방식이나 파이프를 놓은 방식의 문제일 수도 있고, 에너지 전달의 최적화 문제일 수도 있다. 희소식은, 이러한 문제들 전부 열화상 카메라로 즉시 탐지해낼 수 있다는 것이다.”

“열화상 카메라가 없다면, 펌프를 보고 그 정보를 통해 지하에서 일어나고 있는 일을 추정하는 것이 보통이다. 열화상 카메라가 있다면, 난방시스템이 내는 열 덕분에 전체 바닥 난방시스템을 바로 내려다보기만 하면 된다.”

실제 바닥 난방을 위한 온열 측정

그림 1a/1b/1c 는 복사 에너지 난방시스템을 공급하는 매니폴드를 보여주는 그림으로. 매니폴드 구역 각각에 서큘레이터 펌프가 하나씩 있습니다. Sp1 지점과 Sp2 지점은 사실상 거의 같은 온도이지만, 같은 분출도 값을 설정해 잘못된 결론을 내고 있습니다. 실제로 전기 테이프를 Sp1에 붙이자 그것의 분출도가 계기에 설정된 값에 매우 가까워집니다. 따라서 그 유체 흐름은 실제로는 44°C에 있지, 30.5 °C에 있는 것이 아닙니다.

그림 2는 가동 중인 복사 에너지 회로를 보여주는 것으로, 열화상 이미지와 실화상 이미지를 디지털 방식으로 융합한 것입니다. 파이프들 위를 지나는 가상의 직교 라인 Li1, Li2, Li3에 대해 프로파일 분석이 실시되었습니다. 라인 Li2가 오른쪽에서 더 차갑고 고르지 못한 구역을 보여주어 추가로 조사를 했습니다. 스크리드의 두께가 다르다는 뜻일 수도 있고, 마감에 사용된 접착제가 다르다는 뜻일 수도 있기 때문입니다. 녹색의 라인Li4는 이 열 변동이 불과 수 데시미터의 파이프를 따라 일어나는 것이 아니라 점을 두드러지게 보여주고 있습니다.

붙박이 가구 밑으로 지하 난방을 배치할 것인지 여부에 대해서는 일부 논쟁이 있습니다. 이에 반대하는 쪽의 논거는 그 바닥에서 올라오는 열이 주방 구성단위에 ‘수분을 분비’시킬 수 있다는 것입니다. 즉, 응결을 만든다는 뜻입니다. 또한 그 구성단위 밑에 놓인 난방은 그 구성단위 자체와 그 안에 보관된 식품 같은 것들을 따뜻하게 만들 수도 있습니다. 붙박이 가구 아래로 바닥 난방을 설치하자는 쪽의 논거는 다양합니다. 우선, 실내 레이아웃이 아직 결정되지 않은 경우 방 전체에 바닥 난방을 설치하는 것이 이로울 수 있습니다.

그렇다 하더라도 가구나 다른 장애물 너머에 복사 에너지 시스템이 있다는 것은 가동 중인 시스템과 정지 중인 시스템 모두에 관성을 증가시켜 실내 온도를 제어하는데 별 도움을 주지 못합니다. 실제로 이것은 장애물이 자리 잡고 있는 곳으로 향하는 열 흐름에 장벽을 만들어내는데, 그 장벽은 에너지 측면에서 비용이 드는 장벽임이 분명합니다. 이것이 그림 3에 잘 나와 있습니다.

FLIR E8: 작고 비용 효율적인 열화상 기기

Valerio Di Stefano는 소형 FLIR E8 전자동 (point-and-shoot) 카메라를 이용해 바닥 난방시스템을 조사해왔습니다.

“2013년에 적외선 교육 센터 (ITC) 과정에서 열화상의 힘을 제대로 느꼈다.”라고 Valerio Di Stefano는 말합니다. “여러 가지 카메라 모델들을 평가해보고 결국 FLIR E8 전자동 모델을 선택하게 되었다. 이것이 가성비가 가장 뛰어나고 소형 패키지에서 가장 흥미로운 기능을 가지고 있기 때문이다.”

FLIR E8은 320×240 검출기, 무초점 렌즈, 간단한 버튼식 화면 설정, 화상 모드, 계측 도구들을 가지고 있고, JPEG로 저장을 합니다. 이 카메라는 놀라울 정도로 조작이 쉬우며, 심지어 장갑을 낀 엄지손가락으로 누르기만 해도 됩니다. 또는 E8은 FLIR만의 MSX® Thermal Image Enhancement (열화상 개선) 기능을 탑재하고 있어서 온보드 가시 광선 카메라의 주요 디테일들을 전체 적외선 이미지에 실시간으로 추가합니다.

“FLIR E8은 이미지 디테일이 뛰어나 바닥 난방 조사 외에도 태양광 패널 모니터링 같은 여러 가지 용도에 쓸 수 있다. 어쨌든 FLIR E8은 내 사업을 발전시켰고 내가 더 많은 프로젝트를 딸 수 있도록 해주었다.”