(건축기사)난방설비, 공기조화설비, 냉방(냉동)설비

⏹ 난방설비

(1) 현열, 잠열

㉮ 현열 :　온도 변화에 관계되는 열, 온수난방에 이용되는 열

 ☞ 조명 부하, 실내기기 부하, 벽이나 창을 통한 열관류 부하, 창을 통한 일사열 부하

㉯ 잠열 : 온도 변화 없이 상태만 변화하는 열, 증기난방에 이용되는 열

 ☞ 인체 부하, 틈새 바람, 환기를 위한 신선 외기도입

 

※ 물의 증발 잠열 : 100 물 1kg이 100 증기 1으로 전환되는 데 필요한 열량 – 2257kj/kg

 

감열비 = 현열/전열 = 현열/(현열+잠열)

 

㉰ 전열

전열 이론 : 열의 전달, 또는 열의 이동을 말하며 열은 고온측에서 저온측으로 전도, 대류, 복사의 단독 또는 복합의 형태로 이동되어진다.

 

(2) 건물 내의 전열과정

 ⦁ 열전도 : 고체벽 내부에서 고온측에서 저온측으로의 전열현상

 ⦁ 열전달 : 고체벽과 이에 접하는 공기층과의 전열현상

 ⦁ 연관류(열통과) : 고체벽 외부에서 고체벽 내부쪽으로의 전열현상

 

(3) 증기난방과 온수난방의 특징 비교

	증기난방	온수난방
예열시간	짧다(간헐운전에 적합)	길다(간헐운전에 부적합)
열용량	작다	크다
열운반능력	크다(증발잠열 이용)	작다(현열 이용)
방열량조절	곤란	용이(온수온도조절)
쾌적도	나쁘다	좋다
소음	스팀해머	조용하다
보일러 취급	어렵다	간단하다
배관경	작다	크다
방열면적	작아도 된다	커야 한다
설비비	저렴하다	비싸다
동이 방열면적당 방열량	크다	작다

※ 지역난방에서는 증기와 온수를 모두 열매로 가능하다. 하지만 온도제어가 쉽고 열효율이 좋은 고온수난방을 주로 이용한다.

 

(4) 보일러 종류 및 특징

 ⦁ 주철제 보일러 : 조립식, 용량증가 용이, 증기용 0.1MPa 이하, 온수용 수두 50m 이하

수명이 길고 가격이 저렴, 내식성 우수.

 

(5) 보일러 출력(=용량) : 보일러의 용량 결정은 보통 정격출력으로 표시한다.

 ⦁ 정미출력 = 난방부하 + 급탕부하 + 가습부하

 ⦁ 상용출력 = 난방부하 + 급탕부하 + 가습부하 + 배관손실

 ⦁ 정격출력 = 상용출력 + 예열부하

※ 과부하출력은 보일러에 정격출력 이상의 부하가 걸려있는 상태이다.

 

 

⏹ 공기조화설비

공기조화란 주어진 실내의 온도, 습도, 환기, 청정 및 기류 등을 함께 조절하여 실내의 사용 목적에 알맞은 상태를 유지시키는 것을 말한다.

 

(1) 공조 열원설비의 구성

공기조화장치 구성 : 공기조화기, 열원설비, 송풍, 펌프, 덕트, 배관

공기조화기 구성 :　공기여과기(전기집진식이 제거율 높음), 냉각코일, 가열코일, 가습기

열원장치 : 냉동기, 보일러, 냉각탑

공기조화 조절대상 : 온도, 습고, 기류, 청정도

 

(2) 공조 조닝 : 공조설비에 있어서 건물의 사용목적 또는 요구조건에 따라 건물을 몇 개의 구역으로 나누어 각각의 계통별로 구분하여 설비하는 것을 조닝이라 하며 고능으로 인해 초기 설비비는 상승하나 유지차원에서의 에너지는 절약된다.

<조닝의 효과>

 ⦁ 에너지 절약에 유리

 ⦁ 부하변동에 쉽게 대응

 ⦁ 효율적인 운전 관리

 ⦁ 실내 열환결 조절에 유리

 ⦁ 에너지 절약방안 : (가)변풍량 단일덕트(VAV)방식, 외기냉방의 도입, 전열교환기의 설치, 공기조닝의 실시

 

(3) 습공기 선도 : 습공기의 상태를 나타내는 선도를 습공기 선도

 ⦁ 구성요소 : 건구온도, 습구온도, 노점온도, 절대습도, 상대습도, 수증기 분압, 비체적, 엔탈피 헌열비

  ※ 습공기 선도를 구성하는 요소들 중 2가지만 알면 나머지 모든 요소들을 알아낼 수 있다.

 ⦁ 공기를 냉각, 가열하여도 절대습도는 변하지 않는다.

 ⦁ 공기를 냉각하면 상대습도는 높아지고 공기를 가열하면 상대습도는 낮아진다.

 ⦁ 습구온도와 건구온도가 같다는 것을 상대습도가 100%인 포화공기임을 뜻한다.

 ⦁ 습구온도가 건구온도보다 높을 수는 없다.

 

(4) 결로

결로의 종류

㉮ 표면결로

표면결로는 건물의 표면온도가 접촉하고 있는 공기의 포화온도(노점온도)보다 낮을 때 발생한다. 이 같은 표면결로는 표면이 불투습성이라면 간단히 처리할 수 있다.

㉯ 내부결로

실내의 습도가 외부보다 높고 벽체가 투습력이 있으면 벽체 내에 수증기압 구배가 생기고, 외부온도보다 낮으면 온도 구배가 발생한다. 벽체 내부의 수증기압이 포화 수증기압보다 높을 때 벽체 내부의 노점온도가 건구온도보다 높을 때 내부결로가 발생한다.

 

결로의 원인

 ⦁ 실내의 온도차

 ⦁ 실내 습기의 과다 발생

 ⦁ 생활 습관에 의한 환기 부족

 ⦁ 구조재의 열적 특성

 ⦁ 시공불량

 

결로의 방지 계획

실내 습기 방지책

 ⦁ 실내 공기의 수증기압이 포화 수증기압보다 적도록 계획한다.

 ⦁ 환기계획을 잘 할 것

 ⦁ 부엌 및 욕실에서 발생하는 수증기를 외부로 배출시킬 것

 ⦁ 벽체의 열관류 저항을 크게할 것

 ⦁ 열교 현상이 일어나지 않도록 단열 계획 및 시공을 완벽히 할 것

 ⦁ 벽에 방습층을 둘 것

 

(5) 공기조화 방식

㉮ 공기조화 방식의 분류

열매의 종류에 따른 분류	종류	특징
전공기 방식	단일덕트방식 이중덕트방식	운전 보수, 관리가 용이하다. 겨울철 가습이 용이하다. 덕트가 크므로 설치공간이 커진다. 송풍동력이 크므로 반송동력이 커진다. 실내 공기오염이 적다. 외기냉방이 가능하다. 실내 유효면적 증가
수공기 방식	각층 유닛 방식 유인 유닛 방식 팬코일 유닛(덕트겸용)방식 복사패널 덕트 병용식	필터 보수, 기기 점검 등으로 관리비 증대 송풍량이 적어 고성능 필터 사용 불가능 덕트 면적이 적다. 반송동력이 적다. 유닛별로 제어하면 개별제어 가능하다.
전수 방식	팬코일 유닛 방식 복사 냉난방 방식	덕트가 불필요하다. 외기를 도입하기 어렵다. 개별제어가 용이하다. 공기오염이 크다.
냉매식	패키지 방식	부분 운전이 가능하다. 온도조절기 내장으로 개별제어가 용이하다. 장래의 부하변동에 대응하기 쉽다.

 

㉯ 공조장치에 의한 분류

단일덕트 방식	⦁ 정풍량 방식 송풍량이 항상 일정하고 실내부하에 따라 송충온도만을 변화 극장 및 공장 등 단일 대공간, 백화점, 중대형 사무소 건물의 내부존    ⦁ (가)변풍량 방식 덕트 말단에 VAV유닛을 설치하여 송충온도는 일정하게 유지하고 실내부하의 변동에 따라 송풍량만을 변화시킴 변풍량 유닛으로 인해 정풍량방식보다 설비비가 증가됨 에너지 절약형 개별제어 가능
2중덕트 방식	냉풍과 온풍을 각각의 덕트로 보낸 후 말단의 혼합상자에서 냉온풍을 열부하에 맞는 비율로 혼합하여 각 실에 송풍하는 방식 에너지 다소비형으로 설비비의 증가, 혼합손실이 큼
유인유닛 방식	1차공기 압력으로 실내 2차공기 유인하여 혼합분출 방이 많은 건물의 외부 존
팬코일 유닛 방식	개별제어 가능, 실내공기 오염문제 호텔의 객실, 병원의 입원실 등 많은 건물의 외부존에 적용 극장과 같은 대공간 및 방송국 스튜디오에는 부적당

 

(6) 덕트 및 부속기기

공기풍속에 따른 분류

저속 덕트	고속 덕트
⦁ 덕트 내의 풍속 15m/s 이하 ⦁ 일반 건물에 적용, 직사각형 단면 주로 적용	⦁ 덕트 내의 풍속 15~20m/s 이하 ⦁ 고압이며 소음이 발생, 원형 단면 주로 적용

 

 

⏹ 냉방(냉동)설비

(1) 압축식 냉동기, 흡수식 냉동기

압축식 냉동기는 전기에 의한 기계적에너지, 흡수식 냉동기는 냉매의 증발에 의한 열에너지로 냉동하는 것이 기본 원리

㉮ 압축식 냉동기

 ⦁ 구성 : 압축기 → 응축기 → 팽창밸브 → 증발기

 ⦁ 특징 : 구동에너지가 전기이므로 전력소비가 많다.

㉯ 흡수식 냉동기

 ⦁ 구성 : 응축기 → 증발기 → 흡수기 → 재생기(발생기)

 ⦁ 특징 : 도시가스를 주연료로 사용하므로 전력소비가 적다.