공조냉동기계기사 공조설비 시운전 준비 및 안전대책 — 자동제어 장치·온열환경지표·부하 계산

자동제어 장치는 실내의 온도와 습도를 일정하게 유지하고 장치를 경제적으로 운전하기 위해 각 기기의 운전과 정지, 냉온수 유량, 송풍량을 조절한다. 전동 댐퍼는 공기의 흐름을, 전자 2방 밸브는 냉온수의 유량을, 휴미디스탯은 습도를 맡는다. 반면 플로트레스 스위치는 탱크나 배수구의 수위를 감지해 펌프를 켜고 끄는 기계식 장치라 공기의 온·습도 제어와는 직접 관계가 없다 — 수위 감지와 공조 제어는 맡는 대상이 다르다.

사람이 느끼는 더위를 수치로 나타내는 온열환경지표는 복사를 반영하느냐로 갈린다. 수정유효온도(CET), 예상온열감(PMV), 작용온도(OT)는 공기의 온도뿐 아니라 벽이나 창문에서 오는 복사열까지 계산에 넣는다. 반면 유효온도(ET)는 초기에 만들어진 지표로 공기의 온도·습도·기류만 따지고 복사열의 영향은 넣지 않는다. 그래서 복사 영향을 고려하지 않는 지표를 묻는 자리의 답은 ET가 된다.

실내 공기의 상태는 세 가지 관계로 정리된다. 상대습도가 높을수록, 곧 포화 상태에 가까울수록 건구온도와 노점온도의 차이는 작아진다. 결로는 표면 온도가 노점온도보다 낮을 때 생긴다 — 표면이 더 차가워야 물이 맺히므로 두 온도의 자리를 바꿔 적으면 틀린 설명이 된다. 건구온도가 낮을수록 공기가 품을 수 있는 수증기량, 곧 포화수증기량은 줄어든다. 절대습도는 온도와 무관하게 수증기량 자체를 나타낸다.

열교환 계산에서는 대수평균온도차를 쓴다. 입구 쪽 온도차와 출구 쪽 온도차가 다르므로 단순 평균이 아니라 로그평균을 취한다. 입구 온도차 16℃, 출구 온도차 6℃라면 (16 − 6) ÷ ln(16/6) ≈ 10.2℃가 된다. 습공기를 단열 가습하는 경우도 같은 결로 읽는다. 단열 가습은 외부에서 열을 주거나 빼지 않고 물만 증발시켜 습도를 높이는 과정이라 엔탈피가 변하지 않으므로, 전열량 변화가 0이 되어 열수분비도 0이 된다 — 현열이 줄고 잠열이 늘어나는 과정이다.

부하와 열량 계산도 함께 나온다. 수냉식 응축기에서 냉각수가 1시간에 흡수한 열량은 시간당 유량으로 환산한 질량에 비열과 온도차를 곱해 구한다. 냉각수량 300 LPM이면 1시간에 18,000 L, 곧 18,000 kg이고, 비열 4.2 kJ/kg·℃와 온도차 5℃를 곱하면 378,000 kJ가 된다. 이를 LNG 발열량 43,961.4 kJ/N·m³로 나누면 약 8.6 N·m³에 해당한다. 사무용 건물의 난방부하는 잃는 열이 기준이므로 외기온도·벽체 손실·틈새바람이 큰 영향을 주고, 앉아서 일하는 사람의 인체 부하는 그 비중이 가장 작다. 반대로 전동기와 기계가 같은 방에 있으면 전동기에서 쓴 전력이 모두 열로 바뀌므로, 정격 출력에 부하율과 가동율을 곱하고 전동기 효율로 나눈 값을 대수만큼 더해 실내 취득열량으로 잡는다.