공조냉동기계기사 난방부하 — 손실과 이득·방열면적·취출온도

난방부하는 실내 온도를 일정하게 유지하기 위해 공급해야 하는 열량, 곧 열손실을 보충하는 값이다. 그래서 계산의 중심은 「얼마나 새어나가는가」에 놓인다. 문이나 창문 틈새로 새어드는 차가운 외부 공기인 극간풍(침기)을 실내 온도까지 데우려면 열이 필요하므로 이것이 대표적인 손실열량이고, 외기 부하와 벽체 손실열량도 같은 방향으로 부하를 키운다. 반면 인체·조명·기기에서 나오는 발생열은 실내에 열을 더하므로 난방부하를 줄이는 이득이고, 일반적인 난방부하 계산에서는 아예 포함시키지 않는다. 사무용 건물에서 인체 부하는 사람들이 주로 앉아 있어 발열량이 적으므로, 벽체 손실·틈새바람·외기온도에 비해 난방부하 계산 결과에 미치는 영향이 가장 작다.

현열과 잠열을 가르는 기준도 여기에 적용된다. 난방부하 가운데 현열만 고려하는 것은 전도에 의한 열 손실이다 — 벽이나 창을 통해 온도차 때문에 빠져나가는 열이라 온도만 보면 된다. 반대로 환기 부하·침입외기 부하는 찬 공기가 들어오면서 온도를 올리는 현열뿐 아니라 공기 중 수분(습도)을 처리하는 잠열도 함께 계산해야 한다. 「고체를 통한 전달은 현열, 공기를 갈아 넣는 것은 총열」로 갈라 기억한다.

계산 문항은 현열부하 공식에서 시작한다. 현열부하 Q = 0.24 × G × γ × Δt (G는 풍량 m³/h, γ는 비중량)이므로 온도차 Δt를 먼저 뽑아낸다. 실내 20℃·급기량 3,000 m³/h·난방 현열부하 9,500 kcal/h·비중량 1.2 kg/m³·비열 0.24 kcal/kg℃이면 Δt = 9,500 ÷ (0.24 × 3,000 × 1.2) ≈ 11℃이고, 취출온도는 실내온도에 이 온도차를 더해 약 31℃가 된다. 취출공기가 실내보다 따뜻해야 하므로 더한다는 방향을 잊지 않는다.

방열면적은 A = Q ÷ (K × Δt)로, 부하를 열통과율과 온도차로 나눠 구한다. 증기난방에서 증기 온도 102℃·실내온도 18.5℃이면 온도차는 83.5℃이고, 난방부하를 이 온도차와 열통과율로 나누어 필요한 방열면적을 산정한다. 부하가 클수록, 온도차가 작을수록 필요한 면적이 커진다는 비례·반비례 관계를 먼저 잡으면 값이 어긋난 보기를 걸러낼 수 있다.

설계 값 쪽에서는 TAC(허용 온도)가 설비 용량의 안전 마진을 잡는 허용 오차이고, 에너지 절약을 위해 용량을 줄이는 개념이 아니라는 점이 함께 나온다.