공조냉동기계기사 부하의 개요 — 현열과 잠열·SHF·침입외기 부하

공조부하는 온도를 움직이는 현열부하와 수분 상태를 바꾸는 잠열부하로 나뉜다. 잠열은 수증기가 응결하거나 물이 증발할 때 오가는 열이므로 수분량 변화가 있는 곳에 붙는다 — 침입외기에 의한 취득열량이 대표적이고, 인체 발열도 주위 온도가 올라가면 온도차가 줄어 현열은 감소하고 땀에 의한 잠열은 증가한다(그래서 「주위 온도 상승 시 현열과 잠열이 모두 증가한다」는 설명은 틀린다). 반대로 외벽을 통한 손실열량, 유리창을 통한 관류 취득량, 지하층 바닥을 통한 손실열량은 온도차로 오가는 열이라 현열만 해당한다.

침입공기의 잠열량은 체적유량 Q와 절대습도차로 구한다. qL = 720·Q·(Xo − Xi) 꼴로, 720은 공기 1 ㎥를 건조시킬 때 필요한 잠열에 해당하는 계수이고 X는 절대습도다. 0.24나 0.29는 공기의 비열을 반영한 현열 쪽 계수라 잠열식에는 쓰지 않는다. 같은 뿌리에서 현열부하율은 온도차가 들어간 q = 0.29·Q·(t0 − tr)로 구하므로, 「현열은 온도차, 잠열은 습도차」로 갈라 기억하면 계수를 바꿔 놓은 선지가 바로 걸러진다.

SHF(현열비)는 현열부하를 현열부하와 잠열부하의 합으로 나눈 값이다. 실내 현열 45,000 kcal/h·실내 잠열 22,000 kcal/h이면 45,000 ÷ 67,000 ≈ 0.67이고, 외기부하는 이 계산에 넣지 않는다. 송풍량도 현열부하를 기준으로 잡는다 — 전열부하 6,000 kcal/h에 SHF 0.83이면 현열부하가 4,980 kcal/h이고, 송풍기 취출온도차 11℃(26℃ − 15℃)를 넣어 질량유량 4,980 ÷ (0.24 × 11) ≈ 1,886.4 kg/h를 얻은 뒤 비중량 1.2 kg/m³로 나누어 약 1,572 m³/h가 된다. 전열부하를 현열과 잠열로 가르는 SHF를 먼저 적용하는 것이 계산의 출발점이다.

침입외기 부하를 단위까지 맞춰 계산하는 문항도 나온다. 침입 외기량 3,000 L/s는 3 m³/s이고, 밀도 1.2 kg/m³를 곱하면 질량유량 3.6 kg/s가 된다. 여기에 온도차 7℃(32℃ − 25℃)와 정압비열 1.005 kJ/kg·K를 곱해 현열부하 약 25.3 kW를, 절대습도차 0.003 kg/kgDA와 증발잠열 2,501 kJ/kg을 곱해 잠열부하 약 27 kW를 얻는다. 질량유량을 먼저 세우는 것이 단위 환산 실수를 막는 길이다.

설계 쪽 값도 함께 나온다. TAC(허용 온도)는 외기 설계 조건이 실제 기상 데이터에서 얼마나 벗어날 수 있는지를 나타내는 허용 오차로, 설비 용량의 안전 마진을 확보하기 위한 개념이지 에너지 절약을 위해 용량을 줄이는 용도가 아니다. 실내 CO2 농도는 1000 PPM(0.1%)을 관리 한계로 보며, 500 PPM은 외기 수준의 청정 상태이고 1,500 PPM 이상은 불쾌감을 준다. 냉각코일이나 에어워셔가 감당할 부하는 실내취득열량·기기취득열량·외기부하이고, 펌프나 배관의 마찰 손실·구동열은 코일이 직접 처리할 공기 부하의 항목이 아니다. 난방부하 쪽에서 실내 손실열량으로 세는 것은 극간풍 부하이고, 인체·조명·기기 발생열은 실내 이득이라 여기서 빠진다.