개념 한 쪽
열원설비 적산은 실내에서 발생하거나 필요한 열량을 장비 용량 또는 환기량 등으로 환산하는 과정이다. 구조체 손실·환기 손실·기기 취득열 등을 합산하여 난방용 방열기 수량이나 냉·난방용 풍량을 결정한다. 공기의 비열·밀도, 열관류율, 표준 방열량 등 고정식 값을 이용해 계산을 수행한다.
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출제기준 단원 「열원설비 적산」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 열원별 실내 취득열 계산 | 1 | 전동기 위치에 따른 실내 취득열 산정 방법을 묻는다 |
| 증기방열기 수량 산정 | 1 | 전손실열량을 이용해 방열기 섹션수 또는 면적을 계산하는 법을 묻는다 |
| 벽체 관류열량 계산 | 1 | 열관류율·면적·온도차로 관류열량을 구하는 공식을 적용하도록 묻는다 |
필요 환기량과 송풍량 계산은 기본적으로 열량을 공기의 단위질량당 흡수능력으로 나누어 구한다. 공식은 Q = ρ × cp × V × ΔT 에서 출발하며, 풍량 V를 구하려면 V = Q / (ρ × cp × ΔT) 를 사용한다. 단위 일치를 위해W를 kJ/s로 또는 시간당 단위로 통일한 뒤 초·시간 환산 계수를 적용한다.
냉·난방 장치의 개수나 면적 산정은 총열량을 단위 장치의 방열량으로 나누어 수행한다. 예컨대 증기 난방의 경우 섹션 1개의 표준 방열량이나 방열면적과 단위면적당 방열량을 곱한 값을 분모로 사용하여 필요 섹션수를 산정한다. 계산 결과는 실제 설치에서는 보통 올림 처리하여 결정한다.
벽체를 통한 관류열량은 열관류율 K, 면적 A, 온도차 ΔT의 곱으로 구하는 Q = K × A × ΔT 공식을 적용한다. 열관류율과 면적, 온도차만 알고 있으면 간단히 kcal/h 단위의 관류열량을 산출한다.
전동기 등 기기의 열취득은 기기의 위치에 따라 포함 범위가 달라진다. 전동기가 실내에 있고 기계 본체가 실외일 때는 전동기의 손실열만 실내 취득열에 포함한다. 전동기 손실열은 축동력을 제외한 입력-유효출력 차에 기반하여 계산한다.
냉각열량 산정에서는 공기 질량유량(풍량×밀도)을 초단위 질량유량으로 바꾸고, 엔탈피 차이 또는 온도차를 곱하여 kW 또는 kJ/s 단위로 계산한다. 엔탈피 기반 문제는 엔탈피 차이를 Δh로 사용해 Q = m_dot × Δh 를 적용한다.
(요약) 환기·송풍 계산은 Q/(ρ·cp·ΔT)로 풍량을 구하고 시간 단위 환산을 적용한다. 방열기 수량·면적 산정은 총 부하를 단위 방열량으로 나누는 방식으로 결정한다.
용량 15㎾의 전동기로 작동되는 기계가 있다. 전동기는 실내에 있고 기계는 실외에 있을 경우에 실내취득열량을 구하면?(단, 전동기 부하율 0.8, 전동기 효율 0.86 이다.)
정답 ④ · 전동기가 실내에 있고 기계가 실외에 있는 경우, 전동기 자체의 효율 손실로 인해 발생하는 열만이 실내의 냉방 부하로 작용합니다. 기계가 하는 일(축 동력)은 실외로 빠져나가므로 실내 열 취득에 포함하지 않습니다.
실내 전동기 열부하는 정격출력×부하율×(1-효율)/효율×860으로 계산하며, 축동력은 실외로 빠져나가 포함되지 않는다.
전손실열량 13,000 kcal/h인 사무실에 설치할 증기 난방용 방열기의 필요 섹션수는? (단, 방열기 섹션 1개의 방열면적은 0.20m²로 한다.)
정답 ③ · 전손실열량으로부터 증기 난방용 방열기의 필요 섹션수를 구하는 문제이다. 증기 난방용 방열기는 섹션 1개의 방열면적이 0.20m²이므로 섹션당 방열량은 약 130kcal/h로 본다.
방열기 필요 섹션수는 전손실열량을 섹션당 방열량으로 나누어 계산한다.
공조되는 인접실과 5℃의 온도차가 나는 경우에 벽체를 통한 관류열량을 구하시오. (단, 벽체의 열관류율은 0.5kcal/m²·h·℃이며, 인접실과 접한 벽체의 면적은 300m²이다.)
정답 ③ · 벽체를 통한 관류열량은 'Q = K × A × ΔT' 공식을 이용하여 계산합니다. 여기서 열관류율 K = 0.5 kcal/m²·h·℃, 벽체 면적 A = 300 m², 온도차 ΔT = 5 ℃를 대입하면, Q = 0.5 × 300 × 5 = 750 kcal/h가 됩니다.
관류열량 Q는 열관류율 K, 면적 A, 온도차 ΔT의 곱으로 계산된다.
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