개념 한 쪽
습공기선도는 공기조화설비의 부하 산정과 조닝, 환기설계에서 온습도 및 현열·잠열 비중을 판단하는 기준도구로 활용된다. 현열과 잠열을 구분하고 풍량을 산정하는 문제풀이에 직접 연결된다.
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출제기준 단원 「습공기선도」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 현열에 의한 풍량 계산 | 1 | 현열량을 이용해 필요한 공기 풍량을 산정하는 계산능력을 묻음 |
| 환기 배치 결함 용어 판별 | 1 | 취출구와 흡입구 배치로 인한 공기 흐름 문제를 식별하는 능력을 묻음 |
| 조닝 개념과 설계 효과 | 1 | 공간별 공조 분리의 목적과 비용·효율 관계를 판단하는 이해를 묻음 |
공기조화 부하계산의 핵심 목적은 실내 열부하를 분석하여 냉난방 기기 용량을 결정하고 실내에 공급할 공기량과 온도를 설정하는 데 있다. 풍속 같은 기상 데이터는 부하계산에 입력되는 환경 인자이지, 풍속 자체를 구하는 것이 부하계산의 목적은 아니다.
현열비(영문 약어 SHF)는 총열량 가운데 온도 제어에 해당하는 현열의 비율을 의미한다. 잠열이 적고 온도 부하가 큰 공간일수록 현열비가 커진다. 조명기구나 백열등처럼 수분을 발생시키지 않는 열원은 현열을 주로 발생시키므로 동일 조건에서 현열비를 크게 만든다.
냉방부하는 현열과 잠열로 구분되며, 잠열 발생 여부는 수분의 증발 또는 응결이 수반되는가로 판별한다. 인체, 외기 유입, 틈새바람은 수분을 동반하여 잠열을 포함하는 반면, 조명기구부하는 주로 현열만 발생시키므로 잠열을 거의 포함하지 않는다.
조닝은 공간별 사용 패턴과 부하 특성에 따라 공조계통을 독립적으로 구분하는 설계기법이다. 조닝을 세분화하면 초기 설비비용은 증가하나 비사용 공간의 불필요한 냉난방을 줄여 에너지 소비를 절감할 수 있다.
환기 설비 배치에서 취출구와 흡입구가 근접하거나 배치가 부적절하면, 공급된 공기가 실내를 순환하지 못하고 바로 흡입구로 유입되는 단락류(short-circuiting)가 발생하여 환기 효율을 떨어뜨린다.
주어진 문제: 실내 취득현열량은 4만4천 kcal/h, 잠열은 9천 kcal/h, 실내온도 26℃, 공급공기 12℃, 공기 비열을 0.24 kcal/kg·℃로, 공기 밀도를 1.2 kg/m³로 잡을 때 필요한 풍량 계산 과정을 보인다.
풀이: 온도 유지에 필요한 풍량은 현열량만 고려하여 구한다. 식은 L = Qs / (c × ρ × Δt) 이며, 여기서 Qs = 44,000 kcal/h, c = 0.24 kcal/kg℃, ρ = 1.2 kg/m³, Δt = 26 - 12 = 14℃ 이다. 따라서 L = 44,000 ÷ (0.24 × 1.2 × 14) ≈ 10,912 m³/h가 된다. 잠열량은 이 계산에 직접 사용하지 않는다.
설계 문제에서는 현열과 잠열을 혼동하지 않고, 조닝과 외기조건 설정에서 위험률(TAC) 개념을 이용해 용량과 허용오차의 관계를 판단해야 한다. 위험률을 크게 잡으면 극한에 대응하는 시간을 더 허용하므로 필요한 장치 용량을 줄여 경제성을 높일 수 있다.
실내 취득현열량이 44,000kcal/h, 잠열량이 9,000kcal/h 일 때 실내의 온도를 26℃로 유지하려면 실내에 공급하여야 할 풍량은 얼마인가?(단, 공기의 비열은 0.24kcal/kg℃, 공기의 비중량은 1.2kg/m³이고 실내에 공급되는 공기의 온도는 12℃이다.)
정답 ③ · 실내 온도 유지에 필요한 공급 풍량을 계산하는 문제이다. 풍량은 현열량만으로 계산하며 L = Qs / (c x ρ x Δt)의 공식을 사용한다.
풍량(L)은 현열량(Qs)을 공기의 비열과 밀도, 온도차로 나눈 값이다.
취출구와 흡입구의 배치가 좋지 않으면 취출공기가 실내로 확산되지 못하고 흡입구로 들어가는 현상을 무엇이라 하는가?
정답 ④ · 취출구와 흡입구의 배치 불량으로 인한 공기 흐름 현상의 명칭을 묻는 문제이다. 취출구에서 나온 공기가 실내에 충분히 확산되지 못하고 곧바로 흡입구로 빨려 들어가는 현상을 단락류라 한다.
취출공기가 흡입구로 바로 유입되는 단락류 현상은 배기구와 취출구 배치 불량 시 발생한다.
공기조화설비의 조닝계획에 관한 다음 설명 중 가장 적합한 것은?
정답 ① · 공기조화설비의 조닝계획에 대한 개념을 묻는 문제이다. 조닝계획은 실의 용도, 사용 시간, 부하 특성, 온도 조건 등이 다른 구역을 구분하여 별도의 공조계통을 두도록 하는 계획이다.
조닝(Zoning)은 공간별 사용 패턴과 부하 특성에 따라 공조계통을 독립적으로 구분하는 설계 기법이다.
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