개념 한 쪽
위생설비 설계조건은 냉·난방 부하 산정과 외기설정, 환기 필요성, 일사 영향 및 내부열원 파악을 포함한다. 부하의 과대·과소 계산, TAC 온도와 위험율, 공간별 독립 환기 필요 여부, 일사와 잠열 구분 등 설계 판단의 기본 원리를 숙지한다.
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출제기준 단원 「위생설비 설계조건」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 과대·과소 부하 영향 구분 | 1 | 난방부하 과대 계산의 결과와 과소 계산의 결과를 구별하기 |
| 공간별 독립 환기 판단 | 1 | 공간 특성에 따른 독립 환기 필요 여부를 판정하기 |
| TAC·위험율의 설계 목적 | 1 | TAC 온도·위험율이 설계 용량에 미치는 영향을 설명하기 |
난방부하를 과도하게 계산하면 설비를 과대 선정하게 되어 초기 설치비가 증가하고 부분부하 운전으로 효율이 저하되며 부속기기 과대 선정으로 운반 동력이 늘어난다. 반대로 난방부하가 부족하게 계산되면 실내 온도 저하로 추위를 느끼는 등의 성능 문제를 초래하므로 과대/과소의 결과를 구분하여 이해해야 한다.
냉·난방 설계용 외기온도는 TAC(Time Availability Concept) 온도를 이용하여 선정한다. TAC 온도는 극한 기상치를 배제하고 통계적으로 합리적인 설계온도를 정하여 과대 용량을 억제하고 경제성을 확보하는 것이 주된 목적이다. 위험율(Risk Rate)은 설정한 비율만큼 외기조건을 배제하는 정도를 나타내며, 위험율이 작을수록(엄격할수록) 설계 온도가 더 가혹해져 장치 용량이 증가한다.
냉방부하 계산에서는 현열과 잠열을 구분한다. 일사는 주로 현열만 발생시키므로 잠열을 고려하지 않아도 되며, 인체·외기·틈새바람 등은 수분을 수반하므로 잠열을 함께 고려해야 한다. 중간기에는 외기 영향이 비교적 작아 내부발생열(인체·조명·기기 등)이 냉방부하에 가장 큰 영향을 미친다.
공간별 환기 요구는 오염원 유무로 판단한다. 화장실·급탕실·주차장 등은 오염원이 있으므로 독립 환기가 필수이며, 복도는 일반적으로 오염원이 없어 독립 환기가 면제되는 경우가 있다. 이 원리를 바탕으로 환기 설계의 적용 대상을 구분해야 한다.
유리창을 통한 일사취득량을 줄이려면 투과율을 낮추거나 반사유리를 사용하고 차폐계수를 작게 하는 등 투과 또는 유입을 억제하는 방법을 사용한다. 반면 입사각을 작게(수직에 가깝게) 하면 일사취득량이 오히려 증가하므로 일사 저감 방법으로 적절하지 않다.
전동기 등 전기기계에서 발생하는 손실열이 실내에 방출되면 실내 부하를 증가시키므로 전동기와 기계의 설치 위치(실내·실외)에 따른 열 영향도 설계 시 고려한다.
문제로는 과대 계산의 결과와 과소 계산의 결과를 혼동하게 하는 선지, TAC 온도의 목적을 묻는 유형, 잠열을 고려해야 하는 부하 요소 판별, 공간별 독립 환기 필요성 판단, 일사 저감 방법의 옳고 그름을 묻는 유형이 자주 출제된다. 예를 들어 난방부하를 과대 계산했을 때 실내가 추워지는 현상은 과대의 직접적 결과가 아니므로 오답으로 처리해야 한다. TAC 온도 관련 문항에서는 '과대용량 억제와 경제성 확보'가 핵심 목적임을 기준으로 채점한다. 일사 관련 문항에서는 일사가 현열만 발생시킨다는 점을 근거로 잠열 고려 불필요를 판단한다.
난방부하를 과도하게 계산하였을 경우 나타날 수 있는 현상이 아닌 것은?
정답 ① · 난방부하를 과도하게 계산했을 때 나타나는 현상이 아닌 것을 고르는 문제이다. 난방부하를 과대 계산하면 공조장치와 송풍기, 펌프 등이 필요 이상으로 크게 선정되어 설비비가 증가하고, 부분부하 상태에서의 운전이 잦아져 운전효율이 저하되며 운반 동력 낭비로 사용에너지가 커진다.
난방부하를 과도하게 계산하면 설비 과대 선정으로 효율 저하와 에너지 낭비가 발생하지만, 추위 느낌과는 직접적인 인과관계가 성립하지 않는다.
다음 중 냉방부하계산과 난방부하계산에서 동시에 고려해야할 것은?
정답 ② · 냉방부하와 난방부하 계산에서 동시에 고려해야 할 열 요소를 묻는 문제이다. 실내외 온도차에 의해 외벽, 지붕, 창호 등 구조체를 통해 전달되는 전도열은 여름에는 유입열로, 겨울에는 손실열로 작용하므로 냉방과 난방 부하 계산 모두에서 기본적으로 고려된다.
다음은 설계 외기조건을 선정하기 위한 위험율(T.A.C.)에 대한 설명이다. 맞지 않는 것은?
정답 ① · 위험율(Risk rate)은 설계 외기 조건을 선정할 때, 기상 데이터상 극값이 아닌 특정 빈도로 출현하는 온도를 기준으로 삼아 경제성과 설비 용량을 타협하는 개념입니다. 위험율을 작게 잡을수록(예: 2.5% → 1%) 희극한 극단적 외기 조건까지 설계에 반영하므로 기준 온도가 더욱 가혹해지고 열 부하가 증가하여 장치용량이 커집니다.
위험율(Risk Rate)은 작게 잡을수록 극한 조건을 반영해 용량이 커진다.
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