개념 한 쪽
공조 설계에서 부하는 현열과 잠열로 나뉘며, 발생 원인에 따라 실내부하, 외기부하, 열원부하 등으로 분류한다. 각 부하의 성격을 이해하여 냉난방 기기 용량과 조닝 계획을 결정해야 한다.
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출제기준 단원 「냉난방부하의 종류」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 조닝의 적절성 판단 | 1 | 조닝 방식이 공간·방위·시간 중 어느 분류인지 가려내기 |
| 최대부하 계산 목적 선택 | 1 | 최대부하 산정의 적절한 사용 목적을 가려내기 |
| 잠열 포함 항목 찾기 | 1 | 냉방부하에서 잠열을 포함하는 발생원을 식별하기 |
냉난방부하는 냉난방 설계의 기초로, 발생 기전과 포함되는 열의 종류에 따라 구분한다. 실내부하는 사람, 조명, 장비 등 내부 열원에서 발생하는 열로 구성되며, 인체에서 나오는 수분으로 인한 잠열과 체온에 의한 현열이 모두 포함될 수 있다. 외기부하는 건물 외부의 공기가 유입될 때 들어오는 열을 의미하고, 특히 외기습도 변화에 따라 잠열이 발생하므로 냉방부하의 잠열 성분은 주로 외기부하에서 고려한다.
열원부하는 보일러, 냉동기, 펌프, 팬 등 기계 장치가 작동하면서 발생하는 열을 말한다. 이 열원부하는 장비의 용량과 효율에 따라 크게 달라지며, 공조계 내에서 실내부하나 외기부하보다 더 큰 값을 차지하는 경우가 많아 설계 시 우선적으로 검토해야 한다. 공조기 자체에서 발생하는 동력손실 열도 열원부하에 포함되어 기기 선정과 냉각 설비의 용량 산정에 영향을 준다.
부하는 또한 현열과 잠열로 구분하여 다루어야 한다. 현열은 공기의 온도 변화와 직접 연관된 열이고, 잠열은 공기 중 수분의 상변화에 따른 열이다. 예컨대 유리창을 통한 태양열 획득은 주로 현열에 해당하므로 잠열 계산이 필요 없고, 인체의 땀이나 호흡은 수분 이동을 수반하므로 잠열을 포함한다.
조닝 계획에서는 외부존과 내부존을 구분하여 부하 특성에 따른 제어 범위를 결정한다. 외부존은 외피와 접해 있어 방위 및 일조량의 영향을 많이 받으므로 방위별 조닝이 적합하고, 내부존은 용도별 혹은 시간별 사용 특성에 따라 조닝을 고려한다. 최대부하 계산은 기기 용량 산정이 목적이므로 에너지 소비량 예측과는 구분하여 적용해야 한다.
관류 열량 계산 문제는 Q = U × A × ΔT 공식을 사용하여 풀이한다. 예를 들어 벽체 면적 30 m², 열관류율 U = 0.58 W/m²·K, 온도차 ΔT = 10℃일 때 관류 열량 Q는 0.58 × 30 × 10 = 174 W가 된다. 이 계산은 현열부하에 해당하며 잠열 성분은 포함되지 않는다.
부하 종류 판별 예시는 다음과 같다. 인체에서 발생하는 열은 체온에 의한 현열과 땀 증발에 의한 잠열을 모두 포함하므로 냉방부하에서 잠열이 포함된 항목으로 선택한다. 반면 유리창을 통한 태양열은 온도 상승을 초래하는 현열로만 분류한다.
열원부하의 상대적 크기 판단은 장비 용량과 효율을 기준으로 한다. 냉동기 압축기에서 발생하는 폐열 등은 실내부하나 외기부하보다 클 수 있으므로 '가장 큰 부하'를 묻는 문제에서는 열원부하를 우선적으로 고려한다.
공조 조닝에 관한 다음 설명 중 부적당한 것은?
정답 ③ · 공조 조닝에 관한 설명 중 부적당한 것을 고르는 문제이다. 조닝을 세분화하면 실별 부하 특성에 맞는 정밀한 제어가 가능하여 실내환경은 양호해지지만, 공조기와 배관, 제어장치가 늘어나 설비가 복잡해지므로 설비비는 오히려 증가한다.
조닝을 세분화하면 제어 정밀도는 높아지지만 설비 구성이 복잡해져 초기 비용과 유지비가 증가한다.
다음 중 최대부하를 계산하는 기본 목적으로 부적합한 것은?
정답 ④ · 최대부하 계산의 기본 목적에 부적합한 것을 고르는 문제이다. 최대부하 계산은 열원기기의 용량, 각실 또는 존의 송풍량, 냉각코일과 가열코일의 용량 등 기기의 크기를 결정하기 위한 설계 단계에서 수행된다.
최대부하 계산은 기기 용량 산정에 사용되나, 에너지 소비량 예측에는 사용되지 않는다.
냉방부하의 발생원인 중 잠열부하를 포함하고 있는 것은?
정답 ③ · 냉방부하 중 잠열부하를 포함하는 발생원인을 고르는 문제이다. 잠열은 수분의 상변화, 즉 증발과 응결에 수반되는 열량인데, 인체는 호흡과 발한을 통해 수분을 공기 중으로 방출하므로 인체로부터의 취득열량에는 현열과 함께 잠열이 포함된다.
잠열부하는 공기의 상태 변화(기화/응결)와 관련된 열량으로, 인체의 땀 증발이나 호흡에서 수분이 빠져나올 때 발생한다.
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