개념 한 쪽
냉난방 및 환기 설계에서는 설계 외기온도 선정과 부하 원인을 명확히 구분하는 것이 핵심이다. TAC 온도와 위험율은 설계의 경제성과 용량 결정에 직접적인 영향을 미치고, 계절에 따라 주요 냉방부하 인자도 달라진다.
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출제기준 단원 「환기설비 설계조건」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| TAC 목적 판단 | 1 | TAC 온도의 도입 목적과 부적절한 관련 항목을 가리기 |
| 중간기 부하 원인 식별 | 1 | 중간기 냉방에서 주요 부하 인자를 구별하기 |
| 위험율과 용량 관계 | 1 | 위험율 변화가 설계 외기온도와 장치 용량에 미치는 영향 판단하기 |
TAC(Time Availability Concept) 온도는 냉난방 설계용 외기온도를 결정할 때 사용하는 통계적 설계온도 개념이다. TAC 온도는 냉·난방이 이루어지는 기간 중 외부 기온이 설정한 온도 범위를 벗어난 누적 비율(%)을 기준으로 정한다. 극한 기상을 배제하여 과대 용량의 설비를 지양하고 경제성을 확보하기 위해 적용한다.
위험율(Risk Rate)은 설계 외기조건을 선정할 때 극한 날씨를 얼마나 반영할지를 나타내는 지표이다. 위험율이 작아지면 더 가혹한 설계조건을 취하게 되어 설비 용량이 증가하고, 위험율이 커지면 극한 조건을 더 배제하여 용량을 줄일 수 있다. 따라서 위험율과 설비 용량은 반비례 관계를 가진다고 이해한다.
냉방부하와 난방부하 계산에서는 공통으로 고려해야 할 요소와 계절별로 중요도가 달라지는 요소를 구별해야 한다. 예를 들어 중간기에는 외기와 구조체를 통한 관류열이 상대적으로 작아지고 내부발생열의 영향이 커지므로 내부발생열을 주요 냉방부하 인자로 판단한다. 반대로 여름에는 외기 및 태양열이 주요 인자가 된다.
냉방 부하를 구성하는 요소는 현열과 잠열로 구분한다. 일사(햇빛)는 주로 현열만 발생시키므로 잠열을 고려할 필요가 없고, 인체나 외기·틈새바람은 수분 이동을 수반하므로 잠열을 고려해야 한다. 이 구분을 통해 냉방부하 계산 시 어떤 성분을 포함시킬지 판단한다.
환기 대상 공간별 특성에 따라 독립 환기 필요 여부가 달라진다. 주차장, 화장실, 급탕실 등 오염원이 있는 공간은 독립 환기가 필수이고, 복도와 같은 단순 동선공간은 특별한 오염원이 없으므로 독립 환기가 면제될 수 있다.
문제 유형으로는 TAC 온도의 목적을 묻는 문항이 자주 출제된다. TAC는 극한 기상을 기준으로 설계용량을 과대화하지 않기 위한 개념이므로 정답 선택 시 '과대용량 억제' 또는 '경제성 확보'와 관련된 보기를 선택한다. 위험율 관련 문제는 위험율이 작아질수록 설계 온도가 더 가혹해져 용량이 커진다는 반비례 관계를 이용하여 풀이한다.
중간기 냉방부하 관련 문제는 외기와 구조체 관류열의 영향이 줄어드는 상황을 전제로 내부발생열을 주요 인자로 꼽는 선택지를 정답으로 삼는다. 일사와 잠열 구분 문제는 '일사는 현열만 발생'과 '인체·외기는 잠열을 동반'이라는 원리를 적용하여 오답을 제거한다.
환기 요구 여부 문제는 오염원 유무로 판단하는 것이 핵심이므로, 복도처럼 오염원이 없는 동선공간을 독립 환기 면제로 처리하는 보기가 정답이 된다.
중간기에도 냉방이 필요할 경우가 종종 있다. 중간기의 냉방부하 요인 중 가장 영향이 큰 것은?
정답 ② · 중간기 냉방부하 요인 중 영향이 가장 큰 것을 고르는 문제이다. 중간기에는 외기온도가 완화되어 구조체를 통한 관류열량과 외기도입 부하, 틈새바람 부하가 크게 줄어든다.
중간기에는 외기 온도 변화가 적어 구조체 관류열과 외기도입 부하가 작아지므로, 내부 발생열이 냉방 부하의 주요 인자가 된다.
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.
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