개념 한 쪽
증기난방은 보일러에서 발생한 증기를 배관과 방열기를 통해 열을 전달하고, 사용된 증기가 응축되어 보일러로 되돌아가는 순환을 기본으로 하는 난방 방식이다. 응축수를 보일러로 되돌리는 방법에 따라 환수 방식을 분류하고, 방열기 매수 산출은 난방부하와 표준 방열량, 1매당 면적의 관계로 계산한다.
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출제기준 단원 「증기난방」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 환수 방식 분류 | 1 | 응축수 환수 방식의 분류 기준을 가려내기 |
| 진공 환수식 특징 판별 | 1 | 진공 환수식의 특징에서 옳고 그름을 판별하기 |
| 방열기 매수 계산 | 1 | 난방부하와 표준방열량으로 방열기 매수를 계산하기 |
증기난방의 응축수 환수 방식은 응축수를 어떻게 다시 보일러로 이동시키는가를 기준으로 분류한다. 대표적인 환수 방식은 기계 환수식, 중력 환수식, 진공 환수식으로 나뉜다. 기계 환수식은 펌프를 이용해 응축수를 강제로 환수하는 방식이며 중력 환수식은 중력을 이용해 자연스럽게 내려보내는 방식이다.
진공 환수식은 진공 펌프를 이용해 시스템 내부 압력을 낮추어 증기와 응축수를 빠르게 회수하는 방식이다. 진공 펌프를 사용하면 증기의 회전이 빨라져 관경을 크게 할 필요가 없고, 배관 설치 장소 제한이 적다는 장점이 있다. 진공 환수식의 특성으로 인해 관경이 작아도 운전이 가능하다는 점을 기억해야 한다.
증기난방에서 사용하는 주요 장비로는 스팀 트랩, 공기 밸브, 응축수 펌프 등이 있다. 스팀 트랩은 증기는 막고 응축수만 배출하는 장치이고 공기 밸브는 배관 내 공기를 배출하여 증기가 원활히 흐르도록 한다. 응축수 펌프는 환수에 기계적 동력을 제공하는 역할을 한다. 반면 팽창탱크나 팽창 밸브는 주로 온수난방 계통에 해당하는 장치이므로 증기난방의 주요 장비로 보지 않는다.
습식환수식 배관은 응축수가 환수관 내부에 항상 차 있는 상태를 전제로 하므로 역류 방지와 자연순환을 위해 환수 주관을 보일러 수면보다 낮은 곳에 배관해야 한다. 이 점은 배관 설계에서 중력에 의한 흐름을 확보하는 기본 원리와 연결된다.
난방부하 산출과 방열기 매수 계산은 표준 방열량과 1매당 면적을 이용한 단계적 계산으로 수행한다. 증기난방의 표준 방열량으로는 650 kcal/m²·h를 사용하며, 난방부하를 표준 방열량으로 나누어 필요한 방열면적을 구하고, 이를 1매당 면적으로 나누어 매수를 구한 뒤 소수는 올림하여 결정한다.
예를 들어 난방 부하가 3,000 kcal/h로 주어지고 증기난방의 표준 방열량이 650 kcal/m²·h이며 방열기 1매당 면적이 0.26 m²일 때 필요한 방열기 매수를 계산한다. 먼저 필요 방열면적을 구한다: 3000 ÷ 650 ≈ 4.615 m²이다. 다음으로 매수를 구한다: 4.615 ÷ 0.26 ≈ 17.75매이므로 매수는 올림하여 18매가 필요하다.
환수 방식 구분 예시는 다음과 같다. 기계 환수식은 펌프 구동으로 응축수를 환수하며, 중력 환수식은 배관의 위치와 기울기를 이용해 자연스럽게 내려보낸다. 진공 환수식은 진공 펌프를 이용해 환수관을 진공 상태로 유지하여 증기 회전을 빠르게 하고 관경을 작게 설계할 수 있게 한다.
증기 난방법 종류에서 응축수 환수 방식에 의한 분류에 해당 되지 않는 것은?
정답 ④ · 증기 난방의 응축수 환수 방식 분류에 포함되지 않는 것을 찾는 문제이다. 응축수 환수 방식은 응축수를 어떤 동력으로 환수시키는가에 따라 중력 환수식, 기계 환수식, 진공 환수식으로 분류된다.
증기 난방의 응축수 환수 방식은 기계, 중력, 진공 환수식이 있으며 저압 환수식은 분류 기준이 아닙니다.
증기난방의 진공 환수식에 관한 설명으로 틀린 것은?
정답 ③ · 증기난방의 진공 환수식에 대한 틀린 설명을 고르는 문제이다. 진공 환수식은 진공 펌프로 응결수를 환수시켜 증기의 순환이 빠르고, 배관 내가 부압이 되므로 방열기 설치 장소에 큰 제한을 받지 않는다.
진공 환수식은 진공 펌프를 이용해 증기 회전을 빠르게 하므로 관경이 작아도 되며, 설치 장소 제한이 적다.
난방부하가 3000 kcal/h 이고, 증기난방으로 5주형 650mm 의 방열기를 사용할 때, 필요한 방열기의 매수는? (단, 증기의 표준 방열량은 650 kcal/m²·h이고, 방열기의 1매당 방열면적은 0.26 m² 이다.)
정답 ① · 난방부하 3000 kcal/h를 충당하기 위해 필요한 방열면적은 3000 / 650 = 약 4.615 m2 입니다. 주형 방열기 1매당 방열면적이 0.26 m2이므로, 필요한 방열기의 매수는 4.615 / 0.26 = 17.75매가 됩니다.
필요 방열면적을 표준 방열량으로 나눈 후 1매당 면적으로 나누어 매수를 계산합니다.
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