공기조화 부하 계산

(1) 냉방 부하
어느 가정, 사무실에서 더운 외기가 침입하고, 실내에서 자연적으로 열이 발생하고, 고온고습의 구조체로
열이 실내로 열이침입할 경우 등, 이와 같은 조건시 냉방시 제거해야 할 열량을 냉방 부하라 한다.

1) 냉방 부하의 구성 요소

① 실내 취득열량
② 외기 부하
③ 기기 부하
④ 재열 부하

(2) 난방 부하
겨울철에 실내의 벽체에서 손실 부하가 일어난다. 이와 같이 난방시 필요한 열량을 난방부하라 한다.

1) 난방 부하의 구성 요소

① 실내 손실 열량
② 외기 부하
③ 기기 부하

1) 냉방 부하의 구성 요소
① 실내 취득열량 ② 외기 부하
③ 기기 부하 ④ 재열 부하

▣ 현열비
SHF = 0.24(t2-t1)/(h2-h1)
= 현열의 변화량 / 현열 변화량+잠열의 변화량

▣ 엔탈피(h) = 0.24G(t2-t1) ------ 중량
= 0.29m(t2-t1) ------ 체적

▣ 혼합 공기온도 : t = (G1t1+G2t2)/(G1+G2)
유효온도는 온도,습도가 높아지고 풍속이 감소할수록 증가한다(3가지요소)
실내의 환경오염척도의 기준 -CO2　(사람뿐 = 0.0015,연소기구 = 0.005)

▣ 유리창의 투과량
일사량 × 투과율
[투과율 = 1-(반사율+흡수율) ]

▣ 온도와의 관계
건구온도 > 습구온도 > 노점온도
고온수 난방의 특징
- 증기난방의 20 - 40% 정도의 연료 절약
- 기기의 고장,부식이 적고 보일러 운전관리 용이
- 장치내의 열용량이 크다
- 장거리 수송시 지형의 고저에 무관배관이 자유롭고 관경이 가늘어 진다
- 장치 가압법은 : 공기,가스,증기,펌프,수두압에 의한 방법이 있다
- 실내에 공급되는 온수는 보통온수가 사용된다
- 온수온도 100℃이상(100-150℃)의 지역난방처럼 대규모 난방에 사용된다

▣ 난방효과 : 복사난방 > 온수난방 > 증기난방 > 온풍난방

▣ 배관이 늘어난 길이 = 원길이 × 선팽창계수 × 온도변화

▣ 에너지 다소비형 공조방식 : 이중덕트방식

▣ 복사난방공간의 열환경을 평가하기위한 지표로서 가장 적합한 것은 - 작용온도

▣ 진공환수식 증기 난방에서 리프트 피팅이란
- 방열기보다높은위치에 환수관을 배관해야 할 경우 사용하며 1단높이 1.5m이내

▣ 방열기 세션수의 계산
증기난방의 경우 : N = H/(650a)
온수난방의 경우 : N = H/(450a)
H : 손실열량
a : 방열기 1절당 방열 열량

▣ 보통온수난방의 온도
- 85 - 90 ℃

▣ 공조방식의 종류
- 중앙공조방식 : 정풍량단일덕트,변풍량단일덕트,이중덕트,팬코일유닛,유인유닛,
복사냉난방,팬코일
- 개별방식 : 룸에어콘,패키지유닛
- 전공기식 : 정풍량단일덕트,변풍량단일덕트,이중덕트각층유닛,
- 수방식 : 팬코일유닛

▣ 보일러의 상당 증발량 = 실제증발량( 엔탈피2 - 엔탈피1 ) / 539(kg/h)

▣ 증기발생용으로만 사용되는 보일러 : 수관식 보일러

▣ 보일러 1마력
- 1시간에 100℃으 물 15.65kg을 전부 증기로 만드는 능력
- 상당증발량 / 15.65
- 전열면적 : 0.929
- 방열면적 : 13

▣ 보일러 용량
- 정격출력 = 난방부하 + 급탕부하 + 배관부하 + 예열부하
- 상용출력 = 난방부하 + 급탕부하 + 배관부하
- 정미출력 = 난방부하 + 급탕부하

▣ 보일러실의 구조
- 내화구조
- 천장높이 : 보일러 위에서 1.2m이상
- 보일러외벽에서 벽까지 : 0.45m 이상
- 2개 이상의 출입구

▣ 공조기에서 공기 냉각기 코일을 흐르는 유속
- 코일 통과 풍속 : 2 - 3m/s ----가열코일 통과풍속 : 3-4m/s
- 관내 냉수의 속도 : 1m/s

▣ 1냉동톤
- 한국 : 3320 kcal/h
- 미국 : 3024 kcal/h

▣ 냉동기 성적 계수(COP) = 냉동효과 / 압축일

▣ 열펌프 성능계수(COPh) = 1+COP

▣ 스트레이너 설치 위치 - 일반적으로 증기트렙과 제어밸브의 앞에 설치한다

▣ 기간부하 산정 - 연료소비량,유지비 산정에 기본
- 빈방법,디그리데이,동적열부하방법

▣ 기기용량 산정 - 최대 열부하 계산법

▣ 공조방식중 실내의 말단 유닛까지 냉온수 배관 설치된 것 - 유인유닛,팬코일유닛,터미널리히트 방식

▣ 증기배관에서 증기유속 - 저압증기관 35m/s, 고압증기관 45m/s

▣ 바이패스관 설치 목적 - 트랩,스트레이너등의 기기고장,수리,교환에 대비하기 위해 설치

▣ 하드포드 접속법 - 발란스관을 설치 안전수면보다 높은곳에 환수관을 접속하는데 사용 침전된 찌꺼기를
보일러에 유입시키지 않도록 한 배관법으로 증기보일러 주변배관에 사용한다

▣ 냉수코일
- 열전달율 높이기위해 역(향)류로 하고 대수평균온도차 크게한다
- 공기 출구쪽에서 공기와 물의 온도차를 5deg℃이상으로한다
- 코일통과풍속 2-3m/s가 가장 경제적이다
- 관내 냉수속도는 1m/s전후가 사용되며 물의 온도상승은 보통 5deg℃전후로한다
- 코일의 설치는 관이 수평이 되도록 한다

▣ 무기질 보온재중 사용온도 최고 높은 것 : 세라믹 화이버

▣ 500℃이하의 탱크 노벽의 보온재,진동을 받는 장치의 보온재에 많이 쓰이는 것 : 규조토댐퍼

▣ 댐퍼 - 소형덕트 개폐용 : 버터플라이(단익)댐퍼
- 대형덕트 개폐용: 루버댐퍼(평행익형:개페용,대향익형:풍량조절용)
- 분기점에서의 풍량조절 : 스플릿 댐퍼
- 덕트내에 설치되며 열림정도에 따라 풍량조절, 폐쇄역할 : 볼륨댐퍼

▣ 에너지 절약형 공조기 : 가변풍량방식(VAV형)

▣ 덕트설계법
- 등속법 : 밑에서 끝부분까지 덕트내의 풍속을 일정하게 하여 덕트치수를 정하는 방식.공장의 환기 및
분제수송에 쓰이는 덕트 설계시 사용
- 등마찰법 : 주덕트의 풍속 풍량에서 1m당 마찰 저항을 구하고 그값을 대입하는 방식
- 정압 제취득법 : 덕트의 분기시 유속의 저하 동압의 일부가 정압으로 회수됨을 가미함

▣ 덕트내의 동압(mmAq)
- p =v2/2g ×r (r공기의 비중 1.2)

▣ 취출구 종류
- 노즐 : 극장등에서 도달거리를 늘리기 위해 취출 속도 5m/s이상으로 사용함
- 레지스터 : 풍량조절이 가능함(댐퍼 부착)
- 매시룸 : 바닥 취출구(바닥에서 배기 용도로 쓰이기도 한다)
- 애니모 스탯 : 덕트배관의 취출구
- 애니모형 : 천장부착용 취출구
- 유니버설형 : 창대에 설치하는 취출구

▣ 환기 - 거실부유 분진량 : 0.15mg/㎥

▣ 냉방설비에 사용하는 팽창밸브 - 저항이 적은 게이트(슬루스)밸브

▣ CO2의 허용 한도 - 장시간 체류 : 0.07%
- 단시간 체류 : 0.1%

▣ 배연설비
- 자연배연으로 합당치 않을 경우 방연구역당 1개 이상의 배연구를 둔다
- 배연구는 방연구역의 어느 장소에서나 30m이내이어야 한다
- 천정아래 80cm이내에 설치한다배연면적은 0.04㎡이상,흡입풍속은 10m/s이하
- 방연 구획을 배연할 부분을 500㎡ 이내를 하나의 구획으로 한다
- 외기에 개방가능한 개구부 면적이 바닥면적의 1/50인 경우 자연 배연으로 한다

▣ 공기 조화 부하 계산

(1)난방부하
실내 온도의 조건
바닥위 1.5m높이에서 벽으로부터 1m이상 떨어진 곳을 기준 한다

※천장높이 3m이상 되는 곳의 평균 온도 : tm = 0.05t(h - 3) + t (。C )

▣ 구조체를 통하여 손실되는 열량
- 일사의 영향 무시 ( K : 열관류율 (Kcal/m2h。C) A : 구조체 표면적
qt = K·A(ti - to) ti: 실내온도 to : 실외온도 C : 보정계수 )
- 일사의 영향을 고려
qt = K·A(ti - to)·C
- 극간풍에의한 손실 열량
qI = qIS + qIL (kcal/h)
qIS = 0.24 GI(tr - to) GI,QI : 극간풍량(Kg/h.m3/h)
= 0.29 QI(tr - to) tr,to : 실내 실외 공기의 온도(。C )
qIL = 587 GI (xr - xo) xr,xo : 실내 실외 공기의 절대 습도(kg/kg')
= 717 QI (xr - xo)
- 외기 부하에 의한 손실 열량
qF = qFS + qFL (kcal/h)
qIS = 0.24 GF(tr - to)
= 0.29 QF(tr - to)
qIL = 587 GF (xr - xo)
= 717 QF (xr - xo)

(2)냉방부하
설계 외기 조건 : 열부하 계산에는 다년간의 통계치를 이용하여 합리적 설계 온도를 결정하고 극단적인
날씨는 이 설계 외기온도를 초과 할수 있다고 생각하고 이때 초과하는 비율을
위험률이라고 한다
※ 우리 나라는 에너지 합리화 이용 기준에 의해 위험률 2.5%를 기준으로 한다


▣ 벽체를 통한 관류열 부하(qW)
외기를 접하는 외벽 지붕으로 부터의 취득 열량
- 일사의 영향 무시 :qwo = K(tO - tr)·A
- 일사의 영향을 고려 : qwo = K te·A
K : 벽체의 열관류율 (Kcal/m2h。C) A : 벽체 면적 (m2)
tO : 외기온도(。C) tr : 실내온도(。C)
te : 상당외기온도차(。C)

▣ 내벽 또는 바닥, 칸막이로 부터의 취득 열량
qw = K· t·A ( t:인접실과의 온도차 - 공조시 : 0 비공조시 : (to-tr)/2)

▣ 유리창을 통한 열 부하율(qG )
qG=qGR+qGC=Igr·Kg·A+Ks(to-tr)
qGR : 일사에의한 열 취득(Kcal/h) : 일사량 (Kcal/m2h)
qGC :실내외 온도차에 의한 열관류율(Kcal/h) : 차폐계수
A : 유리창 면적( m2 ) Ks: 유리창 열관류율(Kcal/m2h。C)
to : 외기 온도 。C tr: 실내 온도 (。C )

▣ 틈새바람(극간풍)에 의한 외기 부하 (qI )
qI = qIS + qIL
qIS = 0.24 GI(tr - to) ( GI,QI : 극간풍량 (Kg.m3)
= 0.29 QI(tr - to) tr,to : 실내 실외 공기의 온도 (。C )
qIL = 587 GI (xr - xo) xr,xo : 실내 실외 공기의 절대 습도 ( Kg/Kg') )
= 717 QI (xr - xo)

▣ 실내 발생 열 부하
인체에 의한 발열량( qH)
qH = qHS +qHL n : 재실자수(인)
qHS(현열) = n · hS hS : 인체발생 현열량(Kcal/인·h)
qHL(잠열) = n · hL hL : 인체발생 잠열량(Kcal/인·h)

▣ 조명에 의한 발생열(qE )
qE (백열전등) = 0.86 W
qE (형광등) = 1.0 W (w : 소비전력)

▣ 기기로부터의 발생열
- 전동기,기계
qE = 860p·fe·fo·fk
p:전동기 정격출력 fe:전동기부하율 fo:가동률 fk:전동기의 사용 상태 계수

▣ 주방기구,기타 발열 기구
qE =qe·k1·k2 qe :기구의 열원 용량(발열량,Kcal/h)
k1:기구의 사용률
k2:후드가 달린 기구의 발열중 실내로 복사되는 비율

▣ 기기내 열취득
송풍기에 의한 열취득( qB)
송풍기의 소요동력을 알고 있는 경우 qB = 860 × kW
덕트로부터의 취득 열량 : 실내 취득 열량의 3 ∼ 7 %
※송풍기에서의 열취득 : 실내 취득 열량의 5 ∼ 13 %

▣ 재열 부하 및 외기 부하
재열 부하(qR )
qR = 0.24 G(t2 - t1) ( G,Q : 풍량(Kg.m3)
= 0.29 Q(t2 - t1) t1,t2 : 재열기 입,출구 공기의 온도(。C ) )
외기 부하(qF )
qF = qFS + qFL(Kcal/h)
= GF (ho - hr)
qFS = 0.24 GF(to - tr) GF,QF : 외기량(Kg/h.m3/h)
= 0.29 QF(to - tr) tr,to : 실외,실내 온도(。C )
= 587 GF (xo - xr) xr,xo : 실외,실내 절대 습도(kg/kg')
= 717 QF (xo - xr) hr,ho : 실외,실내의 엔탈피(Kcal/h)