건축설비기사 시험 볼 때 꼭 알아야 할 필기시험 이론 요점 요약 정리 3. 공기조화

 

제 3장 공기조화

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Ⅰ. 공기에 관한 일반사항

***1. 인체의 온열감각 영향을 주는

물리적 4대 요소

o 기온, 습도, 기류, 복사열

 

2. 유효온도

o 온도, 기류, 습도를 조합한 감각 지표

 

3. 유효온도를 감소시키는 원인

o 풍속의 상승

 

4. 의복의 열저항을 나타내는 단위

o clo

 

***5. 습공기의 엔탈피

o 습공기의 전열량을 나타 낸다.

I = Cpa x t +(ro + Cpw x t) x X

I : 엔탈피 [kJ/kg]

Cpa : 건공기의 비열 [1.01]

t : 온도

ro : 포화수증기의 증발잠열 [2501]

Cpw : 수증기의 비열 [1.85]

x : 절대습도

 

6. 일반상태 공기의 관계식

o 건구온도 > 습구온도 > 노점온도

 

7. 습공기 선도

o 습공기 선도를 구성하는 요소

- 건구온도, 습구온도, 노점온도, 절대습도, 상대습도, 수증기 분압, 비용적, 엔탈피, 현열비 등

(비열은 아니다.)

- 2가지를 알면 모든 요소를 알수 있음

 

8. 습공기상에서

o 공기를 냉각하면 상대습도는 높아 진다

o 공기를 가열하면 상대습도는 낮아 진다

9. 열량

Q = G(kg/h) x Cm(1.01) (T2 - T1)

Q = r(1.2) x Q(㎥/h) x C(1.01)(T2 - T1)

 

**10. 단열혼합

 

***11. 열수분비(U)

o 엔탈피 변화량과 절대습도의 변화량에 대한 비

o 열수분비 (U) : 증기 > 온수 > 순환수

 

 

Ⅱ. 공기조화 부하계산

*****1. 냉방부하 계산시 현열과 잠열을 동시에 계산해 주어야 할 요소는

o 극간풍(틈새바람)에 의한 취득열량

o 외기의 도입으로 인한 취득열량

o 인체의 발생열량

o 기구로부터의 발생열량

*** 극외인기

 

2. 상당외기온도

o 벽체를 통한 취득열량을 계산할 때 사용

 

3. 차폐계수

o 두게3mm 보통유리 차폐계수 기준값 1

 

4. 하절기 남극창 표준일사열 취득량은 13시

 

5. 남측 유리창을 통한 일사량이 많을 때는

동절기 이다.

***6. 극간풍(틈새바람)에 의한 취득열량

o 현열량

Q1 = G x C (T2 - T1)

Q1 = r x Q x C (T2 - T1)

o 잠열량

Q2 = G x L (T2 - T1)

Q2 = r x Q x L (T2 - T1)

- Q1 : 틈새바람에 의한 현열 취득량

- Q2 : 틈새바람에 의한 잠열 취득량

- C : 공기의 정압비열 [1.01]

- r : 공기의 비중량 [1.2]

- G : 공기량 [kg/h]

- Q : 체적량 [㎥/h]

- T2, T1 : 외기 및 실내 온도 및 절대습도

- L : 0℃에서 물의증발잠열 [2501]

 

o 외기부하

- 현열부하 + 잠열부하

 

 

Ⅲ. 난방설비

***1. 열관류율 K [W/㎡`℃]

- a : 열전달률 [W/㎡`℃]

- ㅅ : 열전도율 [W/m`K]

- d : 두께 [m]

 

***2. 관류에 의한 열손실

o H = K x A (T2 - T1) K [W]

(아래층이 비공조실일 때 실의온도는 30℃)

- K : 열관류율 K [W/㎡`℃]

- A : 구조체의 면적 [㎡]

- T2 : 실온 [℃]

- T1 : 외기온 [℃]

3. 열전달률, 열전도율, 열관류율이 클수록 결로현상은 심하다

 

4. TAC 온도 위험률 2.5% 온도 의미

o 2.5%에 해당하는 72시간은 난방설계 외기온보다 초과(낮을)수 있다.

 

****5. 증기난방

o 증기의 잠열을 이용한 방식

(사무소, 백화점, 학교, 극장, 일반공장등에 사용)

- 장점

가. 열의운반 능력이 크다

나. 예열시간이 온수난방에 비해 짧다

다. 증기 순환이 빠르다

라. 설비비와 유지비가 싸다

 

- 단점

가. 난방의 쾌감도가 낮다

나. 발열량 조절이 곤란하다

다. 소음이 많이 난다

라. 보일러 취급에 기술을 요한다

*** 예열시간이 온수난방에 비해 짧고 증기 순환이 빠르므로 간헐운전에 더 유리하다.

 

****6. 온수난방

o 현열을 이용한 난방박식

- 장점

가. 온수온도와 온수의 순환량 조절이 쉽다

나. 쾌감도가 높다

다. 표면온도가 낮아 불쾌감이 적다

라. 난방을 정지해도 효과가 지속된다

마. 보일러 취급이 용이하고 안전하다

 

- 단점

가. 예열시간이 길다

나. 증기난방에 비해 배관경이 커야 하므로 설비비가 많다

다. 열용량이 큼으로 온수 순환 시간이 길다

라. 한랭시, 난방 정지시 동결 우려

***7. 지역난방

o 중앙식 보일러에서 여러 건물에 증기 또는 고온수를 보내는 방식

- 장점

가. 대규모 설비이므로 열효율에서 유리

나. 연료비와 인건비가 절감

다. 각건물에서 위험물을 취급하지 않아도됨

(화재의 위험이 적음)

라. 건물 내의 유효 면적 증대

마. 도시의 대기오염 방지

바. 코-제너레이션 시스템 적용 가능

- 단점

가. 초기시설 투자비 고가

나. 용량 제어 힘듬

다. 배관에서 열손실이 많다

라. 숙련된 기술자가 필요

마. 요금분배가 어렵다

바. 저부하시 조절 곤란

사. 지역배관을 위한 사전계획이 필요

 

** 초기시설고가, 열원기기 용량제어가 힘듬

배관의 열손실이 많고, 숙련된 기술자가 필요한 단점이 있음.

 

 

Ⅳ. 공기조화계획

***1. 공기조화 방식의 분류

o 전공기식 : 단일덕트방식(정풍량, 변풍량), 이중덕트방식, 멀티존유닛방식, 각층유닛방식

o 냉매식 : 패키지형방식

 

2. 전공기 방식

o 공기의 청정도 유지에 유리한 방식

 

**3. 공기조화설비의 에너지 절약방안

o 건물의 Zoning

o 공기조화방식 : 변풍량(VAV)방식

o 외기냉방

o 열회수장치 : 전열교환기. 히트펌프시스템

*** 변외기 열전열 펌프

**4. 전공기 방식

o 장점

- 실내공기 오염이 적고 외기냉방 가능

- 유효면적 증가

- 배관으로 인한 누수염려 없음

 

o 단점

- 큰 덕트 스페이스가 필요

- 팬의 동력이 크다

- 공조실이 넓어야 한다.

 

5. 정풍량 방식

o 송풍량은 일정하며 온`습도를 변화시켜 조절하는 기본적인방식 (중소규모 건물, 극장, 공장 등)

- 장점

가. 송풍량이 많아 외기취입이나 환기에 적합

나. 설치비가 싸고 관리 용이

다. 쾌적한 실내 환경을 만들 수 있다

 

- 단점

가. 큰덕트가 필요해 충분한 덕트공간 필요

나. 각 실에서의 온도 조절이 곤란하다

 

***6. 변풍량(VAV) 방식

o 온도는 일정하며 송풍량을 변화시키는 방식

- 장점

가. 개별제어가 용이하고 에너지 절약방식

- 단점

가. 실내부하가 감소되면 공기 오염이 심해진다

나. 페리미터 존에 적합하다.

 

***7. 각층유닛방식

o 각층, 각구역마다 공기조화유닛을 설치하는 방식

- 층별 존 제어가 가능

- 큰 덕트를 설치할 필요가 없다

- 보수 관리가 복잡하다

- 공조기 수가 많이 들며 설비비가 크다

- 각층에 수배관을 설치해야 하므로 누수의 우려가 있다

- 용도 : 방송국, 신문사, 백화점등 대형건물

Ⅴ. 공기조화용 기기

***1. 보일러의 종류

o 주철제 보일러

- 내식성 우수, 수명이 길다

- 취급이 간편, 분할반입 용이

- 주택 용도

 

o 입형 보일러

- 수직형 보일러

- 협소한 장소 설치 가능

- 소용량

- 주택 용도

 

o 노통연관 보일러

- 고압, 고효율 보일러

- 공장 제품 그대로 운반 설치

- 수명이 짧고, 고가이며, 예열시간이 길다

- 부하변동에도 안전

- 학교, 사무소, 아파트, 백화점 용도

 

o 수관식 보일러

- 드럼과 여러개의 수관으로 구성

- 열효율이 좋고 보유수량이 적다

- 증기발생이 빠르고 대용량

- 산업용 대규모 건물

 

2. 난방도일

o 추운날씨의 정도를 나타내는 것

o 값이 크면 난방 연료 소비량이 많다

 

***3. 방열기의 표준방열량

종류	방열량 [kw/㎡]	표준상태의 온도
		온도	실온
증기	0.756	102℃	18.5℃
온수	0.523	80℃	18.5℃

 

4. 송풍기에는 유니트 히터가 내장되어 있다

 

 

**5. 소요 방열기(Section 수) 계산

o 증기난방

o 온수난방

 

***6. 여과기(에어필터) 효율 측정방법

구분	측정방법
중량법	-큰입자 측정 -필터집진 되는 먼지양 측정
비색법(변색도법)	-작은 입자 측정 -광전관으로 오염도를 측정
계수법(Dop법)	-고성능 필터를 측정 -0.3um 입자를 사용하여 먼지의 양 측정

 

7. 여과효율

 

***8. 공조기용 코일 설계시

o 공기의 흐름방향과 코일내에 있는 냉`온수의 흐름 방향이 반대인 대향류로 하는 것이 전열효과가 좋다

 

9. 코일출구온도

o 코일출구온도 =

코일온도+(입구온도-코일온도)xBF

 

***10. 가습기

o 수분무식 : 분무식, 원심식. 초음파식

11. 전열 교환기의 효율

 

12. 송풍기의 종류

o 원심형 : 다익형, 터보형. 익형, 리미트로드형

o 축류형 : 프로펠러형, 튜브형, 베인형

 

13. 다익 송풍기

o 건물공기 조화용으로 저속 덕트용으로 사용

 

14. 송풍기 계산식

o 원심 송풍기의 경우

o 축류 송풍기의 경우

 

15. 동력절감률(에너지절약) 높은순에서 낮은순

o 회전수 제어(가변속제어) > 흡인베인제어 >

흡입댐퍼제어 > 토출댐퍼제어

** 회전수 제어 : 대표적인 방법!!!!!

 

16. 송풍기의 회전수(N1→N2)

o 풍량 : 회전수에 비례

o 정압 : 회전수에 2제곱에 비례

o 동력 : 회전수에 3제곱에 비례

 

****17. 펌프의 비교회전수의 크기

o 축류펌프 > 사류펌프 > 볼류트펌프 > 터빈펌프

 

**18. 펌프 축동력

*****19. 냉동기 냉동원리

구분	구성 요소
압축식 냉동기	압축→응축→팽창밸브→증발
흡수식 냉동기	증발→흡수→발생→응축

 

20. 압축식 냉동기

o 종류 : 왕복동식, 원심식, 회전식

o 사이클 : 압축 > 응축 > 팽창 >증발

o 특징

- 운전이 용이하다

- 초기 설비비가 적게 든다

- 기계적 동작에 의하여 소음이 크다

- 구동에너지가 전기이므로 전력소비가 많다

 

***21. 흡수식 냉동기

o 원리 : 냉매를 흡수하는 형식

o 사이클 : 증발 > 흡수 > 발생 > 응축

o 특징

- 증기나 고온수를 구동력으로 한다.

- 전력소비가 적다

- 진동 소음이 적다

- 증기 보일러가 필요하다.

 

22. 2중 효용 흡수식 냉동기

o 저온발생기와 고온발생기가 있다

 

***23. 빙축열 시스템

o 야간의 값싼 심야전력을 사용 적은 비용으로

쾌적한 환경을 즐길수 있다

- 냉동기 및 열원설비 용량을 줄일수 있다

- 수전설비 용량 축소 및 계약 전력이 감소

- 심야전력 이용으로 전력 운전비 감소

- 전력 부하 균형에 기여

- 축열로 열공급이 안정적

- 열원기기(냉동기)를 고효율로 운전 가능

- 간헐운전에 적합하다.

 

 

24. 냉각수의 순환수량

- Hct : 냉각탑용량 [ kT/h ]

- C : 비열 [ 4.19kJ/Kg`K ]

- △t : 온도차 [ ℃ ]

*** 1Kw = 1,000w = 1kJ/s = 3600 kJ/h

 

 

Ⅵ. 배관설비

***1. 배관재료의 일반적 용도

o 급수배관 : 동관, STS관

o 증기배관 : 강관(도금 X)

o 가스배관 : 강관

o 냉매배관 : 동관

 

2. 내열성 우수성

o STS > 아연도강관 > 동관 > 경질염화비닐관

 

3. 체크밸브

o 리프트형(수평배관), 스윙형(수직,수평)

 

***4. 스위블 조인트

o 2개이상의 ELBOW사용

o 방열기 주변배관에 사용

 

5. 레이놀즈 수

 

6. 증기배관에서의 증기유속

o 저압 증기관 : 35m/s

o 고압 증기관 : 45m/s

 

7. 증기트랩의 설치 목적

o 배관내 응축수 제거

o 배관내 공기 제거

o 배관내의 불응축성 기체 제거

****8. 리프트이음(Lift Fitting)

o 진공환수식에서 방열기보다 높은 곳에 배관을 설치 할 경우 필요한 이음

 

9. 하트포드 연결법

o 저압증기보일러에서 중력환수방식일 경우

- 환수관 일부가 파손되어 물이 샐 때

 

***10. 리버스리턴 배관(역환수방식)

o 목적 : 온수의 유량분배 균일화를 위해

(온수의 순환을 평균화)

 

11. 일반적으로 사용되는 순환펌프의 양정은

10M 이다

 

12. 팽창관 도중에는 밸브를 달아서는 안된다

 

***13. 개방회로배관과 밀폐회로배관

o 개방회로배관

- 물의 순환경로가 대기중의 수조에 개방 됨

가. 양정 계산시 최상단부분까지 계산

나. 환수관에서 사이폰, 소음, 진동 발생

다. 관경이 밀폐형보다 커서 설비비 증가

라. 밀폐형보다 배관부식의 우려 크다

 

o 밀폐회로배관

- 물의 순환경로가 대기중의 수조에 개방 안됨

가. 팽창탱크(E.T)를 설치하여 이상 압력 흡수

나. 안정된 수류를 얻을수 있다

다. 관경이 작아져서 설비비 감소

라. 배관의 부식이 작다.

 

 

Ⅶ. 덕트설비

***1. 고속덕트

o 속도가 빠르다

o 소음장치가 필요하다(소음 및 진동 발생)

o 가능한 한 원형 단면

o 덕트 스페이스가 적어도 된다

2. 배치 방식에 따른 분류

o 간선 덕트 방식

- 가장 간단한 방법

- 설비비가 싸고 덕트 스페이스가 작다

 

o 개별 덕트 방식

- 취출구마다 덕트를 단독으로 설치

- 풍량 조절이 용이

 

o 환상 덕트 방식

- 덕트를 연결하여 루프를 만드는 형식

- 말단 취출구의 압력 조절이 용이

 

3. 풍량 조절 댐퍼

o 단익댐퍼(버터플라이 댐퍼) : 소형 덕트용

o 다익댐퍼(루버 댐퍼) : 대형 덕트용

o 스플릿댐퍼 : 풍량 조절용

o 슬라이드댐퍼 : 전체의 개폐를 목적으로 사용

 

4. 덕트의 전압 = 정압 + 동압

 

5. 덕트의 동압

v : 관내 유속 [m/s]

r : 공기의 비중량 [1.2kgf/㎥]

g : 중력가속도 [9.8m/s²]

p : 공기의 밀도 [1.2kg/㎥]

 

6. 덕트의 단면적을 줄었을 경우 덕트내의 풍속은 증가하며, 정압은 감소하고 동압은 증가한다.

 

7. 취출구

o 도달거리. 강하거리, 상승거리는 취출기류의 풍속에 비례 한다

(반비례 아님)

 

 

 

8. 아네모스탯형 : 천장에 설치하고 가장많이 사용, 환산반경이 크고 도달거리가 짧다

천장 취출구로 많이 사용 된다

 

9. 노즐형 : 소음이 적고 풍속 5m/s이상 방송국, 음악감상실등에 사용

 

 

Ⅷ. 환기 및 배연설비

1. 지하역사의 경우 미세먼지 유지기준은

o 150ug/㎥ 이하

 

***2. 기계환기

구분	설치방법	용도
제1종환기 (병용식)	강제송풍 + 강제배풍	병원, 수술실 거실, 변전실
제2종환기 (압입식)	강제송풍 + 자연배풍	클린룸, 식당 무균실, 창고
제3종환기 (흡출식)	자연송풍+ 강제배풍	화장실, 욕실 흡연실, 주방

o 제1종환기 : 설비비, 운전비 비싸다, 가장양호한 환기법

 

o 제2종환기 : 실내의 압력이+ 다른실에서 공기 침입없다, 일반실에 적합

 

o 제3종환기 : 실내의 압력이- 유해가스 발생장소에 사용

 

3. 환기 영역에 따른 분류

o 희석 환기(전체 환기)

- 특정한 실내 공기를 환기하여 전체공기를 신선한 공기로 대체하는 환기 방법

 

o 국소 환기

- 오염이 생긴 장소에서 오염이 실 전반에 확산되기 전 배기하는 방법

(효율이 가장 좋은 어염 제거 방법)

 

***4. 환기량 산출 방법

o 발열량

- Hs : 발열량(현열) [W]

- Cp : 건공기의 비열 [1.01kj/kg`K]

- r : 공기의 비중량 [1.2kg/㎥]

- T1 : 허용 실내 온도 [℃]

- T2 : 신선 공기 온도 [℃]

***1W = 1J/s = 3600J/h = 3.6kJ/h

 

5. CO2 농도

- K : 실내에서의 CO2 발생량 [㎥/h]

- Pi : CO2 허용온도 [㎥/㎥]

- Po : 외기 CO2농도 [㎥/㎥]

***1000ppm = 0.1% = 0.001[㎥/㎥]

 

6. 배연방식

o 자연배연방식

o 기계배연방식

o 스모크타워 배연방식

 

7. 배연계획

o 하나의 층을 2개 이상 배연구획으로 구분

o 면적은 1000㎡, 부득이한 경우 1300㎡

o 하나의 구획에 1개 이상 공기유입구 설치