냉난방 부하 열시스템 설계

1.1 공조부하 구성요소 (1) (1) 열취득, 열손실 (2) 실내열부하 (3) 제거열량 (4) 외기부하 (5) 공조기부하 냉방부하 요인분석 1.1 공조부하 구성요소 (1) 공조부하계산의 흐름도 (1) 열취득, 열손실 (2) 실내열부하 (3) 제거열량 (4) 외기부하 (5) 공조기부하 (6) 열원부하 (7) 예냉, 예열부하 (8) 현열부하, 잠열부하 열취득, 열손실 실내열부하 공조기부하 열원부하 펌프, 배관으로부터의 열 송풍, 덕트로부터의 열 외기부하 실내에 축열된 복사열 실내로의 유출입열 실내에서의 발생열 제거열량 예열시의 예열, 예냉부하

1.1 공조부하 구성요소 (1) <공조열부하의 요소 (1)> 구분 요인 내용 매체 열의 종류 열취득 냉방 부하 열손실 난방 현열 잠열 실 내 부 하 외 로 터 의 일사, 야간복사 유리면을 투과하는 일사 창유리 ○ 외기에 면하는 벽체, 유리의 표면온도를 상승시키는 일사, 하강되는 야간복사 지붕, 외벽, 유리 주위와의 온도차 외기와의 온도차에 의한 전도열 지붕, 외벽, 유리 옆방, 코어부와의 온도차에 의한 전도열 내벽, 바닥, 천정 침입공기 온도, 습도 샤시, 문으로부터 침입하는 틈새바람 창문, 문, 개구, 틈새 비공조영역으로부터 침입하는 틈새바람

1.1 공조부하 구성요소 (1) <공조열부하의 요소 (2)> 구분 요인 내용 매체 열의 종류 열취득 냉방 부하 열손실 난방 현열 잠열 실 내 부 하 내부 내부발열 조명발생열 조명기구 ○ 인체발열 인체 기기발열 실내설비 외 기 외기온습도 침입공기 온도 습도 외기를 실내상태와 같게 하는데 필요한 열량 도입기기 기타 덕트계의 손실, 팬의 동력열 등 공조기기 배관에서의 손실, 펌프의 동력열 등

1.2 냉난방 부하 (1) 1. 냉방부하종류 - 태양복사열 ㉮ 유리를 통과하여 들어오는 열 (현열) 냉방부하 요인분석 1.2 냉난방 부하 (1) 1. 냉방부하종류 - 태양복사열 ㉮ 유리를 통과하여 들어오는 열 (현열) ㉯ 외기에 면한 지붕, 혹은 벽을 통해서 들어오는 열 (현열) - 실내와 실외와의 온도차에 의해서 일어나는 전도열 ㉰ 유리면을 통과하여 들어오는 열 (현열) ㉱ 외기에 면한 지붕, 혹은 벽을 통해서 들어오는 열 (현열) ㉲ 칸막이ㆍ바닥ㆍ천장을 통과해 들어오는 열 (현열)

1.2 냉난방 부하 (2) 실내에서 발생하는 열 ㉳ 조명기구로부터 발생하는 열 (현열) 냉방부하 요인분석 1.2 냉난방 부하 (2) 실내에서 발생하는 열 ㉳ 조명기구로부터 발생하는 열 (현열) ㉴ 인체로부터 발생하는 열 (현열과 잠열) ㉵ 그 외, 실내설비기구로부터 발생하는 열 (현열과 잠열을 내는 것) 순간급탕기ㆍ독기 등 ㉶ 그 외, 실내설비기구로부터 발생하는열 (현열만을 내는 것) 전열기, 모터, 복사기기 등 침입해 들어오는 외기 ㉷ 창의 새시 등으로부터 들어오는 틈새바람에 의한 부하 (현열과 잠열) 도입외기 ㉸ 환기를 위해 장치를 통과하여 실내로 도입되는 외기부하 (현열,잠열)　

1.2 냉난방 부하 (3) <냉방부하의 여러가지 형태> 냉방부하 요인분석 (a) 태양복사 (b) 온도차에 의해 일어나는 전도열 (c) 실내에서 발생하는 열 (d) 외기부하(침입외기, 도입외기)

1.2 냉난방 부하 (4) 2. 난방부하종류 - 온도체에 의한 전도열 ㉮ 유리면을 통해 나가는 열 (현열) 냉방부하 요인분석 1.2 냉난방 부하 (4) 2. 난방부하종류 - 온도체에 의한 전도열 ㉮ 유리면을 통해 나가는 열 (현열) ㉯ 외기에 면한 외벽, 지붕을 통해 나가는 열 (현열) ㉰ 칸막이, 바닥, 천장을 통해 나가는 열 (현열) - 침입해 들어오는 외기 ㉱ 창의 새시, 문 등으로부터 침입하는 틈새바람의 부하 (현열, 잠열) - 도입외기 ㉲ 환기를 위하여 도입하는 외기의 부하 (현열, 잠열)

냉방부하 요인분석 1.2 냉난방 부하 (5) <난방부하의 여러가지 형태와 내용>

1.2 냉난방 부하 (6) <건물 또는 용도에 따른 냉난방 부하> 냉방부하 요인분석 건 물 종 류 용 도 용   도 냉방부하[㎉/h㎥] 난방부하[㎉/h㎥] 사무소 건축 저    층 고    층 70~130 (연면적) 100~170 (연면적) 70~110 (연면적) 100~200  주택-집단주택 남    향 북    향 190~250 140~200 (일  반) 100~150 (한랭지) 130~180 극장, 공회당 객    석 무    대 450~550 100~150 390~450 190~240 백 화 점 1 층 매장 일반매장 350~400 260~350 50~100 50~90 호    텔 객실, 로비 70~160 (연면적) 100~140 (연면적) 병    원 병   실, 진료실 수술실, 검사실 80~90, 150~220 300~660, 150~330 100~150, 110~150 400~800, 130~240

냉방부하 요인분석 2. 최대부하법 이용 냉방부하계산법

냉방부하 요인분석 2. 최대부하법 이용 냉방부하계산법

냉방부하 요인분석 2. 최대부하법 이용 냉방부하계산법 <외기 설계용 온습도조건 – 건설교통부 표준기상자료>

냉방부하 요인분석 2.1 지붕과 벽체를 통한 열취득으로 인한 냉방부하 ETD는 지붕과 벽체에 대한 복사 및 전도를 포함한 냉방부하를 결정하기 위해 사용된다. 복사 및 전도를 포함한 취득 열량은 q = K×A×ETD 이며, 여기서, K : 열관류율(kcal/m²h℃), A : 표면적(m²) 이다. ETD 값들은 계절, 시각, 방위 구조체에 따라 달라지므로 대상이 되는 구조체 형태에 따른 자료가 있어야 하며, 실내 온도조건이 다르거나 지역이 다른 경우 보정하여 사용하여야 한다. ETD(Equivalent Temperature Difference): 상당외기온도차 일사를 받는 외벽이나 지붕과 같이 열용량을 갖는 구조체를 통과하는 열량을 산출하기 위하여 외기온도나 태양의 일사량을 고려하여 정한 온도인 상당외기온도와 실내온도의 차이다.

ETD 표

2.2 창문을 통한 열취득 (1) 냉방부하는 전도성분과 일사성분의 열획득으로 나누어진다. 냉방부하 요인분석 2.2 창문을 통한 열취득 (1) 냉방부하는 전도성분과 일사성분의 열획득으로 나누어진다. (1) 전도에 의한 냉방부하는 아래의 계산식을 이용하여 구한다.  q con = K × A × TD 여기서,  K : 유입에 대한 열전달 계수의 합(kcal/㎡h℃) A : 열류에 유입 면적(㎡), TD : 실내외 온도차(℃) 이다. 전도에 의한 냉열취득 계산에서는 브라인드 설치여부에 관계없이 내, 외부의 온도차로만 계산한다.

2.2 창문을 통한 열취득 (2) (2) 일사에 의한 냉방부하는 아래의 계산식을 이용하여 구한다. 냉방부하 요인분석 2.2 창문을 통한 열취득 (2) (2) 일사에 의한 냉방부하는 아래의 계산식을 이용하여 구한다. q rad = A × SC × (SCG) 여기서,  A : 열류의 유입면적(㎡) SC : 차폐계수 (무차원), SCG : 표준 일사취득법에 의한 일사냉방부하 (kcal/㎡) 이다. 창문을 통한 총 냉방부하는 전도성분 (qcon)과 복사성분 (qrad)의 합이된다.

2.2 창문을 통한 열취득 (3) <유리창에서의 표준일사 열취득(kcal/m2·h)> 냉방부하 요인분석 계절 방위 시각 (태양시) 합계 오전 오후 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 여름철 7월23일 수평 58 209 379 518 629 702 726 5718 N 44 73 46 28 34 39 42 43 567 NE 293 384 349 288 101 21 1626 E 322 476 493 435 312 137 2394 SE 150 278 343 354 219 103 1935 S 53 104 141 156 868 SW W NW 238 - □의 값은 그 방위에서 1일의 최고값이며, 축열계수법의 계산시에 사용한다.

2.2 창문을 통한 열취득 (4) <차폐계수> 냉방부하 요인분석 유 리 블라인드 차폐계수 보통단층 없음 밝은색 중간색 1.0 0.65 0.75 흡열단층 0.8 0.55 보통이중 (중간 블라인드) 0.4 보통복층 0.9 0.6 0.7 외측흡열 내측보통 외측보통 내측거울

2.2 창문을 통한 열취득 (5) <유리의 열관류율(kcal/m2·h·℃> 냉방부하 요인분석 종 류 열관류율 차폐계수 단층유리(여름) 5.1 (1) 단층유리(겨울) 5.5 (2) 흡열유리 복층유리 블루페인 3-6[mm] 5.7 (2) 공기층 6[mm] 3.0 그레이페인 3-6[mm] 공기층 20[mm] 2.7 그레이페인 8[mm] 5.4 (2) 2.6 서모폐인 12[mm] 3.0 (2) 유리블록(평균) 주) (1) 평균풍속 : 3.5[m/s] (2) 평균풍속 : 7[m/s]

냉방부하 요인분석 2.3 인체발열 (1) 실내에 거주하는 재실자들로 부터의 발생열량은 인체에서의 발생열량 의 표에 나타내는데, 발한작용도 고려하여 다음 식과 같이 현열과 잠열로 나누에 계산할 필요가 있다. QH = QHS +QHL[ kcal/h ]           QHS = 1인당 현열량 × 재실인수 [ kcal/h ]           QHL = 1인당 잠열량 × 재실인수 [ kcal/h ] 여기서, QH : 인체로 부터의 취득열량 [ kcal/h ]           QHS: 현열취득열량 [ kcal/h ]           QHL: 잠열취득열량〔kcal/h〕 인원, 조명산출용 참고값

2.3 인체발열 (2) <인체에서의 발생열량 (kcal/h·인> 냉방부하 요인분석 작업상태 실온[℃] 28 27 26 24 21 적용장소 전발열량 현열 잠열 정좌 극장 80 40 44 36 48 32 52 59 가벼운작업 학교 91 41 50 47 43 55 62 29 사무실안에서의 가벼운보행 사무소, 호텔, 백화점 102 61 45 57 49 53 56 46 65 37 섰다, 앉았다, 걸었다 하는일 은행 114 73 69 64 58 66 앉은동작 식당 125 82 51 74 착석작업 가벼운작업(공장) 170 127 119 67 103 83 87 보통의 댄스 댄스홀 194 143 137 132 120 보행 공장의 중작업 227 166 158 152 140 104 123 볼링 볼링장 330 228 106 224 109 221 211 138 192

냉방부하 요인분석 2.4 조명 실내의 조명등은 전기에너지가 빛을 내고 열에너지로 변화하여 실내의 냉방부하가 되며, 조명기구의 총 와트(W)를 아는 경우에는 아래식에 의하여 구한다.  - 백열등 일 때 : q = 0.86 × W × F u× (CLF)  - 형광등 일 때 : q = 0.86 × W × F u×1.2×(CLF) 조명기구의 총 와트(W)를 모를 경우는 총 와트 대신 실 단위 면적당 와트수를 대입하면 된다. 여기서, W : 조명 총 watt 수 (W) F u : 사용계수, W 중에서 사용중인 부분 CLF : Cooling Load Factor 이다. 인원, 조명산출용 참고값

2.5 기기발열 기기에 대한 현열에 의한 냉방부하는 다음과 같다. q s = q sa×(CLF) 냉방부하 요인분석 2.5 기기발열 기기에 대한 현열에 의한 냉방부하는 다음과 같다. q s = q sa×(CLF) 여기서, q sa : 기기당 현열획득(kcal/h), CLF : Cooling Load Factor 이다. 잠열에 의한 냉방부하는 자료로부터 직접 구한다. 기기당 총냉방부하(kcal/h)는 q s+ q l이 된다. CLF는 여러가지 죤 변수에 따라 다르며, 냉방시스템이 24시간 작동되지 않을 때, CLF = 1.0이다. 실내기구에서의 발생열

2.6 동력기기 공조되는 공간에서 전기모터에 의해 작동하는 기기에 의한 열획득은 다음과 같다. 냉방부하 요인분석 2.6 동력기기 공조되는 공간에서 전기모터에 의해 작동하는 기기에 의한 열획득은 다음과 같다. q s = (p/EM ) × FI × FU × (CLF) 여기서, p : 모터의 power(KW), EM ：모터의 효율, FI : 부하계수 - 마력에 대해 실제 사용되는 마력(0.8-0.9), FU : 모터 사용율 - 간헐 사용을 설명, LF  : Cooling Load Factor

2.7 침입외기에 의한 냉방부하 (1) 틈새바람에 의한 취득열량 q1 [kcal/h]는 다음 식과 같다. 냉방부하 요인분석 2.7 침입외기에 의한 냉방부하 (1) 틈새바람에 의한 취득열량 q1 [kcal/h]는 다음 식과 같다. q l  = qIS + qIL q IS = 0.24G1(to- tγ) = 0.29QI (to- tγ) q IL = γG(χo-χγ) = 717QI (χo-χγ) 여기서, qIS : 틈새바람에 의한 현열취득량[kcal/h] qIL : 틈새바람에 의한 잠열취득량[kcal/h] G1 , QI ：틈새바람의 양[kg/h, ㎥/h] to , tγ  : 외기 및 실내온도[℃] Χo , χγ  : 외기 및 실내의 절대 습도[kg/kg'] γ: 0℃에서 물의 증발잠열[≒597.5kcal/kg 또는 717kcal/㎥] 0.24, 0.29 : 건공기의 정압비열[≒0.24kcal/kg 또는 0.29kcal/㎥-℃]

2.7 침입외기에 의한 냉방부하 (2) - 침입외기량 Q = N · V 냉방부하 요인분석 2.7 침입외기에 의한 냉방부하 (2) - 침입외기량 Q  = N · V Q : 외기량 (m3/HR), N : 환기횟수 정수, V : 실체적(m3) - 하절기 실체적 500미만 500이상 1,000 1,500 2,000 N 0.7 0.6 0.55 0.5 0.42 - 동절기 창 면수 1 2 3 4 N 1.0 1.5 2.0

냉방부하 요인분석 2.8 송풍기, 덕트로부터의 열취득 냉각된 공기는 송풍기에 의해 압축되어짐에 따라 기계적 에너지가 열에너지로 변화하여 공기의 온도를 상승시키며, 송풍된 공기가 비 냉방 공간을 통과할 때 주위로부터 열을 취득하며 또한 마찰열에 의해 온도 상승의 원인이 된다. 이 두 가지의 열취득을 개략적으로 10-20%로 약산하여 부하계산에 더해준다.

냉방부하 요인분석 2.9 부하개략분석표 (1) <냉방부하의 개략적 수치>

냉방부하 요인분석 2.9 부하개략분석표 (2) <건물별 냉방부하표 (바닥면적)>

냉방부하 요인분석 2.9 부하개략분석표 (3) <건물의 요소별 부하분석>

2.10 실별부하계산서 (양식) 냉방부하 요인분석 층별 - 설계조건 하 기 동 기 실명 100 실외 실내 온도차 면적 건구온도 실고 습구온도 층고 상대습도 체적 절대습도 외 피 1. 태양복사열에 의한 부하 하 기 (kcal/h) 항목 방위 차폐 표준일사량 취득열량 (kcal/h) 10시 12시 14시 16시 2. 전열에 의한 부하 동기 (kcal/h) K값 상당온도차(℃) 방위계수 손실열량 내 (1) 소계

2.10 실별부하계산서 (양식) -2 냉방부하 요인분석 외 피 3. 환기, 인체, 조명, 기타, 부하 동기 극간풍 0.288×m3×℃ 인체 조명 전열기구 기타 (2) 소계 (3) 현열량 소계 안전율 (10%) (4) 현열량 총합계 총손실열량 : 단위면적당 부하 냉방 : kcal/h 난방 : kcal/h 기구 및 기타 (5) 소계 (6) 잠열량 총합계 (7) 총열량 합계 (4) + (6) (8) 현열비

2.10 실별부하계산서 (양식) -3 냉방부하 요인분석 송풍량(Q) = 현열 / (0.29×온도) = CMH 부하구분 현열 잠열 냉방부하 난방부하 비 고 AHU 부하 FCU 부하 PAC 부하 RAD 부하 PAN 부하

Report 평면도를 그리기 벽면적, 창문의 개수, 재질결정 열손실, 열획득량 등의 계산 실별 부하계산서 작성 기기 및 동력부하는 산정하지 않음