공동주택의 난방설비

난방설비

1. 보일러의 종류

 가. 보일러의 종류

   1). 주철제 보일러

     ① 내식성 내구성이 우수하다.                ② 취급이 간단하고, 가격이 저렴하다.

   ③ 셕션의 증감 및 분할 반입이 용이하다.     ④ 소규모 건물에만 사용한다.

 ⑤ 온수보일러: 1 kg/㎠ 이하.  증기 보일러: 3 kg/㎠ 이하 사용. 저압용이다.

 

   2). 노통연관식 보일러

     ① 보유수량이 많으므로 부하변동에 안전하다. 또한 예열시간이 길다.  

② 수명이 짧고 고가이다.             ③ 중규모 건물에 사용한다.   

④ 증기발생압력: 4 ~ 7 kg/㎠.    능력은 5 ~10 ton 이다

 

   3). 수관식 보일러

   ① 전열면적이 크고 열효율이 높다.      ② 보유수량이 적으므로 증기발생이 빠르다.

 ③ 대용량 고압에 적합하다. 사용 증기압은 20kg/㎠  이하이다     

 ④ 지역난방 대규모 건물에 사용한다. 설비비가 비싸고 동력용으로 사용한다.

※수관식 보일러는 빌딩. 호텔 등 대규모 건축물이나 직역난방용으로 사용된다.

 

 4). 입형 보일러

   ① 설치면적이 적고 취급이 간단하다.     ② 구조가 간단하고, 가격이 저렴하다.

 ③ 소규모 건물, 주택, 점포 등에 사용한다.

 

5). 관류보일러의 특징:

 ① 증기발생이 빠르다.   ② 수처리가 복잡하고, 소음이 크다.

     ③ 소규모에 사용(대규모에 부적합하다

 

   6) 보일러실의 조건:

   - 부하의 중심에 위치해야 한다.       – 채광 통풍이 양호해야 한다.

      - 천정높이는 1.2 m 이상.             – 외벽과의 거리는 0.45 m 이상 이격.

      - 2개 이상의 출입구가 있어야 함.     – 내화구조, 갑종방화문 설치.

      - 굴뚝은 보일러에 근접하게 설치한다.

 

7). 보일러실의 규격

①  보일러실은 내화구조여야 한다.

②  출입문은 2개 이상이어야 한다(기계반출 입. 사람출입문)

③ 보일러로부터 천장까지의 높이는 1.2 m 이상

④ 보일러와 외벽 사이의 거리는 0.45 m 이상 이격

⑤  보일러는 부하의 중심에 설치한다.

 

2. 보일러의 능력과 효율

가. 보일러 능력

   ① 보일러 마력(BHP): 1 시간 동안 15.6.5kg의 물을 전부 증기로 만들수 있는 능력(100 ℃의 물에서 100 ℃의 증기로 만들 때 소요되는 열량).

 ② 1보일러 마력(BHP) = 539 х 15.65 = 8,434 Kcal 이다.

 ③ 1 톤을 보일러마력으로 환산하면 = 1,000 х 539 ÷ 8,434 = 약 64 보일러 마력이다.

 

 나. 보일러의 효율

①     보일러 효율 = [Wa (I₂- i₁) / G × He] × 100%

                    [보일러의 정격출력 / G × He] × 100%

             G = 연료소모량(kg/hr).  He = 연료의 저위 발열량(kcal/kg). We = 실제증발량(ℓ).

 I₂= 발생증기의 엔탈피.   i₁= 급수의 엔탈피

②     정격출력(보일러 부하) = 상용출력 + 예열부하

 

3. 방열기

 가. 방열기의 종류: 주철제방열기(주형방열기, 세주형방열기). 벽걸이 방열기. 길드 방열기 등

 나. 방열기의 호칭법

① 주형방열기; 로마숫자로 표시 -à ⅡⅢⅣ등

② 세주형 방열기: 아라비아숫자로 표시 -à 3세주형, 5세주형

③ 벽걸이형 방열기(= W로 표시): 가로형 = H.   세로형 = V: 버티칼

다. 방열기의 도시법

  15 = 절수(섹션수).  Ⅲ= 3주형으로 650은 방열기 높이로 65 cm .

                           20A-20A = 인입관 인출관 표시.

 

라. 방열기의 설치위치: 가능하면 개구부 아래(창문아래) 설치한다.

     이유는 대류작용을 원활히 하기 위해서다.

       설치시 벽과의 이격거리: 5~6cm 이격 시키고, 공기빼기밸브를 설치한다.

 마. 방열기의 표준방열량

①     증기방열기 표준방열량: 650 Kcal/㎡h.

②     온수방열기 표준방열량: 450 Kcal/㎡h. 

③     응축수량 = 표준방열량 / 증발잠열 = 650 / 539 = 1.21 kg/㎡h. 

④     상당방열면적(EBR) ㎡ = 난방부하 / 표준방열량 = 총 손실열량 / 표준방열량

⑤     방열기 절수 = 상당방열량 / 전열면적 = 총 손실열량 / 표준방열량 х 전열면적

⑥     온수순환량 = 표준방열량 / ΔT (입출구 온도차)

 

4. 난방방식

 가. 개별식 난방

①스토브

나. 중앙식 난방

1). 증기난방: 잠열을 이용한 난방방식: 열의 운반능력이 크다 -à 증발잠열은 539 kal/kg.

①     증기난방의 특징에서 장점은: - 방열면적이 온수보다 적게 차지한다. – 순환이 빠르다.

- 설비비 유지비가 저렴하다 --à 배관이 작아도 된다.

②     증기난방의 단점은: - 제어가 어렵다(방열량조절이 어렵다).    – 소음이 많이 발생한다.

- 화상의 우려가 되며 괘감도가 떨어진다.    – 대류가 활발하여 먼지 등이 날려 비위생적이다.

- 증기 트랩 등이 고장나면 수리가 어렵다.

 

③     응축수 환수방식

- 중력환수식: 온도차에 의한 자연순환방식으로 방열기 보일러 상부에 배치

- 기계환수식: 환수관에 응축수를 모아 순환펌프를 통하여 보일러에 환수시키는 방식이다

- 진공환수식: 환수관 말단부분에 진공펌프를 설치하여 진공펌프로 보일러에 환수하는 방식으로 응축수 순환이 가장 빠르다 à 대규모에 사용한다.

④     부속기기:

- 방열기 밸브

- 증기트랩: 증기와 응축수 분리. 종류는 방열기트랩. 버겟트랩. 플로우트 트랩.

- 이중서비스 밸브: 한냉지에 하향식으로 설치되어 있어 증기가 응축되어 어는 것을 방지해주는 기기. 즉 한냉지 동파방지를 위해 방열기 밸브와 트랩을 조합한 밸브

- 공기빼기밸브

- 감압밸브

- 급수펌는 인젝터 및 워싱턴펌프

- 증기해더: 증기분배기(증기를 고르게 송기)

 

⑤     증기난방의 배관.

-       냉각레그: 증기를 응축수로 바꾸어 환수하기 위한 배관을 냉각레그라 한디.

증기공급관의 말단의 버켓트랩 직전을 냉각레그라 한다. è 노출배관을 한다.

                길이는 1.5m 이상.  주관보다는 한치수 작은 것을 사용한다.

-       하트포드 접속: 보일러의 안전수위유지가 목적이다. 즉 빈불때기 방지라 한다.

보일러에 급수시 안전저수면 상부에 급수라인을 설치하여 공급하는 방식

증기압과 환수압의 균형이 유지된다.

보일러 급수를 통한 찌꺼기 유입이 방지된다.

-       리프트 이음: 진공환수식 난방장치에서 부득이하게 방열기보다 높은 곳에 환수관을 배관하

   지 아니하면 안 되는 경우. 즉 낮은곳의 응축수를 높은곳의 환수관으로 끌어 올릴 때 사용하는 이음

리프트관과 관수관을 조합하여 계단식으로 끌어올려서 급수하는 방식.

                      리프트관 하나의 단계는 1.5m 미만으로 설치한다.

-       편심이경이음: 증기배관 도중에 서로다른 관을 접속할 때 그 접속부분은 편심이음 하여야

   한다. 이유는 응축수가 고이는 것을 방지하기 위함이다.

 

2). 온수난방; 현열을 방열기에 의한 난방으로 대류열을 이용한다..

 ①온수난방의 특징: 현열을 이용한 난방방식이다. 따라서 증기난방보다 쾌감도가 더 좋다.

-       장점: 현열 이용함으로 쾌감도가 높다. 스팀햄머가 생기지 않으므로 소음이 없다.

-       단점: 예열시간이 길다. 한냉시에 난방중지시 동결의 우려가 있다.

-       사용처는 주택 병원 등에 사용한다.

②온수난방의 온도에 따른 분류

-       보통온수난방: 100℃ 이하의 온수 à 개방형 탱크사용

-       고온수난방: 100℃ 이상의 온수 à 온전히 밀폐가 되어야 한다. à 밀폐형 탱크사용

①     온수난방의 환수방법에 따른 분류

-       중력환수식: 자연순환

-       강제순환식: 순환펌프에서 강제적으로 순환 à 대규모설비에 사용한다.

②     팽창탱크

-       개방식 팽창탱크: 건물의 최고 높은 곳. 보통온수에 사용

-       밀폐식 팽창탱크: 고온수난방시에 사용. 보일러실에 설치

   ※ 역환수 배관: 먼저 공급한 가구를 나중에 환수하고 가장 나중에 공급한 가구부터 환수를 가장먼저

하는 방법이다. 즉 온수의 유량을 균등하게 배분하기 위해 사용한다.

배관길이가 길어져 배관자재비가 많이 든다.

    ⑤온수 난방의 부속기구

-       방열기 밸브: 온수난방 증기난방 모두 사용

-       공기빼기밸브: 증기난방에만 사용

-       팽창관: 팽창탱크에 연결하는 배관

-       리턴콕: 온수순환량 조절

-       삼방밸브: 온수보일러의 내부압력 상승시 도피용 밸브-à 안전장치 중의 하나이다.

-       순환펌프

-       이음쇠

 

3). 복사난방: 복사열에 의해 난방하는 방식 à 방열기가 없다.  è 아파트의 대부분은 복사난방이다.

   ※ 온수난방과 증기난방은 대류열에 의한 난방방식이다.

   (1). 복사난방의 특징

①  방을 개방상태로 하거나 천장이 높아도 난방효과가 크다.

②  열손실이 적고 실내의 이용도가 높음 à방열기가 필요 없다.

③  먼지가 상승하지 않아 쾌감도가 최고로 좋다.

④  방열량조절이 곤란하다 -à단열 층이 필요하다.

⑤  간혈난방에 부적합하다.

⑥  설비비가 많이든다. 하자발견이 어렵다.

⑦  주택, 극장, 강당 등에 사용한다.

 

4). 온풍난방: 간접난방

 온풍난방의 특징은

     ①열효율이 좋아 연료비가 절약.  ②설비비 저렴.   ③온도, 습도 조정이 가능: 공기감염우려 있음.

 ④예열시간이 짧음.     ⑤그을음 소음발생.        ⑥실내온도분포가 나빠 쾌감도가 낮음.

 

 다. 지역난방: 아파트단지. 신도시. 빌딩밀집지역에 공급 è 단점보다 장점이 많으므로 거의 모든

                                                          아파트단지에서 사용하고 있다.

1). 지역난방의 장점

  ①폐열을 이용한 에너지 이용효율의 증대

②연료 저장 및 운송이 일원화되어 있어 도시재해방지나 비용이 절감된다.

③대용량 기기의 사용으로 효율이 좋다.

④공해방지에 도움이 된다.

 

2). 지역난방의 단점

  ①초기 투자비가 너무 많이 든다.

②배관 길이가 길어짐으로 열손실이 많다.

 

3). 지역에너지 시스템(CES): 대규모로 하는 에너지 사업이 아니라 일정지역을 블록으로 쪼개(세분화

    하여), 소규모 지역에서 열원장치를 만들어 전기를 생산 판매하고, 폐열(배기가스열, 고온

응축열)을 회수하여 냉난방수로 공급하는 장치 =è 미국, 유럽지역에서는 사용 중이다.

이때 사용되는 열은 고온의 배기가스열을 폐열회수장치에 의해서 회수하여 다시 증기나 온수

형태로하여 그 인근주변의 빌딩이나 아파트 등의 냉난방시스템의 에너지로 활용하고자 하는 것.

 

   ※지역에너지 시스템의 장점: 쾌적한 주거환경이 되며 비용이 절약되고, 냉난방비도 절약되며,

국가적 차원에서도 환경 에너지차원에서 장려한다.