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공조냉동기계기사 에너지관리 · 난방부하 계산

Heating Load Calculation

난방부하는 겨울에 벽과 창, 들어오는 외기로 빠져나가는 열을 메우려고 넣어 주어야 하는 열이다. 바깥이 추울수록, 단열이 약할수록 관류 손실이 커진다. 일사와 내부발열은 손실을 덜어 주지만, 해가 없는 가장 추운 밤에도 견디도록 난방 계산에서는 보통 넣지 않는다. 그림은 관류 손실과 외기 손실을 kW 막대 둘로 나란히 놓았고, 외기온도 슬라이더는 두 막대를 모두, 단열 수준 슬라이더는 관류 막대만 바꾼다.

난방은 빠져나가는 열

앞 강에서 구한 열관류율 K 와 실내외 온도차가 그대로 난방부하 식에 들어간다. 난방부하는 관류 손실과 외기(틈새바람 · 환기) 손실을 중심으로 셈하고, 일사와 내부발열은 빼 둔다. 그래서 식이 냉방보다 짧고, 겨울 설계 외기온도를 얼마로 잡느냐가 결과를 크게 좌우한다.

👀 냉방과 반대인 점
①외기가 낮을수록 ΔT 가 커져 손실 Q 가 커진다
②일사와 기기 발열은 난방을 돕지만, 최대 난방부하를 잡을 때는 빼는 설계가 많다
③손실은 대부분 현열이고, 가습이 필요하면 그 열은 따로 더한다
④같은 벽이라도 여름 취득이 가장 큰 시각과 겨울 손실이 가장 큰 시각이 다르다

외기온도와 단열 수준

-5 ℃
1.2×
💡 지금 빠져나가는 열
①ΔT = 25 ℃ (실내 20℃ 로 고정)
②관류 ≈ 3.0 kW
③외기 현열 ≈ 2.4 kW
④벽 면적 120 m², K 1.2 W/m²K(단열 배율 1 기준), 외기 0.08 m³/s 는 그림을 그리려고 정한 값이다

식은 냉방 관류와 같다

관류 손실
Q = K A ΔT
ΔT = 실내 − 외기. 앞 강의 K 를 그대로 쓴다
외기 현열
Qs = 1.2 V ΔT
V 는 m³/s, Q 는 kW. 냉방의 외기 현열과 같은 꼴
난방 합
Qh = Q관류 + Q외기
일사와 내부발열을 빼는 것은 안전 쪽으로 잡는 관례

설계조건이 겨울로 바뀐다

📏 겨울 입력
①실내 설계온도는 겨울 기준(20℃ 안팎)으로 다시 잡는다
②외기 설계온도를 낮게 잡을수록 보일러 같은 열원 용량이 커진다
③틈새바람은 온도차가 큰 겨울에 손실을 더 키운다
④다음 강의 중앙난방과 개별난방은 이 부하를 어떻게 실어 나르느냐의 문제다

시험 포인트와 기출 유형

🎯 시험 포인트
①난방부하는 냉방부하와 따로 셈한다
②뼈대는 Q = K A ΔT + 외기 현열
③일사와 내부발열은 최대 난방부하에서 보통 뺀다
④외기가 낮고 단열이 약하면 손실이 커진다
📝 대표 기출유형
①[기출유형] 난방부하가 커지는 조건은? (답: 외기온도 저하, 열관류율 증가, 외기량 증가)
②[기출유형] 난방부하에서 일사를 빼는 이유는? (답: 해가 없는 밤이나 흐린 날에도 모자라지 않도록 안전 쪽으로 잡는다)
③[기출유형] 관류 난방부하 식은? (답: Q = K A ΔT)

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