개념 한 쪽
냉난방설비는 열을 전달하고 회수하는 장치와 배관 연결 방식이 핵심이므로, 열전달 방식의 구분과 보일러 부속장치의 기능, 난방 방식별 장단점을 명확히 이해해야 한다는 점이 중요하다. 대표적으로 전도·대류·복사(방사)의 차이, 배기가스 열을 회수하여 급수를 예열하는 절탄기, 저압 증기 난방에서 환수관 고장 시 보일러 물 유출을 막는 하드포드 연결법, 온수난방과 증기난방의 예열 시간·안전성·제어성 차이를 숙지해야 한다.
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출제기준 단원 「냉난방설비」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 보일러 급수 예열 장치 식별 | 1 | 배기가스 열 회수로 급수를 예열하는 장치 고르기 |
| 난방 방식 장단점 비교 | 1 | 온수난방과 증기난방의 예열 시간 및 장단점 구별하기 |
| 증기난방 안전 연결법 | 1 | 환수관 고장 시 보일러 물 유출 방지 연결법 판별하기 |
열 전달 방식은 전도, 대류, 복사의 세 가지로 구분되며 각 방식의 발생 원리와 매체가 다르다. 전도는 주로 고체에서 분자 간의 직접적인 운동으로 열이 이동하는 현상이고, 대류는 유체의 이동으로 열이 전달되는 현상이며 자연대류는 온도차에 따른 밀도 차이로 유체가 이동하여 발생한다. 복사는 전자기파 형태로 열이 전달되는 현상으로 유체의 이동과는 별개의 기전임을 구분해야 한다.
배기가스의 열을 회수하여 보일러에 공급되는 물을 미리 가열하는 부속장치가 존재한다. 배기가스의 현열 또는 여열을 이용하여 급수를 데우는 장치는 절탄기(economizer)로, 보일러 열효율 향상 목적의 핵심 장치로 분류된다. 공기 예열기나 증기 예열기 등은 열매체가 다르므로 기능으로 구별해야 한다.
난방 방식별 특성은 매체의 열용량과 열전달 방식에 따라 달라진다. 온수난방은 물의 비열이 커서 전체 열용량이 크고 예열 시간이 길어 즉시 난방에는 불리하지만 유량 제어로 열량을 세밀하게 조절할 수 있고 상압 운전으로 취급이 비교적 용이하며 안전성이 높다. 반대로 증기난방은 기화·응축 과정에서 방출되는 잠열로 예열 시간이 짧고 급속 난방에 유리하나 압력 관리와 트랩 등의 설비가 필요해 취급과 유지관리에서 주의가 필요하다.
저압 증기 난방계에서는 환수관이 차단되거나 고장 났을 때 보일러의 수위 유지와 과도한 물 유출 방지가 중요하다. 이를 위해 보일러 수관과 환수관 사이에 작은 관을 연결하여 수위를 조절하고 환수관 고장 시 보일러의 물 유출을 방지하는 배관 연결법이 있으며, 해당 방식은 하드포드 연결법(Hartford connection)으로 정리된다.
냉난방 설비 방식에는 덕트 구성에 따른 분류도 존재한다. 예컨대 냉풍과 온풍을 각각의 덕트로 분리 공급하고 말단에서 혼합하여 각 구역의 요구에 맞게 공급하는 방식은 2중 덕트 방식으로 규정된다. 덕트 수와 혼합 위치를 통해 공조 방식의 특징을 판단하는 것이 출제에서 유용하다.
열전달 관련 선지에서 대류와 복사를 혼동하면 오답이 되므로, 대류는 '유체의 이동', 복사는 '전자기파 복사'로 키워드화하여 구분한다. 보일러 관련 문제에서는 '배기 가스의 열로 보일러에 공급되는 물을 미리 데우는' 문구가 보이면 절탄기(economizer)를 정답으로 선택한다. 난방 방식 비교 문제에서는 '예열 시간이 짧다'는 표현이 나오면 증기난방의 특성에 해당하고 온수난방은 예열 시간이 길다는 점을 근거로 오답을 소거한다. 저압 증기 난방의 안전 연결법 문제에서는 환수관 고장 시 보일러 물 유출 방지 기능을 묻는 경우 하드포드 연결법을 선택해야 한다.
배기 가스의 현열을 이용하여 급수를 예열하는 보일러 부속 장치는?
정답 ④ · 문제는 보일러에서 배기가스의 현열을 이용해 급수를 예열하는 장치를 묻고 있다. 배기 가스의 현열을 회수해 급수를 예열하는 장치는 절탄기(economizer)로, 연료 절약과 보일러 효율 향상을 목적으로 사용된다.
보일러 배기 가스의 현열을 이용하여 급수를 예열하는 장치는 절탄기(economizer)이며, 공기 예열기나 증기 예열기는 매체가 다르다.
다음 보일러 내 부속장치의 역할에 관한 설명 중 올바르게 설명된 것은?
정답 ② · 문제는 보일러 부속장치의 역할 설명 중 올바른 것을 고르는 것이다. 절탄기(경제기)는 연도 가스의 여열을 이용해 급수를 예열하여 보일러 효율을 높이는 장치로서 제시된 보기와 일치한다.
절탄기는 배기 가스의 열을 이용해 급수를 예열하여 열효율을 높이는 장치입니다.
저압 증기 난방에서 환수관이 고장난 경우 보일러의 물이 유출되는 것을 방지하기 위한 배관 연결법인 것은?
정답 ② · 저압 증기 난방 방식 중 하드포드 연결법(Hartford connection)은 환수관이 파손되거나 고장 났을 때를 대비한 안전 장치입니다. 이 방식은 보일러의 수관과 환수관의 수관 사이에 작은 관으로 연결하여 수면을 조절합니다.
하드포드 연결법은 보일러와 환수관 사이에 작은 관을 연결해 수위를 유지하며, 환수관 고장 시 보일러 물 유출을 방지한다.
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