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① 급수, 급탕관: 스테인리스강관, 동관 ② 오배수관: 주철관, PVC관 ③ 통기관: 강관(백관), PVC관 ④ 가스관, 소화관: 강관 ⑤ 냉온수관: 스테인리스강관, 동관, 강관 ⑥ 증기관: 강관(흑관) ⑦ 세대 내 난방코일: 동관, PVC관 ⑧ 냉각수관: 강관(백관) |
2. 밸브 및 부속기구
(1) 슬루스 밸브(Sluice Valve)
① 게이트 밸브라고도 한다.
② 특징: 밸브의 통로에 변화가 없어 유체의 마찰손실이 적다.
③ 용도: 배관 도중에 설치하여 수압 및 유량조절, 개폐용으로 사용한다.
(물 · 증기 배관 사용, 증기배관의 수평관에는 슬루스 밸브가 적당하다.)
(2) 스톱 밸브(Stop valve)
① 구형 밸브 또는 글로브 밸브라고도 한다.
② 특징: 슬루스 밸브보다 소형이고 염가이나 유체의 저항손실이 큰 것이 단점이다.
③ 용도: 유로를 폐쇄하는 경우나 유량조절에 적합하여 수도본관에 사용한다.
④ 종류: 글로브 밸브(직선방향), 앵글밸브(흐름방향을 직각), Y형 밸브
(3) 체크밸브(Check valve, 역지밸브)
① 특징
㉠ 유체를 한 방향으로만 흐르게 하고 유체의 배압에 의해 역류를 방지하는 밸브이다.
㉡ 유량조절이나 지수선 역할을 할 수 없다.
② 종류
㉠ 스윙형: 수직, 수평배관에 사용
㉡ 리프트형: 수평배관에만 사용
㉢ 특수형: 볼 역지 밸브, 플로트 역지 밸브
☞ 푸트밸브(foot valve): 펌프의 흡상관 하단에 부착하며 기능은 체크밸브와 같다.
(4) 콕(Cocks)
① 특징: 원추형의 수전(꼭지)을 90° 회전시켜 전개 또는 전폐되는 구조로 급속히 개폐하는
경우에 사용한다.(water hammering 발생이 우려된다.)
② 종류: 글랜드 콕, 메인 콕, 볼 밸브
③ 용도: 가스, 물, 기름 등의 흐름에 사용한다.
(5) 버터플라이 밸브(Butterfly valve): 이 밸브의 용도는 주로 저압공기와 수도용이며 밸브 몸통이
유체 내에서 단순히 회전하므로 다른 밸브보다 구조가 간단하고 조작이 용이하다.
(6) 스트레이너(Strainer)
① 특징: 배관 도중에 먼지, 흙, 모래, 쇠부스러기는 각종 밸브의 밸브 시트부를 손상시켜 수명을
단축하게 한다.
이를 방지하기 위한 부속품으로 특소 밸브류, 펌프 등의 앞에 반드시 설치한다.
스트레이너는 모두 한 방향으로만 유체가 흐르기 때문에 배관시 주의가 요구된다.
② 종류: Y형 스트레이너, U형 스트레이너, V형 스트레이너, 오일 스트레이너 등
3. 배관의 부식
(1) 부식의 원인: ① 물과 접촉에 의한 부식 ② 접촉된 다른 금속간에 일어나는 부식
③ 전식(전류가 외부에서 침입하여 발생)
(2) 부식방지 대책
① 방식도료 칠을 한다.(아스팔트, 페인트) ② 이온화경향의 차이가 적은 관끼리 연결한다.
③ 물기가 없도록 한다. ④ 전식방지를 위해 절연층을 만든다.
⑤ 내화학성이 강한 금속의 막으로 피복한다.
4. 배관지지 철물이 갖추어야 할 필수조건
① 관의 자중과 관 피복 등에 의한 중량을 지탱할 수 있는 재료이어야 한다.
② 구배 조정이 용이하여야 한다.
③ 관의 팽창과 신축을 흡수할 수 있어야 한다.
④ 진동과 충격에 견딜수 있는 견고성이 있어야 한다.
⑤ 관이 처지지 않도록 적당한 간격을 유지할 수 있어야 한다.
5. 관의 보온 및 방로(防露)
(1) 관의 보온 및 방로 피복: 배관공사가 끝나면 배관 내의 유체의 종류에 따라 보온 또는 방로
피복을 해야 하는데 사용 온도에 견디고, 흡수성이 없고, 열관류율(heat transmission
coefficient, ㎉/㎡·h°·C)이 되도록 적은 재료를 사용하는 것이 좋다.
(2) 보온 및 방로 재료
① 유기질 재료: 펠트(felt), 코르크, 기포성 수지 등이 있으며, 특히 기포성 수지는 가볍고
열전도율이 낮아서 보냉(保冷), 보온재(保溫材)로서 우수한 특성을 가지고 있다.
② 무기질 재료: 유리면, 석면, 암면, 규조토, 탄산마그네슘 등이 있으며, 특히 진동이 있는
곳에는 규조토를 사용할 수 없다.
6. 배관 도시기호
↳ A: 공기, O: 유류, S: 수증기, W: 물
종류 |
식별색 |
종류 |
식별색 |
공기 |
백색 |
기름 |
진한 황적색 |
가스 |
황색 |
산알카리 |
회자색 |
증기 |
진한 적색 |
전기 |
엷은 황적색 |
물 |
청색 |
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제9장 난방 및 환기설비 p448
건축물의 난방용으로 사용되는 열매(온수, 증기)를 생산하는 보일러는
주철제 보일러, 노통연관 보일러, 수관 보일러, 관류 보일러, 입형 보일러 등이 있다.
제1절 보일러
1. 보일러의 종류
(1) 주철제 보일러
① 주철제의 부재(Section)를 니플 또는 볼트로 연결·조립하여 관체를 구성한 보일러이다.
② 특징: ㉠ 저압증기인 경우 1㎏/㎠ 이하, 온수인 경우 3㎏/㎠ 이하이다.
㉡ 내식성이 커서 경제적이고 수명이 길다.
㉢ 현장조립이 가능하고 절수를 조절할 수 있어 반출입이 쉽다.
㉣ 저압증기용, 소규모 건물 등에 사용한다.
㉤ 재질이 약하여 고압용에는 적절하지 못하다.
㉥ 내부 청소와 검사가 곤란하다.
㉦ 열에 의한 부동팽창으로 균열이 발생되기 쉽다.
(2) 노통연관 보일러
① 강판제 보일러의 일종으로 강판으로 된 원통 속에 노통이 있고 연소가스는 수증기의 연관을
2~3회 흐름방향을 바꾸어 통과하여 물에 열을 주고 연도로 흐른다.
② 특징: ㉠ 보유수량이 많아 부하변동에도 안전하다.
㉡ 전열면적은 크나 수명이 짧고, 주철제보다 가격이 비싸다.
㉢ 사용압력은 7~10㎏/㎠로, 학교, 사무실, 중·대규모 아파트에 사용한다.
㉣ 예열시간이 짧다.
㉤ 보일러의 분할반입이 곤란하므로 큰 반입구가 필요하다.
㉥ 물처리를 주의하지 않으면 부식의 염려가 있다.
(3) 수관 보일러(Water Tube Boiler)
① 이 보일러는 동력용의 고압증기를 대량으로 발생시키는 데 적합하며 구조는 상부에 증기드럼,
하부에는 물드럼이 2개의 드럼이 있고, 이것들을 서로 연결하는 다수의 수관과의 조합으로
구성되고, 또 보일러 전체를 벽돌로 둘러쌓는다.
② 특징: ㉠ 드럼 내 수관을 설치하여 복사열을 전달한다.
㉡ 전열면적이 크고 온수 증기 발생이 쉽다.
㉢ 고도의 물처리가 필요하다.
㉣ 예열시간이 짧고 효율이 좋다.
㉤ 사용압력은 10㎏/㎠ 이상이다.
㉥ 대용량, 고압, 고온형에 적합하여 병원, 호텔, 지역 냉·난방으로도 사용된다.
(4) 관류 보일러
① 증기발생기라고도 불리며, 하나의 관내를 흐르는 동안에 예열, 가열증발, 과열이 행해져
과열증기를 얻기 위한 것이다.
② 특징: ㉠ 보유수량이 적기 때문에 시동시간이 짧고 부하변동에 대해 추종성이 좋다.
㉡ 수(水)처리가 복잡하여 소음이 크다. ㉢ 누수가 적고 효율이 좋다.
㉣ 가동시간이 짧고 증발속도가 빠르다. ㉤ 고도의 물처리가 필요하다.
(5) 입형 보일러
① 열가스가 보일러 내의 코일을 데워서 난방을 한다.
② 압력은 0.5㎏/㎠ 이하로 온수용 소규모 건물에 사용한다.
☞ 보일러 용수관리
① 급수처리 목적
㉠ 보일러 전열면의 스케일의 발생을 방지한다.
㉡ 보일러수의 농축을 방지한다.
㉢ 보일러의 부식을 방지한다.
㉣ 가성취화(리벳 이음부위에 발생하는 스케일)를 방지한다.
㉤ 보일러의 기수공발 현상(보일러 발생증기에 수분이 포함되어 이동하는 것)을 방지한다.
② 보일러 용수관리
㉠ 보일러 용수는 연수(90ppm 이라)를 사용하며, pH는 중성이나 약알칼리성 중 염류나
유기물 같은 불순물이 없는 것을 사용한다.
㉡ 연수를 사용하는 것은 보일러 내의 물때(스케일)가 부착되는 것과 강관이 부식되는 것을
방지함에 있다.
㉢ 보일러 용수에 급수를 할 때는 보일러 수명, 연료비 절감, 보일러 사고방지를 위하여
보일러에 사용할 물속의 불순물을 제거하고 연화시켜야 한다.(연화제: 생석회(CaO)투입)
㉣ 보일러 용수의 급수처리에는 보일러에 사용할 물속의 불순물을 보일러관 외에서 처리하는
방법(침전, 여과, 이온교환, 기폭 등)과 보일러 관내에서 처리하는 방법[약품투입(청관제)]이
있으나 효과적인 방법은 보일러 관외 처리방법이다.
㉤ 보일러의 급수장치로는 워싱턴펌프, 터빈펌프 및 인젝터 등이 있다.
인젝터(Injector)란 증기의 응축수를 보일러 내에 공급하는 장치이며, 각종 노즐의 혼합으로
구성되어 있다.
㉥ 보일러 내부의 물은 자주 갈아주어야 한다.
2. 보일러의 능력과 효율표시 방법
(1) 보일러 마력(Boiler horse power): 1시간에 100℃의 물 15.65㎏을 전부 증기로 증발시키는
증발능력을 1보일러 마력이라고 하고, 1마력의 상당 증발량은 15.65㎏/h이다.
*. 1보일러 마력 = 15.65(㎏/h) × 539(㎉/㎏) = 8,435(㎉/h) |
(2) 상당방열면적(EDR, ㎡): 보일러으 출력을 방열기의 표준방열량으로 나누어 방열면적으로
환산한 것이다.
즉, 표준 상태에 사용하는 방열기의 단위면적당 방열량으로 증기난방의 경우
650㎉/㎡·h, 온수난방의 경우 450㎉/㎡·h이다.
(3) 환산증발량: 상당 또는 기준증발량이라고도 하며, 실제증발량[단위시간에 발생하는
증기량(㎏/h)]이 흡수한 전 열량을 가지고 100℃ 온수에서 같은 온도의 증기로
할 수 있는 증발량을 말한다.
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(4) 전열면적(Heating Surface): 보일러의 연소실에서 연료를 연소하는 경우 발생하는 열에 따라서
한쪽이 가열되고, 그 반대쪽에 물이 접근하여 열을 물에 전하는 면적(㎡)을
말한다. 전열면적 0.929㎡를 1마력이라 한다.
(5) 보일러 효율(%): 연료의 열량 중 몇 %가 유효한 열로서 증기 혹은 물에 전달되었는가를
나타내는 비율이다.
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(6) 보일러의 용량결정: 보일러의 용량은 건물의 난방부하 외에도 급탕부하, 손실부하, 예열부하
등을 고려하여 결정해야 한다. 보통 위의 4가지 부하를 전부 고려한 보일러출력을
정격출력(㎉/h)이라 하며, 상용출력은 정격출력에서 예열부하를 뺀 나머지 부하를
말한다.
일반적으로 배관손실은 난방부하 + 급탕부하의 15~25% 정도로 보며,
예열부하는 상용출력의 20~25%로 본다.
① 상용출력: 난방부하 + 급탕부하 + 배관손실
② 정격출력: 상용출력 + 예열부하
☞ 보일러부하 = 난방부하 + 급탕부하 + 배관손실부하 + 예열부하
☞ 보일러실의 구조, 위치 및 관리사항
(1) 보일러실의 구조
① 내화구조일 것
② 2개 이상의 출입문이 있을 것(그 중 하나는 보일러 반출입이 용이한 크기일 것)
③ 천장의 높이가 보일러의 최상단부에서 1.2m 이상일 것
④ 채광·통풍 등 안전 위생 시설이 잘 갖추어져 있을 것
⑤ 보일러 외면에서 벽까지의 이격거리가 45㎝ 이상일 것
(2) 보일러실의 위치
① 배관상 건물의 중앙부, 즉 난방부하의 중심에 둘 것
② 보일러실에 가까운 곳에 굴뚝이 위치할 것
③ 연료의 반출입이 용이한 위치이며 충분한 여유 공간이 확보될 것
④ 보일러실 가까운 곳에 관련실 및 전기실을 두어 조직상 연락이 용이할 것
(3) 보일러 및 보일러실의 관리
① 관계자 외 출입을 금지할 것
② 특별한 경우를 제외하고 인화성 물질 반입을 금지할 것
③ 점화시 반드시 수면계를 확인하고 규정 높이까지 급수할 것
④ 점화시 미리 댐퍼의 상태를 점검하고 이를 개방한 채 점화할 것
⑤ 수면계, 압력계, 안전변 등을 매일 점검할 것
⑥ 매년 1회 이상 성능검사를 받을 것
⑦ 청소 등으로 보일러 내에 들어갈 때는 환기를 충분히 하고, 증기압이 있는 다른 보일러와의
관은 연락을 차단할 것
⑧ 배관도, 기계 상세도, 주의사항 등은 게시할 것
⑨ 보일러 내의 물이 혼탁시 전부 끼끗한 물로 교환할 것
⑩ 온수보일러는 휴지(休止)시 물을 채워 부식을 방지하고, 증기보일러는 물을 빼고 건조시킬 것
⑪ 증기관의 밸브는 급속히 열지 않도록 할 것. 급조작시에는 이음 등에 충격이 가해져 누수의
원인이 된다.
3. 방열기(Radiator): 방열기는 실내에 설치하여 증기나 온수를 통과시켜 온수와 증기에 함유된
열을 방열기의 표면을 통하여 복사나 대류로서 실내에 전달하여 실내의
기온을 상승시킨다.(방열기의 난방원리: 복사와 대류 작용)
(1) 방열기의 종류: 열매의 종류에 따라 증기용, 온수용이 있으며 형상에 따른 분류는 다음과 같다.
① 주형(柱形, Column Radiator) 방열기: 2주형, 3주형, 3세주형, 5세주형 등 4종류가 있다.
☞ 주철제 방열기는 수 개의 section을 조합하여 부하에 대응한다.
② 벽걸이 방열기(Wall Radiator): 횡(가로)형과 종(세로)형이 있다.
③ 관 방열기(Pipe Radiator): 관을 조립하여 관의 표면적을 방열면으로 사용한 것으로
고압증기에도 사용할 수 있다.
④ 베이스 보드 방열기(Base Board Radiator): 이 방열기는 대류 방열기를 낮은 바닥의 벽에
돌려놓은 걸레받이를 따라 설치한 방열기이다.
⑤ 길드 방열기(Gilled Radiator): 파이프에 방열면적을 증가시키기 위해 열전도율이 좋은
금속판을 여러 개 끼운 것이다.
⑥ 강판제 방열기: 2, 3, 4주형 3종류가 있고, 외형은 강판을 프레스로 형성하고 용접한 것으로
한 번 설치하면 증감이 곤란하다. 가볍고 얇아 열의 전도·방산은 주철제에
비하여 우수하나 내구성이 떨어진다.
⑦ 대류 방열기(Convector Radiator): 철판제 캐비닛 속의 플레이트 핀(plate fin)이라는
열교환기에 접촉하는 공기의 대류작용에 의해 실내공기가 더워지며,
종류는 벽걸이형, 자립형, 감춘형 등이 있다.
(2) 방열기의 도시: 방열기의 설비도면에 다음과 같은 방법으로 도시한다.
→ 원을 평행선으로 3등분하여 원 중앙에 방열기의 종별과 높이를 표시하고
위에는 섹션수를, 아래에는 유입관과 유출관의 관경을 각각 기입한다.
(3) 방열기의 표준방열량: 열매온도와 실내온도가 표준상태일 때 방열기 표면적 1㎡당 1시간
동안의 방열량을 말한다.
[표준방열량] (㎉/㎡h)
열매 |
표준상태의 온도(℃) |
표준온도차 |
방열계수 |
표준방열량 | |
열매온도 |
실내온도 | ||||
증기 |
102 |
18.5 |
83.5 |
7.8 |
650 |
온수 |
80 |
18.5 |
61.5 |
7.2 |
450 |
(4) 상당방열면적(Equivalent Direct Radiation: EDR): 필요한 방열면적을 낼 수 있는 방열기의
면적을 말하며, 표준상태일 때의 상당방열면적은 다음과 같이 구할 수 있다.
① |
② |
(5) 방열기 절수(section) 계산: 실내에 설치하는 방열기의 섹션수를 산출하려면
실내의 손실열량 을 계산하고, 섹션수는 다음 식으로 계산한다.
|
(6) 방열기 내에서 발생하는 응축수량: 증기난방에서 방열기의 단위방열면적당 발생하는
응축수량과 단위시간당 응결하는 증기량은 다음과 같다.
|
☞ 증기난방의 표준방열량: 650㎉/㎡h
☞ 물 100℃가 증기 100℃로 될 때 필요한 증발잠열: 539㎉/㎏
(7) 방열기의 설치위치: 방열기는 반드시 개구부 아래 열손실이 가장 큰 곳에 설치하며 벽과의
거리는 50~60mm 정도가 좋다. 컨벡터(Convector, 대류방열기)의
케이싱(Casing, 외부덮개)은 바닥에서 9㎝ 이상 띄운다.
☞ 포인트 정리 ① ② 응축수량 = 1.21(㎏/㎡h) ③ 방열기 설치위치: 열손실이 가장 큰 창문 아래에 설치한다. |
☞ 방열기의 배관
① 방열기는 적당한 구배를 주어 응축수 유출이 용이하게 하며 또한 적당한 크기의 트랩을
설치한다.
② 증기의 유입과 응축수의 유출이 용이하게 배관 구배를 잡는다.
③ 열팽창에 의한 배관 신축이 방열기에 직접 미치지 않도록 스위블 이음으로 하는 것이 좋다.
④ 진공환수식을 제외하고는 공기 빼기 밸브를 부착해야 한다.
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