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열부하계산 추가사항

3-2-4- 1 HVAC/Plant Eng. Lab., Hanyang Univ.




[2.4] 건물규모와 열부하 계산

(1) 소규모 건물의 부하 계산

소규모 건믈의 전체를 하나의 존으로 처리함

건물의 가로, 세로 비율 (aspect ratio)이 2.0 이내의 건물에서 각 층이 하나의 실

로 사용되는 경우, 동과 서의 외벽이 동일한 조건일 때 재실자와 기구조건이 일정하

면 서쪽 일사량이 최대인 오후 4시 열부하만 계산함.

서쪽에 유리가 없거나 동쪽에 비해 그 면적이 현저하게 작을 때는 동쪽 일사의

최대치는 오전 8시가 최대부하치가 됨. 반대로 남측이 정면인 경우 10월의 12시

전후가 피크.

단 소규모 건물은 냉방기간을 7~9월로 하는 경우가 많은데 이 경우 여름의 오후

4시가 건물 전체 냉동기 부하의 피크가 되므로 이를 계산.

콘크리트의 수평지붕에 접한 실내에서 천장의 방열이 완전하지 않은 경우 지붕의

실효온도차가 최대인 때가 최대부하시가 됨.




소규모 건물에도 칸막이가 있어 여러 실로 분할되어 있고 각 실의 부하가 현저하게

다를 때 (2)에 표시한 대규모 건축법과 같은 방법으로 각 실의 최대부하시를 계산,

이것에 의해 각 실의 송풍량을 구하고 이 합계풍량에 의해 냉동기 선정

연면적 500~2000㎡ 소규모 건물에서도 내부 존을 단일 덕트로 공조한 다음

페리미터에 팬 코일 유닛 또는 벽관통형 패키지를 설치, 방위별부하를 처리하는

방법이 많이 쓰임

(2) 대규모 건물의 부하 계산

냉방부하 계산 시 각 존마다 열부하의 최대시각 (τ)과 건물전체 냉동기

부하의 최대시각 (τHG)를 추정하고 각각의 시간에 있어서의 열부하 계산

냉동기 부하의 최대시각은 추정이 매우 까다로움

전산기를 이용하는 경우 7월과 10월 8~20시의 매시간 열부하를 전부 계산하고

최대부하 산정



내부 존의 여름철 냉방 부하는 하루종일 일정하다고 고려.

내부 존의 냉방부하는 제로라고 생각하였지만 초고층 빌딩의 운전결과에 따르면 겨울

오전 중은 온풍 취출이 필요하고, 오후 초기에는 냉풍 취출이 필요

냉동기 부하의 최대시간은 외기 비율이 40%가 넘는 경우에는 외기부하

최대시간인 7월의 오후 14시 전후이며, 이외에는 7월의 16시 전후임.

건물이 정방형에 가까운 경우 창면적비가 30% 초과시, 각 방위마다 최대부하는 유리에서 일사열 부하에 좌우되어 <표 2.49>와 같이 되는 경우가 많음

<표 2.49> 정방형 플랜에 대한 각 방위별 열부하 최대(피크) 시각

방위 N NE E SE S SW W NW

월일 7/23 7/23 7/23 10/23 10/23 10/23 7/23 7/23

시각 15 7 8 9 12 15 16 17



겨울철 실부하, 공조기 부하, 열원부하 모두 최대인 시간은 아침 운전개시 시간인 8시

가 됨. (24시간 난방하는 건물의 경우 오전 6시)

건물형이 가늘고 길며 긴변에만 창이 있고, 단변에는 창이 없는 경우 시간에 따른

열부하 발생은 표 2.50과 같이 변함

시가지의 인접건물의 영향을 고려하는 경우 -> 예) 서쪽에 같은 높이의 건물이

있는 경우 건물 서쪽 하층부는 일사가 없지만 서쪽 상층부는 16시에 최대부하가 됨.

<표 2.50> 존별 최대(피크) 시각(가늘고 긴 플랜일 때)

실내부하 냉동기 부하 또는

보일러 부하

정면 뒷면 인테리어 건물전체

긴변이 남측일 때 냉방 10월 12시(13시) 7월 16시

참조 7월 14시나 16시

난방 1월 8시 1월 8시 1월 8시

긴변이 동측일 때 냉방 7월 8시 7월 16시

참조 7월 16시

난방 1월 8시 1월 8시 1월 8시



[2.5] 컴퓨터 계산에 의한 예열부하, 예냉부하

프로그램은 HASP/ACLD/8001

동적 열부하 계산에서는 열부하 -> 열취득 -> 연속부하 공조과정. 간헐공조의

경우 야간 실온 변동과 구조체 등의 흡열되는 과정, 공조 재개후의 예열, 예냉이

축열부하가 되어 나타나는 과정, 실온의 과도기적인 거동 등이 정확히 계산

<그림 2.22> 전산기에 의한 냉방부하의 예



(1) 예열시의 축열부하

<그림 2.22>은 전산기에 의해 구한 난방부하의 예

[예제 2.10]의 <그림 2.20> 조닝 a의 E존

연속운전의 경우와 간헐운전의 경우를 구해 이 차를 축열부하로 함

요점을 <표 2.51>에 정리

<그림 2.23> 전산기에 의한 난방부하 계산 예

(창면적 30%, 콘크리트 구조, 블라인드 없음)



장치의 난방능력

실온(℃) 실온 20℃가 되는 시각

예열시간 (시)

8시 난방부하 [Mcal/h] 8시 9시 10시 11시

(a) 무제한 (b) * 1.6 (c) * 1.2

(d) * 1.05

13.64 13.61 13.57 13.55

20.0 20.0 18.74 18.24

20.0 20.0 19.66 19.11

20.0 20.0 20.0

19.56

9 9 11 14

1 1 3 6

130 71 53 47

<표 2.51> 장치의 난방능력과 예열 시간

[주] 1. 장치의 난방능력 기준은 [예제 2.8]의 수계산에 의한 최대부하 (외벽·유리·내벽에서의 관류열부하 44,598(kacl/h)로 한다. 2. 계산조건은 아래와 같다. 장치의 운전시간 : 8시 ~ 18시 설계실내 온습도 : 20℃, 50% 외기온도 : 구판(제 3판) <표 1.10>의 외기조건에 따라, 매일 주기변동하는 것으로 한다. 또한 흐린 날을 고려해서 일사에 의한 열부하는 제로이다. 또 방위계수는 1.00으로 했다. 재실인원 : 바닥면적당 0.1인/m2로 하고, 9시부터 19시까지 재실하며, 주간 휴식은 50%, 기타 9~17시는 100%, 18시 50%, 9시 25%로 했다. 조명 : 20W/m2로, 9시부터 20시까지 점등하고 주간휴식 70%, 19~20시 50%로 하고, 기타 100%로 했다.



<표 2.52> 예열시의 실부하와 축열부하

[예제 2.8]은 예열시간 2시간, 축열부하를 포함한 8시에 실부하는 66,025kcal/h,

<그림 2.23>의 <b>와 <c>사례의 예열시간수와 난방부하의 중간결과

다음의 계산조건은 약간 다르지만 (인원 0.05인/㎡, 전등 10W/h² 재실인원 및

점등순서는 앞 표와 같음)

<표 2.52> 같은 예에 대해 건축 구조와 유리 면적비를 변화해서 계산된 결과

표기처럼 콘크리트 구조쪽이 커튼벽의 경우보다 실부하, 축열부하가 동시에 증가

유리 면적이 배로 증가해도 이러한 부하는 10%전후로 증가

예열시 축열부하를 줄이는 방법으로 1. 예열시간 연장 2. 예열시간대 외기 도입을

zero로 운전 하는 방법 등이 있음

건축구조 유리 면적비

(%)

8시 9시

실부하 축열부하 실부하 축열부하

콘크리트

30 142 99 (68) 67 37 (25)

50 150 104 (72) 71 39 (26)

65 156 108 (74) 73 40 (27)

커튼 월

30 126 90 (61) 55 32 (22)

50 139 98 (62) 62 35 (24)

65 149 104 (71) 68 38 (26)

[주] 축열부하의 ( )내는 바닥면적 당 kcal/m2h

[Mcal/h]



HASP/8001과 기상자료 MEAP이용

하여 계산

<그림 2.24>와 같이 아침에는 축

열부하의 영향으로 피크 발생

남측은 오후 14시 전후에 피크 발생

서측은 16~17시에피크 발생, 변동

폭이 큼

북측은 오후 14시 전후에 피크지만

변동이 작음

(2) 예냉시의 축열부하

HASP/8001 : 일본 공기조화위생공

학회에서 1972년 3월 동적 열부하

계산용으로 개발한 프로그램

<그림 2.24> 전산기에 의한 냉방부하 계산예

(창면적 30%, 콘크리트 구조, 블라인드 없음)



<표 2.53>은 예냉시의 실부하와 축열부하

아침 8시의 축열부하는 큼

수계산 방식과 같이 예냉시에는 축열부하를 예상하지 않는 경우라도조면, 인원 등의

발열 등을 계산에 넣고, 여기에 외기 부하를 더한 값을 코일 부하로 선정하면 충분히

축열부하를 커버할 수 있음.

<표 2.53> 예냉시의 부하(상단은 실부하, 하단은 축열부하) (Mcal/h)

건축구조 유리 면적비 (%) 8시 9시

E S W N E S W N

콘크리트

30 90 59

58 47

65 56

60 47

83 22

62 21

64 26

61 21

50 112 69

61 48

74 59

64 50

96 24

66 21

68 27

64 21

65 129 77

63 49

78 62

68 51

106 25

69 21

71 27

66 21

커튼 월

30 97 61

55 44

60 49

59 46

83 20

61 19

60 21

60 19

50 117 71

59 46

68 54

64 49

96 22

65 20

65 23

62 20

65 132 78

62 48

74 58

67 51

106 24

68 20

68 25

65 20

콘크리트 블라인드 있음

30 87 58

55 44

61 51

58 46

80 21

61 20

60 23

59 20

65 127 74

57 44

62 49

63 49

101 22

66 19

62 21

62 20



[2.6] 열부하의 개략값

<표 2.54> 실부하 (냉방부하의 개략값)/(실용량 1m3, 1시간 당 (kcal/h)

[주] ∆t : 실내외 온도차(℃), qs : 현열, qL : 잠열 (kcal/h)



[2.7] 열원부하의 개략값

<표 2.55> 실의 냉방 현열부하(kcal/h)와 냉방용 풍량(m3/h)의 개략값 (페리미터와 인테리어)

<표 2.56> 실부하 (난방부하의 개략값) <도쿄·오사카·후쿠오카>/단위바닥면적 1m2, 1시간 당(kcal/m2h)



<표 2.57> 냉열원의 열원부하 개략값(kcal/m2h)

<표 2.58> 온열원의 열원부하 개략값(호텔·병원은 프로세스용 증기량을 포함)(kcal/m2h)



<표 2.59> HASS 109에 의한 열부하 계산(스트레이지 로드 팩터법)



<표 2.60> HASS 109에 의한 열부하 계산 결과(ASHRAE 법)

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