[공조냉동기계기술사 제140회 4교시 6번]

4교시 6번 · 25점 · 6문제 중 4문제 선택 · 100분

다음과 같은 공조장치에서 냉방 시와 난방 시 다음 사항을 설명하시오.

공조냉동기계기술사 4교시 6번 그림 1
  1. 냉방 시 상태변화과정을 습공기선도에 표시(단, HC는 가동조건)
  2. 냉방 시 냉각기 냉각열량, 냉각과정 감습수량, 송풍량, 공조기 출구온도를 구하는 계산식
  3. 난방 시 상태변화과정을 습공기선도에 표시
  4. 난방 시 가열기 가열열량, 가습기 가습수량, 송풍량, 공조기 출구온도를 구하는 계산식
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답안 구조

  1. 냉방 시 공기 상태변화과정
  2. 냉방 시 주요 계산식
  3. 난방 시 공기 상태변화과정
  4. 난방 시 주요 계산식

용어 정의

재열과정 (Reheating Process)
냉각 코일에서 감습을 위해 과냉각된 공기를 실내 취출 조건에 맞게 가열코일로 다시 온도를 높이는 과정
송풍기 발열 (Fan Heat)
공조기 내 송풍기의 구동 및 공기 마찰로 인해 취출되는 공기의 온도가 상승하는 현상
장치노점온도 (Apparatus Dew Point)
냉각 코일 표면의 평균 온도로 혼합 공기가 코일을 통과하며 도달하는 이상적인 냉각 및 감습 상태점

핵심 내용

1)

  • 냉방 시 습공기선도 상의 상태점 이동 경로 파악
  • 외기 및 환기 혼합, 냉각감습, 재열, 송풍 과정 표시
  • 재열(HC 가동) 및 송풍기 발열에 의한 현열 상승 반영

풀이 순서: 상태점 1(실내)과 2(외기)를 선분으로 연결하여 풍량비에 따른 내분점 3(혼합) 표시 → 점 3에서 냉각코일 장치노점온도를 향해 선을 그어 교점 4(냉각 감습) 표시 → 점 4에서 등절대습도선을 따라 우측으로 수평 이동하여 점 5(가열코일 재열) 표시 → 점 5에서 송풍기 발열량만큼 온도가 상승한 점 6(공조기 출구) 표시 → 점 6과 1을 연결하여 실내 냉방부하 해소 과정 표시

2)

  • 질량유량과 상태점 간 물성치 차이를 활용한 용량 산출
  • 실내 현열부하 기반의 필요 송풍량 및 출구온도 도출

공식: Qcc=m(h3−h4)Q_{cc} = m(h_3 - h_4), Mw=m(x3−x4)M_w = m(x_3 - x_4), m=qsCp(t1−t6)m = \frac{q_s}{C_p(t_1 - t_6)}, t6=t1−qsm⋅Cpt_6 = t_1 - \frac{q_s}{m \cdot C_p}

풀이 순서: 엔탈피 차이를 이용한 냉각기 냉각열량 산출 → 절대습도 차이를 이용한 감습수량 산출 → 실내 냉방 현열부하 공식을 이용한 질량유량 도출 → 질량유량과 현열부하를 바탕으로 공조기 출구온도 역산

3)

  • 난방 시 습공기선도 상의 상태점 이동 경로 파악
  • 혼합, 현열 가열, 가습, 송풍 과정 순차적 표시
  • 냉각코일 정지 상태 및 가습 방식 반영

풀이 순서: 상태점 1과 2를 연결하여 혼합점 3 표시(냉각코일 정지로 4와 동일) → 점 3에서 등절대습도선을 따라 우측으로 가열코일 출구점 5 표시 → 점 5에서 가습 방식에 따른 가습점 표시 → 송풍기 발열에 의한 온도 상승을 반영하여 점 6(공조기 출구) 표시 → 점 6과 1을 연결하여 실내 난방부하 해소 과정 표시

4)

  • 엔탈피 및 절대습도 차이를 이용한 난방 용량 산출
  • 실내 난방 현열부하 기반의 필요 송풍량 및 출구온도 도출

공식: Qhc=m(h5−h3)Q_{hc} = m(h_5 - h_3), Mwh=m(x6−x5)M_{wh} = m(x_6 - x_5), m=qshCp(t6−t1)m = \frac{q_{sh}}{C_p(t_6 - t_1)}, t6=t1+qshm⋅Cpt_6 = t_1 + \frac{q_{sh}}{m \cdot C_p}

풀이 순서: 엔탈피 차이를 이용한 가열기 가열열량 산출 → 절대습도 차이를 이용한 가습수량 산출 → 실내 난방 현열부하 공식을 이용한 질량유량 도출 → 질량유량과 현열부하를 바탕으로 공조기 출구온도 역산

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출처: 한국산업인력공단, Q-Net 자료실 · 공공누리 제1유형 · 원문(Q-Net)

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