냉방부하와 난방부하

개념과 원리

냉방부하는 여름철 실내를 설정한 온도와 습도로 유지하기 위해 제거해야 하는 열량이고, 난방부하는 겨울철 실내를 설정조건으로 유지하기 위해 공급해야 하는 열량입니다.

냉방부하는 크게 외피를 통한 열취득, 일사열, 외기부하, 인체·조명·기기에서 발생하는 내부발열 등으로 구성됩니다. 인체와 외기는 현열과 잠열을 모두 포함할 수 있으므로 습도 변화까지 고려해야 합니다.

난방부하는 주로 외벽·지붕·창호 등을 통한 열손실과 차가운 외기를 실내조건까지 가열하는 외기부하로 구성됩니다. 일반적인 난방부하 계산에서는 여름철 일사열이나 조명·인체 발열이 오히려 난방을 돕는 효과가 있어 설계조건에 따라 취급이 달라집니다.

벽체나 창호의 정상상태 전도열은 기본적으로 Q = U×A×ΔT 형태로 계산합니다. 여기서 U는 열관류율, A는 면적, ΔT는 실내외 또는 문제에서 정한 상당온도차입니다.

실기에서는 ‘실내부하’, ‘외기부하’, ‘장치부하’의 범위를 구분하는 것이 중요합니다. 같은 열량이라도 어디에서 발생하고 공조기가 실제로 어디까지 처리해야 하는지에 따라 포함 항목이 달라질 수 있습니다.

실내를 쾌적하게 유지하기 위해 제거해야 하는 열량이다. 실내 온도를 높이는 현열부하와 실내 수분량을 증가시키는 잠열부하로 나눈다.

냉각코일부하는 실내·외기·장치 등 해당 계통의 열수지로 산정하며, 포함된 항목을 중복 합산하지 않는다.

실내를 쾌적한 상태로 유지하기 위해 공급해야 하는 열량이다. 외벽·지붕·유리창 등의 열손실, 틈새바람, 외기 도입 및 장치 열손실을 고려한다.

구분	주요 발생 원인	현열	잠열
실내부하	벽체·지붕·유리창, 인체, 조명, 실내기기, 틈새바람	○	일부 포함
외기부하	도입외기의 온도차 및 절대습도차	○	○
장치부하	송풍기 열, 덕트 열손실	○	－
재열부하	재열코일에서 공급하는 열량	○	－

시험 포인트
현열은 온도를 변화시키는 열량, 잠열은 수분량을 변화시키는 열량이다.

열관류율이 0.70 W/(m²·K)인 외벽의 면적이 60 m²이고, 실내외 온도차가 12℃라고 하겠습니다.

벽체를 통한 열전달량

Q = U×A×ΔT

Q = 0.70×60×12 = 504 W = 0.504 kW

이 값은 해당 조건에서 벽체를 통해 이동하는 열량입니다. 냉방조건이라면 외부에서 실내로 들어오는 열취득의 한 항목이 되고, 난방조건이라면 실내에서 외부로 빠져나가는 열손실의 한 항목이 됩니다.

예를 들어 냉방부하 계산에서 벽체 0.504 kW, 창호·일사 3.0 kW, 인체·조명·기기 6.5 kW, 외기부하 4.0 kW가 주어졌다면 총 냉방부하는 14.004 kW입니다.

① 냉방부하와 냉동능력을 무조건 같은 뜻으로 보지 마세요.
실내 냉방부하에 외기·송풍기·덕트 등의 추가 부하가 더해지면 냉각장치가 처리해야 할 장치부하는 더 커질 수 있습니다.

② 현열과 잠열을 구분하세요.
온도 변화는 현열, 수분량 변화는 잠열과 관련됩니다.

③ 면적에서 창호를 중복 계산하지 마세요.
외벽 총면적에서 창과 문 면적을 빼야 하는 조건인지 문제를 확인해야 합니다.

④ W와 kW를 혼용하지 마세요.
최종 합산 전에 모든 열량 단위를 통일해야 합니다.

⑤ 냉방과 난방에서 부하의 방향을 구분하세요.
냉방은 제거해야 할 열취득, 난방은 보충해야 할 열손실을 중심으로 계산합니다.