1. 배관재료
(1) 관(pipe)
급탕용으로 사용되는 관에는 동관‧스테인리스강관‧내열염화비닐 라이닝강관 ‧ 내열경질염화비닐관‧폴리브틸렌관‧수도용 가교 폴리에틸렌관 등이 있으며, 선정 시에는 다음 사항을 고려해야 한다.
① 급탕계통은 일반적으로 음료용이나 세면기‧욕조‧식기세척 등 인체와 직접 접촉되어 사용되는 것이 많으므로, 수질을 오염시키지 않는 재질로 한다.
② 관 내면에 스케일 부착이 잘 안되고 또한 마찰저항을 적게 할 수 있도록, 관 내면이 매끄러운 재료를 사용한다.
③ 급탕관은 급수관에 비해 부식이 잘되므로, 내식성이 큰 재료를 사용한다.
④ 온도가 80[℃]이상의 온수를 공급하는 경우도 있으므로, 열에 강한 재료를 사용한다.
(2) 이음쇠 및 밸브류
이음쇠나 밸브류는 공기의 체류나 마찰저항이 적은 것을 사용한다.
① 이음쇠 : 엘보나 티 대신에 벤드나 Y형 이음쇠를 사용한다.
② 밸브 : 글로브 밸브는 피하고 슬루스 밸브를 사용하며, 체크 밸브는 스윙형으로 한다.
③ 밸브나 플랜지 등의 패킹은 고무나 가죽 등을 사용하지 말고 내열성 재료을 사용한다.
이음쇠 및 밸브류와 관의 재질이 서로 다를 경우는, 이종(異種)금속간에 생기는 전해작용으로 부식이 촉진되므로 주의해야 한다.
(3) 보온재
가열기 및 배관에서의 열손실을 방지하기 위하여 보온피복을 한다. 보온재는 열전도율이 작고, 내열성‧내식성이 크며, 흡수성‧흡습성이 작아야 한다.
① 저탕조 및 보일러 : 암면, 유리섬유, 규산칼슘, 펄라이트 등의 보온판이나, 규조토 보온재를 50[mm]두께로 피복한다.
② 배관계 : 암면, 유리섬유, 펄라이트, 규산칼슘 등의 보온통으로 관경 15～40A는 25mm, 50A 이상은 40[mm]두께로 피복한다.
(4) 배관의 지지
배관은 필요에 따라 서포트(support)나 행거(hanger) 또는 고정지지 ‧ 방진지지 등에 의해 견고하게 지지를 한다.
지지조건은 다음과 같다.
① 관내 유체 및 보온재를 포함한 관의 중량에 견딜 것.
② 온도변화에 따른 관의 신축에 유의.
③ 지진 기타 진동이나 충격에 견디도록 견고하게 할 것.
④ 구배조절이 용이할 것.
⑤ 적당한 간격을 유지할 것.
⑦ 배관의 진동이 건축 구조체에 전달되지 않을 것.
2 배관 시공
(1) 배관 일반
① 배관이 천정‧벽 등의 구조체를 통과하는 부분에는 방화구획상 지장이 없는 방법으로 하고, 관의 진동이 전파되지 않도록 고정한다.
② 배관에는 관의 신축이 가능하도록 신축이음을 한다.
③ 재료의 수명이 비교적 짧으므로 후일 수리‧교환이 쉽도록 노출배관이 바람직하다.
④ 기타사항은 급수배관 시공에 준한다.
(2) 기기주위 배관
① 배관과 기기류의 탈착이 용이하도록 플랜지 또는 유니언 이음을 한다.
② 배관의 중량이 직접 기기에 걸리지 않도록 지지 및 고정한다.
③ 배관과 보일러 또는 온수탱크와의 접속에는 반드시 역류방지기를 설치한다.
④ 보일러, 온수탱크 및 안전밸브의 배수는 간접배수로 한다.
(3) 배관 구배
물을 가열하면 수중에 용해된 공기의 분리가 쉽게 되고, 이 경향은 물의 온도가 높을수록 또한 수압이 낮을수록 현저하다.
분리한 공기는 배관중의 산형(山形)부분에 체류하여 온수의 순환을 방해할 뿐만이 아니라, 분리된 산소에 의해 관을 부식시키는 원인이 된다. 따라서 배관은 요철부(凹凸部)가 없도록 하고, 현장이 허용하는 한 큰 구배로 하며, 온수순환의 흐름방향과는 관계없이 공기를 뽑아내는 방향으로 상향배관한다.
중력 순환식 : 1/150 이상,
강제 순환식 : 1/200 이상
상향 공급식 : 공급관은 압쪽상향구배, 반송관은 압쪽하향구배
하향 공급식 : 모두 압쪽하향구배
(4) 공기빼기밸브 설치
분리된 공기는 배관중의 제일 높은 급탕꼭지나, 배관의 최상부에서 공기 배출관을 위로 세워 옥상탱크나 개방탱크에 개방하여 뽑아낸다. 배관도중 부득이 산형부가 있게 되어 공기가 체류하는 경우는 산형부에 공기빼기밸브나 공기 배출관을 설치한다. 수평주관이 대단히 긴 경우도 곳곳에 공기빼기밸브를 설치하는 것이 좋다.
그림 3.64 공기 배출관
(5) 관의 신축에 대한 대책
관의 신축량을 고려하여 신축이음을 한다. 신축이음쇠에는 슬리브형, 벨로즈형, 루프형, 스위블형이 있다. 신축이음이 설치되는 배관에는 일정한 구간마다 고정점을 두어, 신축 시 소음이나 진동이 발생하지 않도록 한다.
직선배관의 경우 강관은 대략 30[m]마다, 동관은 20[m]마다 신축이음을 한다. 또한 주관으로부터 지관을 분기하는 경우는 스위블이음으로 한다. 바닥이나 벽을 관통하는 배관에는 반드시 슬리브(sleeve)를 넣는다.
그림 3.65 신축이음의 고정
(6) 수압시험
모든 배관은 공사 완료 후 보온피복 전에 상용압(실제로 받는 압력)의 2배로 수압시험을 실시한다. 다만, 최소 시험압력을 7.5[㎏/㎠]로 한다.
직결식의 경우는 보통 17.5[㎏/㎠]로 하며, 이때 시험압력이 보일러나 저탕조에 작용하지 않도록 한다.
(7) 온수탱크로 유입되는 급수관
반드시 중력탱크에 의해 급수하되 반송관과 혼합하여 유입시킨다(Y이음). - 가열장치에 온도변화가 적어 부분적 팽창 수축이 적고, Y자관의 인젝터 작용에 의해 반송 순환이 양호하다. 또한 급탕 취출구에서 먼 곳에 장치하고 유입관을 구부림으로서 온도층을 가능한 한 균일하게 유지하도록 한다.
그림 3.66 온수탱크로의 급수
(8) 반송관의 역류방지
온수의 순환계에서 반송관에 가까운 최후의 급탕꼭지를 열면 반송관의 물이 역으로 흘러 급탕꼭지로 나오게 된다. 이를 방지하기 위하여 각 반송 수직관을 반송 수평주관에 연결하기 전에 그림과 같이 45°경사가 되게 하여 체크밸브를 설치한다.
그림 3.67 반송관의 체크밸브 설치
(9) 온수 탱크의 설치 위치
수리 시 가열코일을 꺼내기가 용이하도록 공간을 확보해야 한다.
안전장치
급탕설비의 안전장치에는
① 급탕온도를 일정하게 유지하고, 비정상적인 온도의 상승을 막기 위한 열원 제어장치
② 보일러, 저탕조 등 밀폐가열장치 내의 압력상승을 도피시키기 위한 팽창관이나 안전밸브
③ 저탕조 내의 온도가 100[℃]를 넘지 않도록 설치하는 용해전
④ 급탕배관의 온도변화에 따른 신축을 흡수하는 신축이음
등이 있다.
1. 열원제어장치
저탕조나 열교환기 내의 물을 증기 등에 의해 가열하는 경우, 급탕온도를 일정하게 유지하기 위해 탱크 내의 수온에 따라 열원의 공급을 조절하는 장치가 필요하다. 주로 온도조절밸브나 삽입형 서모스탯에 연동시킨 전동 2방밸브나 3방밸브가 사용되고 있다.
그림 3.50 저탕조의 열원제어
2. 팽창관
(1) 팽창관의 관경
팽창관(expansion pipe)은 급탕계통 내의 체적팽창을 도피시키고 배관내에 분리된 공기나 증기를 배출시키는 관으로서, 도피관이라고도 한다. 팽창관은 온수탱크 또는 온수보일러에서 단독배관으로 입상시켜 옥상탱크나 팽창탱크에 개방시킨다. 팽창관의 관경은 겨울철에 동결을 고려하여 20A 이상으로 하며, 팽창관의 도중에는 절대로 밸브를 설치해서는 안 된다.
(2) 팽창관의 높이
온수탱크에 작용하는 급수압력과 급탕압력이 다르면 온수와 급수의 압력균형이 깨져서, 사용에 불편을 주거나 기기에 손상을 주는 경우가 생긴다. 온수탱크에 작용하는 급수압력과 급탕압력을 같게 하기 위해서는, 급탕관내의 온수온도가 급수관내의 급수온도보다 높아 비중량이 작으므로, 그림 3-51과 같이 팽창관의 높이를 팽창탱크의 최고 수위보다 높게 해야 한다.
ρ1 ‧ h = ρ2 ( H + h )
ρ1
H = h ( ----- - 1 )
ρ2
여기에서, H : 팽창탱크(고가탱크) 수면에서 팽창관 끝까지의 높이 [m]
h : 급탕의 최저 수위에서 고가탱크 수면까지의 높이 [m]
ρ1 : 물의 밀도(비중량) [㎏/㎥]
ρ2 : 온수의 밀도(비중량)[㎏/㎥]
그림 3.51 팽창관 그림 3.52 도피밸브
3. 안전밸브(도피밸브)
팽창관을 설치할 수 없는 경우에는 안전밸브(relief valve)를 설치한다. 즉 장치내의 압력이 최고사용압력의 6%를 초과하면 내부의 온수를 방출시켜 압력을 낮춘다. 설치위치는 온수탱크 급수관의 급수밸브와 탱크사이에 설치한다.
작동했을 경우에는 고온의 온수를 배출하므로 배출관의 방류위치는 안전성을 고려하여 결정한다. 도피괸의 구경은 일반적으로 보급수관보다 1~2사이즈 아래의 것을 사용한다.
4. 팽창탱크
팽창탱크(expansion tank)는 보일러 ‧ 온수탱크 등의 가열장치와 배관계 내에서, 물을 온수로 가열할 때마다 팽창한 수량을 흡수하는 탱크로서, 개방식과 밀폐형식이 있다.
개방식 팽창수조는 급수방식이 고치수조방식과 같이 항상 일정한 정수두가 유지되고 있을 경우에 적합하지만, 수도직결 증압급수방식이나 펌프직송 급수방식과 같이 정수두가 팽창수조의 설치위치를 넘을 경우가 많은 급수방식에서는, 개방식은 사용할 수 없기 때문에 밀폐식 팽창수조를 사용한다. 또한 고치수조방식이어도 한랭지등 팽창수조가 동결할 우려가 있을 경우에는 밀폐식을 사용한다.
(1) 개방식 팽창탱크
급탕장치 내에서 그 팽창한 수량을 받기 위한 용기로서, 보급수 탱크(고가탱크)를 겸한 팽창탱크가 바람직하다. 개방식 팽창탱크의 유효용량은 팽창량의 2배 이상으로 한다.
급탕장치의 팽창량은 다음 식에 의해 구한다.
1 1
ΔV = 1,000 V0 (---- - ----)
ρ1 ρ2
여기에서, ΔV : 팽창량[㎥]
V0 : 기기 및 배관내의 전수량 [㎥]
(2) 밀폐식 팽창탱크
다이어프램식(diapragm type)과 브래더식(bladder type)이 있으며, 원리는 팽창탱크 내의 기체를 압축함으로서 그 공간에서 팽창을 흡수하도록 되어 있다.
밀폐식 팽창탱크의 용량은 다음 식으로 구한다.
ΔV
V1 = ------------
P0 P0
---- - ----
P1 P2
여기에서, V1 : 밀폐식 팽창탱크의 용량[㎥]
ΔV : 팽창량[㎥]
P0 : 밀폐식 팽창수조의 초기봉입 절대압력[kg/㎠a] ⇒[kPa]
P1 : 팽창탱크 설치위치에서 가열전의 절대압력[kg/㎠a] ⇒[kPa]
P2 : 급탕장치의 허용 최대 절대압력[kg/㎠a] ⇒[kPa]
그림 3.53 밀폐식 팽창탱크(다이어프램식) 그림 3.54 용해전 및 안전밸브 설치
5. 배관의 신축흡수
온도변화에 따른 관의 길이방향 신축에 대해서는 이미 3-1 (6)항의 기초편에서 설명이 되었으므로 참조하기 바란다. 신축이음 장치에는 그림 3.55와 같은 것이 있다. 배관의 직관부에는 벨로즈형이나 슬리브형 신축이음 또는 신축곡관을, 주관으로부터의 분기부에는 스위블이음이 사용된다.
(슬리브형)
(1) 배관방식
1)단관식(1관식) 배관법
급탕관만 배관하는 방식이다. 가열장치와 기구와의 배관거리가 비교적 짧은 소규모 주택, 또는 장시간에 걸쳐 상당량의 온수를 연속적으로 사용하는 영업용 주방이나 욕실 등의 계통은 설비비의 절약과 배관에서의 열손실을 적게 하기 위하여 채택된다. 그러나 배관이 길면 다량의 냉수를 낭비하여 비경제적이고 사용상 불편이 따른다. 일반적으로 단관식의 배관길이는 주택 등 소규모 설비에서는 9[m], 중규모 이상의 설비에서는 30[m]이하로 한다.
2) 복관식(2관식;순환식) 배관법
공급관(급탕관)과 반송관(반탕관)으로 배관하는 방식으로 대규모 설비에 채택된다. 설비비가 많이 드나 배관계통내의 온수가 순환되기 때문에 냉수의 낭비가 없어 경제적이고, 수시로 온수를 사용할 수 있어 사용상 불편을 느끼지 않는다.
그림 3.34 단관식 배관
그림 3.35 복관식 배관
(2) 공급방식
1) 상향 공급식
온수꼭지에 이르는 배관내의 온수 흐름방향이 상향인 방식으로, 온수의 흐름과 관내에서 발생한 공기가 빠지는 방향이 일치한다.
가열장치를 배관계통의 하부에 설치하는 경우, 배관계의 공기배출은 최상부의 온수꼭지와 겸용하여 급탕시에 이루어진다. 급수압이 낮거나 공급관경에 여유가 없으면 아래층에서 다량의 온수를 사용하는 경우에 상부의 온수꼭지에서는 물이 나오지 않고 공기만 배출된다. 따라서 큰 주방이나 목욕탕이 있는 경우는 가열장치를 별도로 배관하여 사용하는 것이 바람직하다.
그림 3.36 상향공급식 베관
2) 하향 공급식
온수의 흐름방향이 하향인 방식으로 관내에서 발생한 공기의 흐름과 반대방향이다.
가열장치를 배관계통의 하부에 설치하는 경우는 최상부에 수평주관이 배관되므로, 천정내부를 충분히 잡고 배관계에서 발생한 공기가 잘 빠지도록 적당한 구배를 주어야 한다. 공기빼기밸브는 최상층 수평주관의 제일 높은 곳에 설치한다. 온수의 순환을 균일하게 하기 위하여 리버스리턴방식이 주로 채택된다.
리버스리턴(reverse-return) 방식이란 각 지관에서 온수의 순환을 균일하게 하기 위해(마찰저항을 균일하게 하여) 열원에서 각 지관의 공급개소까지 온수공급관과 반송관의 배관길이를 동일하게 하는 방식이다.
그림 3.37 하향공급식 배관
그림 3.38 상향공급식 (리버스리턴 방식)
가열장치를 배관계통의 상부에 설치하는 경우는 온수순환을 강제식으로 해야 하지만, 고층건물의 경우 온수탱크에 고압이 걸리지 않고, 또한 동일계통의 고가탱크와 온수탱크의 설치위치가 분산되지 않아 관리상 유리하다. 그러나 가열장치와 최상층의 급탕수평주관과의 수직거리가 짧으면, 가열장치내에서 분리한 공기가 관내로 쉽게 들어가게 되어, 관내에 에어포켓을 만들어 온수의 흐름을 방해하므로 주의를 요한다.
공조설비의 냉온수배관 등에서 사용되고 있는 리버스리턴(reverse return) 방식은, 급탕배관에서는 탕온(湯溫)유지를 위한 순환량에 대하여 급탕주관 지름이이 크므로 마찰손실이 적은 급탕주관을 흐르는 경향이 있어, 그림 3.39에 나타낸 바와 같이 가장 먼 계통에 집중하기 때문에 효과가 없다.
그림 3.39 리버스리턴배관에서의 온수의 흐름
(3) 순환방식
1) 중력 순환식(자연 순환식)
온수 공급관과 반송관에서의 물의 온도에 따른 밀도차에 의해 순환하는 방식이다. 그러나 순환회로의 마찰손실수두가 자연순환수두보다 커지면 자연순환이 일어나지 않는다. 개별식 급탕 등 소규모 설비에 적용되며 마찰손실을 작게 하기 위해 관경을 굵게 한다.
2) 강제 순환식(기계 순환식)
급탕설비의 규모가 커지면 배관길이가 길어지고 복잡하므로, 마찰손실이 커져서 온수가 정체되기 쉽고 급탕이 원활히 이루어지지 않는다. 그러므로 중규모 이상의 급탕설비에서 반송관의 말단과 온수탱크 사이에 순환펌프를 설치하여, 온수의 순환을 강제적으로 촉진시키는 방식이다. 온수탱크 출구에서의 공급온도와 반송되는 온도차가 일정한 값 이상이 되면 순환펌프가 작동되어 온수가 순환하므로, 항상 일정한 온도의 온수를 공급할 수 있다,
(4) 중앙급탕법 배관방식
중앙급탕방식에서는 배관이 길어지므로 공급온도의 저하를 막기 위해서 온수를 순환시키는 2관식 배관으로 한다. 그림 3.40~43에 나타낸 바와 같이 하향 배관방식과 상향 배관방식이 있지만, 가열에 따라 분리하는 수중용존기체를 대기로 방출한 후 각 계통으로 공급하는 것이 바람직하므로 하향 배관방식이 적합하다.
또 반탕관은 온수가 전배관계통내를 균등하게 순환하도록 준비하는 것이 필요하고, 각 계통의 반탕관에 유량조절 밸브를 설치해서 조절하는 것이 바람직하다.
그림 3.40 가열장치를 최하층에 설치한 경우의 상향식 배관
그림 3.41 가열장치를 최하층에 설치한 경우의 하향식 배관(리버스리턴방식)
그림 3.42 가열장치를 최상층에 설치한 경우의 상향식 배관(리버스리턴방식)
그림 3.43 가열장치를 최상층에 설치한 경우의 하향식 배관
(5) 국소급탕법 배관방식
국소급탕방식의 경우도 배관이 길어질 경우에는 2관식으로 계획하는 것이 바람직하지만, 배관이 짧을 경우나 비교적 연속해서 온수가 사용되는 주방이나 욕탕 등에서는 반탕관을 설치하지 않는 1관식으로 하는 경우가 많다.
1관식의 경우 수전을 열고나서 바라는 온수가 나올 때까지의 시간 (온수대기시간)을 짧게 하기 위해서, 될 수 있는 한 배관길이를 짧게 하는 동시에 과대한 관경이 되지 않도록 주의한다.
온수대기시간은 배관내의 체류시간(배관내 보유수량/유수량)에 급탕기의 착화시간(3초정도)과 급탕기나 배관의 축열에 필요한 시간(5∼10초정도)의 합계이다. 온수대기시간은 30초 이하로 하는 것이 바람직하므로, 체류시간은 15초 이하를 목표로 한다.
기구의 배치상 배관이 길어지는 경우는, 순환형의 급탕기(즉탕식)을 사용해서 온수를 순환시키거나, 배관에 소용량의 저탕부를 설치하여서 재가열하는 즉탕 부스를 설치할 것인가 등을 검토한다. 다만, 이 경우에는 배관에 고온의 온수가 흘러 나가는 경우가 있어서, 구리관이나 스테인리스강관 등의 내열성에 뛰어난 관재를 사용해야 한다.
급탕배관의 부식 대부분은 과대한 유속에 기인하는 것으로, 관내유속은 동관에서 0.4∼1.5m/s, 스테인레스강관이나 피복수지관 혹은 수지관에서 0.4～2.0m/s의 범위를 엄수하는 동시에, 과대한 순환펌프가 원인이 되어서 반탕관에 부식이 발생하는 일이 많으므로, 순환펌프의 선정에는 충분히 주의하지 않으면 안 된다.
(6) 헤더 배관방식
최근에는 집합주택의 가구 내 배관 등에 헤더 배관방식이 사용되어지는 경향이 많으며 그림3.44에 개요를 나타냈다.
헤더 배관방식에서는 급탕기의 입구에서 0.2MPa의 수압이 필요하고, 소구경의 수지관을 사용할 경우는 관의 열전도율이 동관에 비해 가교화 폴리에틸렌(polyethylene)관은 1/1,000, 폴리브틸렌관은 1/1700로 작으므로 방열이 적으며, 2중관 헤더배관방식에서는 2중관의 끝부분을 밀폐하면 관의 보온은 필요하지 않다.
그림 3.44 헤더배관방식
(7) 조닝(zoning)방식
고층건물에서의 급수의 조닝과 마찬가지로 사용상태를 감안하여 적당한 공급압력으로 감압하기 위한 방식으로, 가열기기류의 배치에 따라 집중방식과 분산방식이 있다.
1) 기기 집중방식
각 존(zone)의 장치를 1개소에 집중배치하고 열공급과 유지관리를 쉽게 하는데 중점을 두는 방식이다. 중간층이나 상층부 존에 온수탱크 설치공간이 필요 없는 이점이 있으나, 온수가열기에 걸리는 수압이 커지며 공급관과 반송관이 길어지는 결점이 있다.
2) 기기 분산방식
각 존의 최하층이나 최상층부에 기기를 설치하여 필요이상으로 과대한 압력이 기기에 걸리는 것을 방지하고, 급수, 급탕, 반송 배관길이를 절약하여 공사비를 싸게 하는데 중점을 두는 방식으로 초고층건물에 주로 적용된다. 그러나 가열기 설치의 공간이 필요하며 보수관리도 집중방식에 비하여 불리하다.
3) 감압밸브 설치방식
급탕배관의 각층 지관에 설치하는 방식과, 급수계통에 설치하는 방식이 있다. 급탕배관에 설치하는 감압밸브는 설치위치나 방향에 따라 공기가 고이기 쉬워 워터해머의 발생원인이 되므로 시공에 주의할 필요가 있다.
(a) 기기 집중식 (b) 기기 분산식
그림 3.45 고층건물의 급탕방식
(중간수조에 의한 조닝) (일괄 감압장치에 의한 조닝)
그림 3.46 급탕설비의 조닝 예
(일괄 감압장치에 의한 조닝 예) (각 층 감압밸브에 의한 조닝)
그림 3.47 급탕설비의 조닝 예(2)
급탕방식
급탕방식에는 중앙급탕방식과 국소급탕방식이 있다. 사용량이나 급탕개소가 많이 비교적 건물전체에 분포되고 있을 경우에는 중앙식 급탕방식, 급탕 개소가 적고 건물 내에 분산되어 있을 경우에는 국소급탕방식이 적합한 경우가 많으며, 재산구분이나 관리 형태 등에 대해서도 검토해서 결정한다.
음용급탕은 각각의 장소에 전용 급탕기를 설치하는 국소급탕방식으로 한다.
그림 3.6 급탕방식의 분류
1. 국소식(개별식) 급탕법
(local hot water supply system)
급탕개소가 분산·고립하고 있을 경우나, 사용시 문이 다른 급탕개소 등에 각각 단독으로 급탕설비를 설치하는 것으로, 가열장치에는 순간식 가열기나 저탕식 가열가가 사용되어진다. 주로 주택 등의 소규모 건물에서 온수를 필요로 하는 곳(욕실, 주방, 세면기 등)에 소형 가열기를 설치하여 공급하는 방식이다.
열원으로는 가스, 전기, 등유, 경유 등이 쓰이며, 대규모 건물에서도 용도에 따라서는 특별히 필요한 장소에 개별식을 설치하여 공급한다.
(장점) ① 공급개소가 적을 때 설비비가 싸며 유지관리가 용이하다.
② 필요에 따라 어디에나 설치가 가능하다.
③ 용도에 따라 필요한 온도의 온수를 간단히 얻는다.
④ 배관길이가 짧아 열손실이 적다.
⑤ 건물이 완성된 후에도 증설이 비교적 용이하다.
⑥ 주택 등에서는 난방겸용 온수보일러 등을 사용할 수 있다.
(단점) ① 규모가 커지면 가열기 설치개수가 많아 유지관리가 불편하다.
② 공급개소마다 가열기 설치공간이 필요하다.
③ 가스온수기의 경우 건축의장, 구조상으로 제약을 받기 쉽다.
④ 값싼 연료를 사용하기가 곤란하다.
⑤ 소형 온수보일러의 경우 수두 10[m]이하의 제한을 받는다.
(1) 순간식(즉시식) 급탕법
일반적으로 가열코일(급수관의 일부)이 내장된 가스 가열식이 많이 쓰이며, 필요로 한 만큼의 온수를 얻는다. 주택이나 APT의 욕실, 부엌, 싱크대, 세면기, 이발소, 미용실, 사무소 등 항상 소량의 온수가 필요로 한 곳에 이용되며, 가스 순간온수기와 전기 순간온수기가 있다. 배관길이는 9[m]이하로 하며 장시간 연속 사용하는 경우 30[m]까지도 가능하다.
가열 장치는 순간 최대급탕량과 다름없는 물을 공급 온수온도까지 가열하는 능력이 요구된다. 따라서 순간 최대급탕량을 파악하기 어려울 경우에는 적절한 가열 능력을 산출하는 것이 어려우므로, 저탕식 가열장치를 채용하는 편이 낫다.
한편, 가스 온수기는 급탕온도를 임의로 설정할 수 있지만, 서모스탯(thermostat)식 혼합수전에는 사용온수의 온도보다도 10[℃]정도 고온의 온수를 공급하는 것이 필요하다.
그림 3.7 순간온수기의 사용 예
(2) 저탕식 급탕법
가열된 온수를 일시적으로 탱크내에 저장하였다가 필요시(최대부하시)에 사용하는 방식이다. 순간식과 마찬가지로 식당이나 탕비실 등의 필요한 장소에 설치하는 방식과, 배관에 의해 필요한 장소로 공급하는 방식이 있다. 배관에 의해 공급하는 경우 순환배관도 가능하므로, 순간식보다 규모가 큰 설비에 적합하다.
온수의 공급량. 공급범위, 공급개소가 비교적 많은 경우 또는 특정시간에 다량의 온수를 필요로 하는 곳, 예를 들어 중앙식 급탕설비를 갖추지 않은 규모가 큰 식당의 주방, 고급주택, 체육관, 공장, 기숙사 등의 샤워장에 이용되고 있다. 가열장치에는 저탕식 가스온수기, 전기온수기, 태양열 온수기, 기름이나 가스보일러 등 저탕식 보일러나 저탕조로 조합시킨 소형보일러가 사용된다.
그림 3.8 저탕식 급탕법의 사용 예
(3) 기수 혼합식
증기와 물을 혼합해서 온수를 만드는 방법으로, 증기를 직접 불어넣어 물을 가열하는 방법(사이렌서 사용)과, 기수혼합밸브에 의해 증기와 물을 혼합하여 온수를 얻는 방법이 있다.
기수혼합식의 특징은 설치가 간단하며 설비비가 싸고, 증기의 전열량을 물에 직접 전달하므로 열효율이 100%이다. 그러나 보일러에 항상 새로운 물을 공급해야 하므로, 보일러 본체에 응력이 따르고 스케일이 생긴다. 또한 상당히 높은 증기압(1～4[kg/cm2])을 필요로 하고, 물을 혼합할 때 소음이 발생되므로 설치장소에 제한을 받는다. 열원을 증기로 하기 때문에, 증기를 쉽게 얻을 수 있는 공장, 병원, 학교의 기숙사, 군부대 등의 욕실이나 샤워장에 주로 사용된다.
그림 3.9 기수혼합식( 사일렌서 사용)
2. 중앙식 급탕법
(central hot water supply)
대규모 급탕방식으로 건물 전체에 걸쳐 온수를 공급하는 경우에 사용된다. 기계실 등의 일정한 장소에 가열장치, 온수탱크, 순환펌프 등의 기기류를 설치하고, 상향 또는 하향 등의 순환배관에 의해 필요한 장소에 온수를 공급하는 방식이다.
열원으로는 등유, 중유, 가스, 증기 등이 사용되며, 사무소, 호텔, 병원 등 대규모 건축물에 주로 적용된다.
중앙급탕방식을 채용할 경우, 입지 조건이나 이용자의 경향등에 의해 극단적으로 동시 사용율이 높아지는 시기가 있어서 주의한다.
예를 들면 숙박시설에서는, 다수의 수험생이 숙박할 때나 연수 장소로서 사용되어질 때, 유명한 불꽃놀이 등이 있는 지역등은 급탕사용이 단시간에 집중하는 경향이 있다.
또한, 의료시설이나 고령자시설 등에서는, 정기적으로 저탕조나 배관을 70℃이상의 온수로 고온살균하는 등의 레지오넬라증(Legionnaires disease)방지 대책을 고려하는 것이 바람직하다.
(장 점) ① 연료비가 비교적 싼 것을 사용할 수 있어 대규모에 유리하다.
② 일반적으로 공조설비의 열원장치와 겸용 설치되므로 열원단가가 낮아진다.
③ 기계실에 다른 설비 기기류와 함께 가열장치 등이 설치되므로 집중관리가 용이하다.
④ 온수의 공급량이 많아도 대응이 가능하다.
⑤ 배관에 의해 필요한 어느 장소에도 공급이 가능하다.
(단 점) ① 설비규모가 크고 복잡하므로 초기 시설비가 많이 든다.
② 대규모이고 복잡하므로 전임 취급자가 필요하다.
③ 기기, 배관에서 열손실이 크다.
(1) 직접 가열식 급탕법
보일러와 온수탱크를 직결하여 순환가열하는 방식으로 열효율면에서 경제적이다. 그러나 보일러에 새로운 물이 계속 보급되므로 보일러 본체가 불균일한 신축을 수반하며, 수질에 따라서는 보일러 내부에 스케일이 부착되어 열효율이 감소되고 보일러 부식에 의한 수명단축과 파열의 위험이 있으므로, 내부에는 방식처리를 강구할 필요가 있다. 또한 건물높이에 상당하는 수압이 작용하므로 중・소규모 건물에 채택된다.
보일러는 중압 또는 고압보일러가 사용되며, 보일러로의 급수는 중력탱크에 의한다. 중력탱크의 높이는 최상층의 수도꼭지에 충분한 수압을 주는 높이(최상층 수도꼭지에서 5[m]이상)로 한다.
그림 3.10 직접가열식
그림 3.11 직접가열식 급탕법
(2) 간접 가열식 급탕법
증기 또는 고온수를 열원으로 하며, 온수탱크내에 설치한 가열코일에 열원을 통과시켜 탱크내의 물과 열교환시켜 간접적으로 가열하는 방식이다. 따라서 증기 또는 고온수가 반복 순환하므로 스케일 부착이 적고 전열효율이 높으며, 건물높이에 관계없이 저압보일러를 사용한다. (가열코일의 증기압 : 0.3～1[kg/cm2]) 일반적으로 대규모 고층건물에 쓰이며, 공조설비와 병용이므로 열원단가가 낮아지며 시설비가 절약되고 유지관리상 편리하다.
지역난방에서 중앙식 급탕을 난방과 병용하는 경우, 구역(블록)단위로 서브스테이션을 설치하여 급탕용 열교환기를 설치하고, 보일러 플랜트(플랜트 기계실)의 보일러에서 고온수나 증기를 보내어 이를 열원으로 온수를 가열하여 공급한다.
그림 3.12 간접가열식
