급탕방식과 급탕부하(가열능력·신축이음)

중앙식 급탕방식 중 간접가열식은 보일러의 증기나 고온수를 저탕탱크 안의 가열코일에 통과시켜 열만 물에 전달하는 방식이다. 보일러 물과 급탕용 물이 섞이지 않으므로 고층에서도 보일러가 급탕 압력을 직접 받지 않아 저압 보일러로 충분하고, 보일러 내에 스케일이 잘 생기지 않아 대규모 건물에 적합하다. 직접가열식은 보일러가 급탕 압력을 직접 받아 고압용 보일러가 필요하고, 보일러에서 데운 물을 그대로 저탕탱크에 쓴다. 개별식 급탕방식은 사용 장소 가까이에서 데우므로 중앙식보다 배관이 짧아 열손실이 작다. 단관식 급탕은 공급관 하나뿐이고 순환 배관이 없어, 배관이 길어지면 급탕수전에서 뜨거운 물이 나오기까지 시간이 길어진다. 반탕(복귀)관은 사용하지 않은 뜨거운 물이나 식은 물을 저탕조나 보일러(급탕 열원)로 되돌리는 관이다. 팽창관은 급탕 가열로 늘어난 물과 이상 압력을 밖으로 도피시키는 관이어서, 닫힌 계통이 되지 않도록 안전을 위해 밸브를 달지 않는다. 선상향·선하향 구배는 물이 흐르는 방향으로 배관이 올라가거나 내려가는 기울기이며, 상향식은 급탕 수평주관 선상향·반탕관 선하향, 하향식은 급탕관·반탕관 모두 선하향으로 시공한다. 급탕관과 반탕관의 마찰손실을 같게 하여 유량을 고르게 하는 방식은 역환수방식(리버스리턴)이다. 수평관의 지름을 줄일 때는 한쪽 면이 평평한 편심 리듀서를 써서 공기나 물이 고이지 않게 한다. 이종 금속 배관의 이음은 절연 이음쇠(전식방지 이음쇠)로 설계해야 한다(국가건설기준 KDS 31 25 25 3(6)). 급수압력은 수두(높이)에 비례하므로 단일계통에서는 하층부 압력이 더 높다. 급수·급탕설비의 재료는 유해물이 침출되지 않는 것을 쓰고, 위생기구나 장치의 기능에 맞는 수압과 수량으로 공급하며, 급수 및 급탕계통에서는 역 사이펀 작용에 의한 역류가 생기지 않아야 한다.

신축이음은 온도 변화로 배관이 늘고 줄어드는 길이 변화를 흡수해 배관과 기기가 손상되지 않게 하는 이음이며, 급탕배관에는 온도변화에 따른 팽창과 수축을 흡수할 수 있는 장치를 설치한다. 종류는 스위블형(스위블 조인트 · 엘보 2개 이상을 조합해 나사 부분의 회전으로 흡수), 슬리브형(관이 슬리브 속에서 미끄러지며 흡수), 벨로즈형(주름진 관의 변형·신축으로 흡수), 루프형(신축곡관 · 관을 곡선으로 구부려 그 휨으로 흡수)이다. 라인형·컬러형은 통상의 신축이음 분류에 들지 않는다. 플랜지는 관 끝의 원판 모양 이음쇠를 볼트로 조여 관이나 기기를 접합하는 이음으로 신축을 흡수하지 않으며, 슬루스(sluice)는 게이트밸브를 가리키는 말로 관로를 여닫는 밸브이다. 국가건설기준 KCS 31 20 15 2.2.13 은 신축이음으로 벨로즈형·루프형·슬리브형 등을 두도록 한다.

급탕부하는 급수를 정해진 온도까지 데우는 데 필요한 단위 시간당 열량이다. 물을 데우는 데 필요한 열량은 질량 × 비열 × 온도 차(Q = m·c·Δt)이고, 비열은 물질 1kg의 온도를 1K(1℃) 올리는 데 필요한 열량이다. 급탕부하(kW) = 급탕량(kg/h) × 비열(kJ/kg·K) × 온도 차(K) ÷ 3,600 이다. 1kW는 1초에 1kJ의 열량이므로, 시간당 kJ를 3,600으로 나누면 kW가 된다. 급탕가열능력은 급탕 설비가 단위 시간에 물을 데울 수 있는 열량이며, 급탕가열능력 = (1일 급탕량 × 비열 × 온도차 × 가열능력비율) ÷ 3,600 이다. 가열기효율은 가열기에 공급한 에너지 중 실제로 물을 데우는 데 쓰인 비율이며, 가열기 용량은 필요한 열량을 가열기효율로 나눈 값이다. 보일러의 출력은 난방부하와 급탕부하를 합한 것을 정미출력, 여기에 배관(손실)부하와 예열부하를 더한 것을 정격출력이라 한다(정격출력 = 난방부하 + 급탕부하 + 배관(손실)부하 + 예열부하).