난방방식과 방열기(온수·증기·복사·지역난방)

온수난방은 물의 가열에 따른 체적팽창을 흡수할 팽창탱크가 필요하다. 팽창탱크는 온수난방장치에서 물이 데워져 불어난 체적과 압력을 흡수하고 운전 중 장치 내를 소정의 압력으로 유지하며 열손실과 공기 침입을 막는 탱크이고 개방형과 밀폐형이 있다. 개방형은 장치 내 공기 배출구와 온수보일러의 도피관(팽창한 물이나 증기를 안전하게 내보내는 관)을 겸한다. 온수난방은 부하변동에 따른 실내 온도조절이 쉽고 증기난방보다 예열시간이 길다. 증기난방은 증기가 응축하면서 내놓는 응축잠열을 이용해 열운반능력이 크고 예열시간이 짧으며, 응축수 환수를 위해 배관 기울기와 트랩이 필요하고, 부하변동에 따른 온도조절이 어렵다. 증기트랩(방열기 트랩)은 증기난방에서 방열기에 생긴 응축수와 공기만 내보내고 증기는 통과시키지 않는 장치이며 온수난방에는 쓰지 않는다. 증기트랩에는 열동식(온도조절식 · 벨로즈)트랩과 버킷트랩·플로트트랩(기계식)이 있다. 고온수난방은 100℃를 넘는 높은 온도의 물을 가압 밀폐 상태로 순환시켜 난방하는 방식으로, 물의 열용량이 커서 증기난방보다 예열시간이 길지만 밀폐 순환이라 부식이 적고 배관 기울기가 필요 없으며 트랩·감압밸브가 필요 없고 송수온도 조절이 쉽다. 고온수를 쓰는 지역난방은 열용량이 커서 연속운전에 유리하고 간헐운전에 불리하며, 축열조(남는 열을 저장했다가 필요할 때 쓰는 탱크)로 효율을 조절한다.

상당방열면적(EDR)은 방열기의 전 방열량을 표준상태에서 얻어지는 표준방열량으로 나눈 값으로 방열기의 방열능력(크기)을 나타낸다. 표준방열량은 표준상태에서 방열면적 1㎡가 내는 열량이며, 온수난방의 표준상태는 실내온도 18.5℃, 온수온도 80℃이다. 보일러의 정격출력은 난방부하·급탕부하·배관(손실)부하를 합한 상용출력에 예열(시동)부하까지 더한 값이다. 역환수방식(리버스리턴)은 각 방열기까지의 왕복 배관(공급관과 환수관) 길이를 같게 하여 마찰저항을 맞추고 온수 유량을 균등하게 분배하는 배관방식이며, 배관 길이를 줄이기 위한 방식이 아니다. 직접환수방식은 환수관이 짧아 역환수방식보다 배관 설치비가 적게 든다. 정유량밸브는 설정유량을 초과하지 않도록 유량을 일정하게 조절해 역환수방식과 유사한 기능을 하며, 정유량 조절밸브는 설정유량의 ±5% 이내의 변동범위를 가진 것으로 한다(KCS 31 20 15 2.2.12).

복사난방은 바닥·벽·천장 등을 가열해 그 복사열로 실내를 덥히는 방식이다. 상하 온도차가 작고 쾌감도가 높으며 실내 온도 분포가 고르고 천장이 높은 공간에도 적합하다. 방열면의 열용량이 커 부하변동에 따른 방열량 조절이 어렵고(대류난방에 비해 응답이 느리고) 배관이 매설되어 수리가 어렵다. 열용량은 물체의 온도를 올리는 데 필요한 열의 양이며 클수록 온도가 천천히 변한다. 대류난방은 방열기 등으로 공기를 데워 대류로 실내를 덥히는 방식이다. 개별난방은 세대마다 보일러를 두고 각자 난방하는 방식으로 세대가 원하는 시간에 운전과 정지를 할 수 있어 간헐운전이 쉽고 원하는 쾌적 열환경을 유지하기 좋으나 보일러실과 소음 문제가 있다. 중앙난방은 건물 한 곳의 보일러실에서 만든 열을 배관으로 모든 세대에 보내는 방식으로 예열시간이 길고 초기비용이 크다. 지역난방은 열병합발전소 등 한곳에서 만든 열을 여러 단지에 보내는 방식으로 세대에 보일러실이 필요 없고, 단지에서는 열교환기를 통해 난방수와 급탕을 만들며 연속 공급이 가능하다. 대기오염 저감과 에너지 이용효율 향상, 세대 유효면적 증대의 장점이 있고 초기 설비투자비가 많다. 지역난방 요금은 열을 얼마나 쓰는지와 관계없이 계약한 용량 등을 기준으로 내는 고정 요금인 기본요금과 실제 사용한 열의 양에 비례하는 사용요금으로 이루어지므로, 열 사용량이 적다고 기본요금이 낮아지지는 않는다.