증기 난방법의 종류, 특징, 배관의 시공방법

증기난방법 출처_배관공학

증기난방에서는 보일러에서 석탄, 중유 등의 원료가 연소하여 물에 열을 가하면 물은 1kg당 539㎉의 증기 잠열을 보유하여 증기로 된다. 이 증기가 배관을 통하여 방열기에 보내져 증발 잠열을 방출하여 응축수가 된다.  이때 방출된 잠열은 방열기의 표면을 통하여 실내의 공기에 열을 주어 공기의 온도를 높인다. 따뜻해진 공기는 팽창하여 가벼워지므로 대류 작용에 의해 실내의 온도를 상승시키므로 실내 공기 전체가 따뜻해진다. 또한 온도가 높아진 방열기 표면으로부터의  복사열에 의해서도 실내 전체가 따뜻해진다. 한편, 방열기 내에 발생한 응축수는 환수관을 통하여 보일러에 복귀하여 다시 가열된다.  이와 같은 믈 또는 증기의 순환은 반복되며, 이때 증기는 열을 보일러로부터 방열기에 운반하는 매체를 이루는 것으로 이것을 열매라 한다.

종류

증기난방 설비는 사용 증기압, 배관 방법, 증기의 공급 방식, 응축수의 환수 방식, 환수관의 배관 방식 등에 의하여 분류한다. 

사용 증기 압력에 의한 구분으로는 저압 증기 난방법과 고압증기난방법이 있으며, 저압 증기난방법은 증기의 사용 압력이 0.1~0.35kg/㎠의 낮은 압력일 때를 말하고 고압 증기난방법은 중기의 사용 압력이 1kg/㎠ 이상일 때를 말한다.

응축수의 환수 방법에 의한 구분으로는 중력 환수식과 기계 환수식, 진공 환수식이 있으며, 중력환수식은 열을 발산하고 응축수를 중력에 의하여 환수하는 방식이고, 기계 환수식은 중력에 의하여 환수된 응축수를 펌프로 보일러에 환수하는 방식이다.

환수관의 배관 방법에 의한 구분으로는 습식 환수관식과 건식 환수관식이 있으며, 습식 환수관식은 환수주관이 보일러의 수위선보다 낮게 배관하여 응축수가 환수관에 차있는 상태로 흐르는 배관법이고, 건식 환수관식은 보일러의 수위선보다 높게 배관하여 응축수를 환수 주관의 밑면에서만 흐르게 하는 배관법이다.

특징

단관 중력 환수식 증기 난방법은 증기와 응축수가 같은 파이프를 통해 흐르는 방식이며, 증기의 공급 방식에 따라 상향식과 하향식이 있으며, 상향식은 중기를 아래에서부터 위로 공급하는 방식이고, 하향식은 증기를 일단 높은 곳으로 끌어올린 다음 위에서부터 아래로 공급하는 방식이다.

단관 중력 환수식 증기난방법 장단점은 다음과 같다.

파이프 길이가 짧아진다.

피이프 지름이 굵어진다.

증기 흐름이 방해된다.

난방이 불안전 해진다.

복관 중력 환수식 증기난방법은 증기와 응축수가 각각 다른 파이프를 통해 공급, 환수되는 난방법으로서 배관 방식에 따라 상향식과 하향식이 있으며, 상향식은 지하에 설치된 보일러로부터 위로 올라가면서 차려로 증기를 공급하는 방식이고, 하향식은 증기 수직 주관을 일단 위로 배관한 다음 위에서 차례로 내려오며 증기를 공급하는 방식이다. 

기계 환수식 증기난방법은 응축수 탱크까지 중력으로 환수된 응축수를 펌프로 보일러에 환수하는 방식이며, 방열기에는 방열기 밸브의 반대편에 열동식 트랩을 장치하고, 응축수 탱크를 설치하고, 0.7~1.4kg/㎠의 압력을 낼 수 있는 펌프를 보일러 근처에 설치한다.

진공 환수식 증기난방법은 환수 파이프와 보일러 사이에 진공 펌프를 설치하며, 파이프 속의 공기와 응축수를 환수한다. 이때 파이프 속의 진공압력은 100~250mmHg 정도이며, 관 속으로 공기가 새어드는 것을 방지하여야 한다. 방열기에는 백 래시식 밸브를 사용하고 방열기의 아래 태핑에 열동식 트랩을 장치한다.

진공 환수식 증기난방법 장단점은 증기의 발생이 빠르고 배관의 지름을 적게 할 수 있고 순환 파이프의 기울기를 적게 할 수 있다. 또 방열기의 밸브로 방열량을 광범위하게 조절할 수 있고 증기의 압력을 0.2kg/㎠ 에서 수은주 200mmHg까지 조절하 수 있으며 진공 펌프에는 베큐엄 브레이커를 사용해야 한다.

배관의 시공 방법

분기관 이음은 증기 주관에서 분기관을 만들 때는 윈칙적으로 주관에 대해서 45도 이상의 각도로 주관위에 만든다. 단 수직 상향관 하부에 트랩 장치를 할 때에는 주관 아래쪽에 만들 경우도 있다. 햐향 공급관을 위에 만들 때는 분기관에 앞내림 기울기로 하고 상향 공급관을 위에 만들 경우에는 앞올림 기울기로 한다. 편심이음은 수평관에서 관의 지름을 축소할 때는 편심 이경 조인트를 사용하여 응축수가 체류하지 않도록 한다. 환수관이 보 등과 교차할 때는 증기관과 환수관이 보와 같은 장애물에 부딪치는 경우 루프형 배관을 하여 상부는 공기 하부는 응축수가 흐르도록 한다.