■ 41.1: 개스 사용 히터 가동: Gas Fired Furnace Operation Overview:
개스사용 난방 시스템의 경우, 개스배관을 통하여 낮은 개스압력을 사용하여 연소를 하며, 주로 저압개스밸브를 통하여 제어되며, 주로 감압변 (* Pressure Regulator Valve // Pressure Reducer Valve )을 통하여 (* 4.0인치 w.c //Manometer pressure. )로 변형되여 , 버너를 통하여 , 지정된 온도를 유지하려고 합니다.
(* w.c: water column. 대기압력에 대한 물의 높이. 낮은 압력을 표시할때 사용. 1.0 psig. = 2.45 ' .
주로 개스연료 압력 표시는 국제규격으로 w.c: Water column로 표시하여 사용. )
■ 41.2: 연소: Combustion.
연소란 개스와 공기//산소의 융합으로 연소하면서 열과 빛을 생성하며, 주로 자연산 (* natural gas ), 액화 개스 (* Liquefied petroleum// LPG. ), 및 오일을 연료로 예로 들수 있읍니다.
완전 연소의 구성: Formula for stoichiometric combustion.
CH4. + 2O2. = CO2. + 2 H2O. + energy.
CH4. = methane.
O2. = Oxygen.
CO2. = carbon dioxide
H2O. = water.
■ 주로 산소가 2, 연료가 1이란 비율로 섞여서 연소하는 과정에 이산화 탄소 (* carbon dioxide ), 물, 및 필요한 에너지 생성을 연소과정에서 중요시 합니다.
■ 41.2.1: 열: Heat.
연료가 필요한 산소공급과 필요한 점화//ignition을 하기 위한 열을 Ignition Temperature (* 점화열 ?)이라 부르며, 자연산 개스를 점화하려면 약 1100°F ~ 1200°F. // 593° C ~ 649°C, 액화개스 (* LPG. )점화온도는 920°F ~ 1020°F가 필요하게 됩니다.
일단 개스에 점화과정이 이루어 지면, 점화온도확인후 계속하여 연소과정을 걸쳐 필요한 열과 빛을 제공하게 됩니다.
■ Primary Air : 개스 난방 시에, 점화시에 필요한 공기를 이야기하며, 충분한 공기공급을 중요시 하며, 점화후에 계속하여 공기공급을 하여야 하는 경우를 Secondary Air라 하며, 두가지 공기 공급사항을 합하여 Combustion Air: 점화를 위한 공기라 부르기도 합니다.
■ 41.2.3: 연료: Fuel.
Carbon Monoxide : 일산화 탄소.
개스 연소시에 부수적으로 생기는 일산화 탄소는 무색,무취, 높은 독성을 가지며, 개스난방 가동시 반듯이 일산화탄소 여부를 검증하도록 하여야 합니다.
■ Natural Gas: 자연개스.
열용량 : 1000 Btu/ cu.ft ~ 1100 Btu/cu.ft.
필요 연소 공기 비율: 1.0 cu.ft 연료에 공기비율은 10 ft/cu.ft, 충분한 공기비율은 15 cu/ft
■ LPG gas: Liquefied Propane /petroleum.
프로판 개스 기화점 : --44° F// --42° C.
열용량: 2500 Btu/cu.ft.
연소비율 : 24 cu/ft 공기 // 1.0 cu/ft. LPG Gas. // 35 cu/ft Air // 50% excess air.
(* 위에 두가지 개스 열용량은 미주 공조 일급시험 문제로 자주 출제되기도 합니다. )
■ 41.2.4: 연소효율. : Combustion Efficiency.
연소효율 측정에는,
● 이산화 탄소 량.
● 산소공급 량.
● 일산화 탄소 량.
● 연도 온도.
등을 측정하여 ,
● 완전연소: Ultimate carbon dioxide content:
필요 이산화 탄소의 부피 량과 필요한 산소 공급 량이 적합하게 공급되여 연소 되는것을 이야기 하며,
자연개스의 경우 11.9%, LPG 개스의 경우 13.9%의 이산화탄소 함유를 이야기하며,
연소의 경우;
자연개스의 경우: CO2; 7.6%. O2; 6~ 9%// 7.5%. CO; 50 ppm less.
LPG 개스의 경우: CO2; 8.9%. O2; 6~9% // 7.5% CO; 50 ppm less.
■ 개스 압력: Gas Pressure.
최근의 콘덴싱 보일러의 경우, 개스압력에 민감하게 작동하기에 수시로 보급 개스 압력을 제품이 요구하는 압력에 맞는지 정기적으로 검증하여야 하기도 합니다. 특히 인버터 형식으로 가변성 점화및 연소량 변경으로 자연개스 3.5" w.c, 혹은 LPG 10.5" w.c 유지를 확인하여야 합니다.
(* w.c// water column: Manometer 라 부르기도 하며, 현장 공구로 반듯이 준비가 되여 있어야 합니다 )
■ 연도 온도 : Stack Temperature
연도온도란 연소시의 온도와 실제 연료와 공기의 혼합으로의 실제 연소 온도;
Flue gas temperature -- Combustion Air temperature. = Stack Temperature.
연소시의 실내온도//실제 공급온도.
연도온도: 연소시의 온도 -- 실내온도.
연도온도는 연소효율과도 직결되여, 여분의 공기가 많을수록 연도온도 증가, 동시에 효율 감소.
연도온도증가는 동시에 불완전 연소율 증가를 이야기하며, 공해현상//미세먼지 생성과 연계되기도 합니다.
적당한 연도의 온도는 일반 개스 난방시에는 325~ 500°F // 163~ 260°C.
콘덴싱 난방시의 연도온도는 140°F// 60° C를 넘어서는 효율을 얻기 힘들겟지요.
(* 최근 일반 가정용 콘덴싱 개스 히터의 연도 온도는 120도화씨를 넘지 않도록 하기로 합니다. )
■ 41.3: 개스 밸브: Gas Valve.
■ 개스 밸브에는 사용용도에 따라, 전동변 사용// Solenoid Valve, , 혹은 잠금밸브, 두개이상의 전동변, 감압변, 가변성 수동/자동밸브, 안전변//수동복귀 개스밸브를 복합자동 개스 밸브라 부르기도 합니다.
(* Combination Gas Valve: 최근에는 인버터 기술 발전으로 필요시 개스의 량을 자동으로도 조절하기에 자세한 내용을 제품설명서, 혹은 현장 연수 교육으로 알수 있어야 합니다. )
41.4: 개스버너: Gas Burners.
개스버너란 개스와 일차적인 공기 공급 (* Primary Air. )으로 불이 붙어 열교환기에 열전도를 하는 곳을 이야기하며, Manifold 란 필요숫자의 버너가 설치및 나뉘여 있는 경우, 필요숫자에 따른 개스공급 압력 조절 고정 밸브 (* spud. )에 따라 공급및 점화가 이루어지며 이차적인 공기공급으로 불꽃을 이루어 연소하도록 하는 작동 파트를 버너라 부르기도 하며,
● Atmospheric Gas Burner:
개스버너 점화시의 연소작용에 따른 압력의 편차로 점화하는 버너.
● Power Burners:
개스 버너 점화시에 열효율 증가를 위하여 모타를 사용하여 일차,이차 공기 공급을 펜을 사용하여 점화및 연소하려는 버너를 이야기하며, 주로 상업용 버너 및 고효율 가정용 개스 히타에 많이 사용 하기로 합니다.
■ 41.5: 점화 시스템: Ignition Systems.
● Standing pilot ignition.
점화 불꽃이 항상 붙어 있는 경우, 센서 (* Thermocouple. )에 의하여 점화여부를 결정하며, 안전가동을 중점으로 합니다.
● Intermittent pilot ignition.
필요시에만 점화불꽃이 가동한후, 센서에 의하여 감지된후 (* 2~ 3초. ), 개스밸브가 열리는 경우.
● Direct spark ignition. (* DSI )
점화불꽃이 점화되는 동시에 메인 버너가 열리면서 점화/연소가 가동되어야 하며, 제품에따른 센서감지에 차이를 보이기도 하기에 제퓸설명서 참조, 혹은 연수교육을 필수로 합니다.
(* 미주의 경우, 설치회사와 제품회사에서 계약조건에 따라, 설치사항 설명, 관리 수리 요령및 부품설명을 하여 주기도 합니다. 주로 8시간 현장 교육을 통해 실시하기로 합니다. )
@ Thermal detection system. : 열감지 시스템.
@ Flames rectification (* rectifier. ): 불꽃 감지 시그널 전환 시스템.
@ Flames rod (* flame sensor. ): 불꽃 감지 막대기. (* 센서부분과 전달부분의 절연체 부분 중요. )
● Hot surface ignition. (* HSI )
최근 많이 사용하는 점화불꽃 센서로, 제품회사 요구 전류 (* 6.9 amps ???? // 옵션사항. )통과시에 개스밸브가 가동하는 시스템으로 24볼트용과 120볼트 사용 (* 미주의 경우. )이 있기에 반듯이 재확인 사용할수 있어야 합니다.
■■■ 아세요 ?
● 냉매회수는 공조인의 의무사항입니다.
● 냉매취급자격증 소유는 공조인의 의무사항입니다.
● 냉매회수 관련 교육및 훈련은 공조인의 의무사항입니다.
● 냉매회수 관련 안전 작업은 공조인의 의무사항입니다.
● 냉매회수 관련 변경사항이나 새로운 규제에 대한 공부는 여러분들의 의무사항이기도 합니다.
● 질문 있으세요 ? 댓글형식으로 올려주시면 성의껏 답변드리겠습니다. 여러분들의 질문을
환영합니다.
■ 41.6: 개스난방 제어: Furnace Control.
주로 가정용의 경우, 미주를 위주로 120볼트 전압에 24볼트 콘트롤, 상업용의 겨우에도 콘트롤에 첫번째 제어는 120볼트를 시작으로 24볼트 직류및 병렬 전압을 필요시 혼합하여 사용하기도 하며, 최근에는 AI, IoT기술접목으로 많은 옵션사항을 안전을 바탕으로 제어하려고 하기도 합니다.
(* 마치 서울 출장가서, 집안의 냉난방 관리, 혹은 직장 대학 14개 건물의 가동사항을 수시로 스마트폰을 이용해 관리및 가동여부를 결정하기도 합니다. 보조기사의 경우 Siemens 시스템 사용. )
■ 41.6.1: 점화 모듈: Ignition Control Module.
최근에 기술의 발전으로 점화 기술과 센서및 안전 관리 향상으로 다음과 같은 과정을 거치면서 안전을 화보하기도 합니다.
● Pre-purging: 예비 환기/퍼징.
● Inter-purging: 중간 환기 /퍼징.
● Post-purging: 후기 퍼징/환기.
● Pilot valve operation.: 점화 밸브 열림.
● Soft Lock-out.: 안전 잠김 // 자동복귀.
(* 첫번째 점화 실패시 허용된 2차 점화 시간후, 재점화 시도할때의 시간: 3초 (?))
● Hard Lock-out: 안전 잠김 // 수동복귀.
(* 허용된 재점화 3차시에 실패시 안전을 위한 퍼징후 완전히 가동시도 중지. )
● Shut-off: 안전 잠김 // 수동복귀.
● Trial for ignition time (* TFI )허용된 점화시간.
■■ 점화시 사용 언어.
● GV, MV, V1----- main gas valve: 메인 개스 밸브.개스 잠금 밸브.
● PV -- pilot valve. (* 점화 밸브. )
● MV/PV -- combination valve. (* 메인/점화 콤보 밸브. )
● GND, BRN GND, GND Burner. -- 버너 접지 접점.
● 24 V GND: 고정 접지 24 볼트. (* unswitched leg of the secondary transformer. )
● 24 V. : 24 볼트. (* switched leg of the secondary transformer. )
● TH, TH-W -- 실내온도 난방 시그널.
● SENSE // REMOTE SENSE -- 불꽃센서.
● SPARK //IGNITION COIL. -- 점화 신호 복합.
● FS: 불꽃센서.
● IGN: 점화장치. (* hot-surface, spark, etc. )
● P1: 환기뎀퍼 제어.
● PSW: 압력스윗치.
● IND: 연소 모터 (* induced fan motor. )
■ 41.6.2: 안전 스윗치: Safety Switch.
● High Limit Switch: 고온 안전 스윗치.
● Flame roll out Switch: 불꽃 역류 센서 안전 스윗치. (* 화재방지 차원 수동 복귀 스윗치. )
● Combustion Blower Switch: 점화 환기 안전 수동 복귀 스윗치.
(* 연소공기 공급 모터 가동 확인 스윗치로 여러 모양을 설치 사용하기에 도면 검증 재확인 필수. )
(* 주로 난방하려는 신호후 10초내에 점화. )
● Number of ignition attempts (* 허용된 점화 시도: 3번. )
■ 41.7: 개스 난방 효율: Gas Furnace Efficiency.
AFUE: Annual Fuel Utilization Efficiency: 년간 연료사용 효율.
연료효율 83%를 기준으로 점화 연소중 미만일 경우 수분생성이 없으며, 83%이상의 경우 수분생성으로 콘덴싱 히타 사용을 요구하기도 합니다.
■ 41.8: 개스난방 연도// 환기. : Gas Furnace Venting Categories.
Category I: 연소 온도 140° F // 60° C 이상, 수분이 없다라고 할경우, 가정용 난방.
(* Negative Pressure venting. )
Category II: Negative Pressure.
Category III : Positive Pressure.
Category IV: Positive , condensing furnace.
■ 41.9: Gas-fired Radiant Heat: 복사열 히터.
개스히터중 복사열 사용 세라믹 히터, 700° F ~ 1600 °F. // 371° C ~ 871°C열사용 복사열 히터 사용 가능.
(* 복사열사용 히타는 주로 천정이 넓고, 높은 창고나 자동차 수리업소에 많이 사용하기도 합니다. )
■ 41.10: 개스 배관: Gas Pioing Installation .
● 강철배관.
● 스텐 배관.
● 구리/구리연관.
● 알루미니움.
● 프라스틱.
(* 주의 사항: 주철배관 사용할수 없고, 강철배관도 녹슬음, 부서지는 방지처리 필수. 알루미니움도 근처에 녹슬음 사항이 없는 장소에서만 사용가능. 프라스틱 배관에도 압력과 무게를 견딜수 있다는 인증제품만 사용 가능//노란색 표시. )
(* 배관설치시 이물질 제거및 수분제거 장치 (* drip-leg// 6인치 길이. )))설치 의무// 검증대상. )
(* 설치후 압력 테스트 1.5배, 질소, 공기, 이산화탄소를 사용할수 있으나 산소는 폭발위험으로 사용금지. )
41.10.2: 열교환기 관리: Heat Exchanger Service.
열교환기는 매 시즌마다 사용하기전, 누설, 녹슬음, 찢어짐, 막힘 등을 미리 검증하여 문제가 없도록 합니다.
(* 제품을 분해하여 지난 시즌사용시 누설, 습기로 인한 녹슬음, 개스킷 손실등을 세심히 관찰 수리, 교체 하도록 합니다. )
■ 개스히터 관리: Gas Furnace Maintenance.
● 실외 공기 입구 청결및 방해물 없애기.
● 버너 청결 녹슬음, 먼지, 습기 청소.
● 개스 배관 청결, 누설, 먼지, 습기, 연결부분 재검증.
● 열교환기, 버너, 부수적인 페널 점검, 청소.
● 버너 주변 청결여부, 관련 공기 공급 여부, 청소.
● 환기 모터 가동여부, 개스킷 손실여부 , 교체 및 청소.
● 공기환기 덕트 손실여부, 누설수리.
● 히타 가동중 정상가동여부 재점검.
● 연도온도 측정및 효율측정 , 수리 교체.
● 소음, 진동 여부.
● 악취여부.
● 수분 생성여부 (* 녹슬음. )
● 고온 손실여부.
● 실내 소비자 호흡기 질환 여부및 후속조치.
■ 개스히터 관리및 수리할때 필요한 공구.
● 디지털 마노미터.
● 멀티 미터.
● 온도계.
● 배관 청소기.
● 검사용 거울.
● 연소 효율 검증기.
■ 개스히터 기본 관리.
● 전선 접점, 청결, 접점 재검증.
● 필요전압, 전류 재측정.
● 필요안전 전기 스윗치 가동여부 재점검.
● 필요한 도어, 카버 안전 유무 재점검.
● 점화 불꽃 가동여부 점검.
● 필타 교체 여부 재점검.
● 벨트가동 모타 교체 여부 재검증및 교체.
● 각부분 먼지 여부 및 청소 재검증.
● 개스 히터 가동및 작동여부 검증.
● 개스히터 가동시 점화불꽃 여부및 연소 검증.
● 모타 가동여부및 소음 진동 재점검.
● 개스히터 가동 최소 10분후 , 실내 공급 온도 점검.
● 실내온도조절로 개스히터 가동및 중지여부 점검.
● 가동중지시에 연소및 점화 소멸여부 재점검.
● 연도개스 점검및 일산화 탄소 생성 여부 검증 , 기록.
■ 점화 문젯점 : Ignition Systems Troubleshooting.
● 점화 방법:
@ 항상 점화불꽃이 켜있는 경우: Standing Pilots.
@ 필요시 점화: Intermittent Direct Spark Ignition.
@ 핫서피스: Hot Surface.
● 연소 방법:
@ 개스 압력.
@ 연소공기 공급.
@ 연도 청결및 열림 여부.
@ 연소 불꽃 역류, 소음, 흔들림, 불완전 연소 여부 .
● 개스 연소 불꽃 색갈 구분.
@ 노란색: yellow flame:
1. 연소공기 부족: lack of primary air.
@ 불꽃 소음 : popping flame.
1. 개스 압력 검증.
@ 불꽃 움직임: floating flame.
1.. 개스압력, 버너 청결여부, 연소공기 배기 여부.
@ 불꽃 역류: flame roll-out
1. 불꽃역류시 화재위험.
2. 연도 막힘.
3. 연도통로 불량.
4. 연소공기 보급 여부.
5. 연소불꽃 통제불능//개스압력 점검.
■ 41. 10.5: Venting System Installation.
● 연소배기 부분 설치는 관련기관 설치 허가를 필수로 하며, 일급공조 면허 소지자의 감독 아래 설치 관리 되어야 합니다.
연도/연통 구분: 사용배기 온도. 500°~ 600°F// 260~ 320°C에 따라 ,
Class A: 벽돌 연도.
Class. B. : 이중 벽 메탈.
PVC// CPVC.
■ Draft regulator : 연소공기 조절기.
연소공기 조절기는 히타가동시 필요공기 흡입량을 조절하기 위한 장치로 온도감지, 전기장치, 기압센서등으로 설치 사용하기도 합니다.
■■■ Review Questions :
1. All fuels contain hydrogen, and _________ atoms.
히팅연료에는 수소및 ______ 가 섞여있나요 .
a. carbon.
b. helium.
c. oxygen.
d. silicon.
2. A fuel- air mixture in which there is not enough fuel for combustion is. ________.
a. energy efficient.
b. lean.
c. rich.
d. stoichiometric.
3. If a flame tip is yellow, it is sign of __________.
a. closed gas valve.
b. excess of primary air.
c. ignition lock out.
d. lack of primary air.
■■■ 아세요 ?
● 냉매회수는 공조인의 의무사항입니다.
● 냉매취급자격증 소유는 공조인의 의무사항입니다.
● 냉매회수 관련 교육및 훈련은 공조인의 의무사항입니다.
● 냉매회수 관련 안전 작업은 공조인의 의무사항입니다.
● 냉매회수 관련 변경사항이나 새로운 규제에 대한 공부는 여러분들의 의무사항이기도 합니다.
■■■ 아세요 ?
● 올려드리는 교재는 미주 모던냉동 교과서 개정판 20편과 국제공조 2006년도 교재를 중심으로 번역하여 올려드립니다.
● 번역하여 올리는중 질문있으시면 댓글형식으로 올려주시면 성의껏 답변드리겠습니다.
● Covid-19 바이러스 감염 사태로 해외 기술교류는 당분간 불가능하리라 사료되여 e-class education 사항으로 계속할 예정입니다.
● EPA 관련 냉매취급 자격증 시험 및 세미나는 감독기관의 허가일까지 연기상태에 있음을 알려드립니다.