보일러 전열면적 계산, 복잡한 공식 없이 마스터하는 매우 쉬운 방법

보일러 전열면적 계산, 복잡한 공식 없이 마스터하는 매우 쉬운 방법

 

보일러의 성능을 결정짓는 핵심 지표인 전열면적 계산 때문에 고민이신가요? 에너지관리기능사나 산업기사를 준비하는 수험생부터 실무자까지, 누구나 바로 적용할 수 있는 보일러 전열면적 매우 쉬운 방법을 정리해 드립니다.

목차

1. 보일러 전열면적의 정의와 중요성
2. 전열면적 계산의 기본 원리
3. 보일러 종류별 전열면적 산출 방법
4. 계산 시 반드시 주의해야 할 산입 기준
5. 실전 예제를 통한 전열면적 구하기

보일러 전열면적의 정의와 중요성

보일러의 전열면적이란 실제로 열이 전달되는 면적을 의미하며, 보일러의 용량과 성능을 판단하는 척도가 됩니다.

• 정의: 보일러 내부에서 연소가스나 화염이 물과 접촉하여 열을 전달하는 금속 벽면의 면적입니다.
• 성능 지표: 전열면적이 넓을수록 동일한 시간에 더 많은 증기를 발생시키거나 온수를 만들 수 있습니다.
• 법규 적용: 보일러 설치 검사 및 에너지 관리 대상 여부를 판단할 때 전열면적 수치를 기준으로 삼습니다.
• 안전성: 전열면적 대비 증발량을 확인하여 보일러의 과부하 여부를 판단할 수 있습니다.

전열면적 계산의 기본 원리

수학적 공식에 매몰되기보다 '연소가스가 닿는 면의 넓이'라는 개념만 이해하면 계산이 매우 쉬워집니다.

• 측정 기준: 기본적으로 연소가스나 화염이 닿는 면 중 한쪽 면만을 계산에 넣습니다.
• 단위: 일반적으로 (제곱미터) 단위를 사용합니다.
• 형상별 계산:
• 평면: 가로 x 세로
• 원통형(관): (3.14) x 직경 x 길이

• 합산 방식: 보일러 내부의 각 부위별 면적을 각각 구한 뒤 모두 더하면 전체 전열면적이 나옵니다.

보일러 종류별 전열면적 산출 방법

보일러의 구조에 따라 전열면적으로 인정되는 범위가 다르므로 이를 구분하는 것이 핵심입니다.

• 원통형 보일러 (노통 보일러)
• 노통의 전주(둘레)와 길이의 곱으로 계산합니다.
• 연소 가스가 통과하는 연관의 내경 면적을 합산합니다.
• 경판(끝부분) 중 가스가 닿는 부위의 면적을 더하되, 관 구멍 면적은 제외합니다.

• 수관식 보일러
• 수관의 외경을 기준으로 노출된 전 둘레 면적을 계산합니다.
• 드럼(Drum) 중 연소가스에 노출된 하부 면적을 포함합니다.
• 수관을 연결하는 헤더(Header)의 노출 면적도 산입합니다.

• 주철제 보일러
• 각 섹션(Section)의 표면적 중 가스가 직접 닿는 면적을 계산합니다.
• 제조사에서 제공하는 규격표상의 전열면적을 주로 활용합니다.

계산 시 반드시 주의해야 할 산입 기준

모든 면적을 다 더하는 것이 아니라, 특정 기준에 따라 제외되는 부분이 있습니다. 이 규칙을 아는 것이 보일러 전열면적 매우 쉬운 방법의 핵심입니다.

• 내경 vs 외경 기준
• 화염이 관의 안쪽을 지나가면(연관식): 내경 기준 계산
• 화염이 관의 바깥쪽을 지나가면(수관식): 외경 기준 계산

• 제외되는 부분
• 내화물(벽돌 등)로 덮여 있어 가스가 직접 닿지 않는 면은 제외합니다.
• 연관 보일러에서 연관이 박혀 있는 관판의 구멍 면적은 뺍니다.
• 증기부와 닿아 있는 면적은 전열면적으로 보지 않습니다.

• 핀(Fin) 부착 관
• 방열핀이 달린 경우, 핀 면적에 일정한 계수를 곱하여 유효 면적을 산출합니다.

실전 예제를 통한 전열면적 구하기

가장 흔히 출제되거나 실무에서 쓰이는 연관 보일러를 예로 들어 계산해 보겠습니다.

• 조건 설정
• 노통 직경 1m, 길이 5m
• 연관 내경 0.05m, 길이 5m, 개수 50개

• 1단계: 노통 면적 계산
• 계산식:

• 2단계: 연관 면적 계산
• 단일 연관 면적:
• 전체 연관 면적:

• 3단계: 총합 구하기
• 합계:

• 최종 확인
• 여기에 관판 면적 등 세부 요소를 추가하면 최종적인 전열면적이 완성됩니다.

보일러 전열면적 계산은 원리만 알면 복잡한 암기가 필요 없습니다. 가스가 어디를 지나는지, 그 통로의 면적이 얼마인지만 파악하면 누구나 쉽게 결과값을 도출할 수 있습니다. 위에서 설명한 구조별 특징과 내경/외경 적용 기준만 명확히 숙지하시기 바랍니다.