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Ⅰ. 공조용 보일러의 상황

보일러가 공조용(주로 난방용)으로서 사용된후로 긴 역사를 갖고 있으나 최근의 공조 방식으로서는 1대로서 냉난방이 가능한 히트펌프나, 또는 전기수급의 문제점 및 탈 프레온 냉매를 사용하는 흡수식냉온수기가 주류를 이루고 있어 불행하게도 보일러는 급탕이나 보조난방 또는 목욕탕 등 위생분야의 주력 상품으로 자리바꿈을 하고 있으며 공조분야에서는 보조기기로서의 위치로 변해가고 있다는 것을 느끼게 한다.

그러나, 흡수식냉온수기 등을 사용하는 난방에서는 온수온도가 보편적으로 70℃ 이하이고 입출구 온도차 또한 5℃ 정도여서 온도차를 크게 할수 없으므로 대유량의 온수를 순환시켜야하며, 보일러를 사용한 경우에 비해 라디에터, 순환펌프도 2∼3배 큰 것으로 사용해야 하고 배관경도 대구경이 되므로 이니셜코스트 및 운전비용이 상대적으로 증가하는 것은 사실이다.

동절기의 산간 지방이나 혹한 지방에서는 흡수식 냉온수기로서는 온수온도가 낮아서 난방의 경우는 별도의 온수 보일러를 사용하는 예가 많다.

또한, 공조에서 습도 콘트롤시에는 증기를 사용하는 수가 많다. 이 증기 열원으로서 증기보일러가 사용되고 있다. 가습전용의 소형 증기보일러를 사용하는 것도 있지만, 대게 주방 및 세척용으로 설치한 증기보일러에서 분기하는 경우가 많다.

이처럼 온수보일러, 증기보일러 용도에 따라서 흡수식냉온수기 등에서는 해결할 수 없는 분야에서 향후 나름대로의 역할이 기대된다.

Ⅱ. 공조용 보일러의 종류

공조용으로 사용되는 보일러(온수,증기)는 에너지 절약 및 인건비 절감 등의 요구에 따라 운전관리자 관계 법규(에너지이용합리화법,액화석유관계법 등 )의 규정에 의한 유자격자가 아닌 즉 누구라도 운전이 가능한 보일러가 최근에는 주류를 이루고 있는 추세이다.

Ⅲ. 최근의 공조용 보일러

가. 온수 보일러

난방전용으로 온수보일러를 사용하는 것은 해마다 줄고 있고, 흡수식냉온수기 등 냉난방기와 병설하여 급탕용, 순환 가온용으로 사용하고 있는 한편 난방시의 스페어용에 사용되어지는 경우가 늘고 있다. 이 때문에 설치 조건이나 취급 방법이 흡수식냉온수기 등과 같은 것이 요구되어직 있다.

① 자격 없이 누구라도 운전이 가능할 것.

② 사용 압력이 제한을 받지 않을 것(순환계통)

③ 옥상, 지하 등 어디에도 설치가능할 것.

④ 80℃정도의 온수를 얻을수 있을 것.

⑤ 난방용뿐아니라 1대로써 급탕,난방등 복수회로를 꾸밀수 있을 것.

⑥ 흡수식냉온수기와 동등한 내구성(수명)을 갖을 것.

등으로 볼수 있다.이들 조건에 합치하는 온수보일러가 진공보일러나 무압식보일러이며 ,향후 주류를 이룰 것으로 기대된다. 종래의 온수보일러는 저가격에 취급자격이 필요없는 용량쪽이 향후 제품이 나아갈 방향이라 생각된다.

나. 증기보일러

증기보일러의 분야에서도 온수보일러와 같은 흐름으로 일반 공조용으로서는 그다지 큰 용량이 필요치 않게 되고, 취급 자격이 필요하지 않은 소형 관류보일러 등이 주류를 이루고 있다.

공장 등에서는 생산용이나 복리후생면에서 하절기의 잉여증기의 유효한 활용을 위해 또는 전기 사용을 억제 할 수단으로 증기식 흡수식냉온수기가 많이 사용되고 대형의 노통보일러나 수관식 보일러의 새로운수요는 증가하지 않으리라 생각된다.

Ⅳ. 보일러 구조. 원리

가. 온수 보일러

일반적으로 온수보일러에는 진공식 보일러, 무압식 보일러, 종래의 온수 보일러 3종류가 있다.

1. 진공식 보일러

진공식 보일러는 [그림 1]에 나타낸 것과 같이 밀폐 구조의 본체 내에 연소실을 넣고 열매수를 봉입하여 상부의 감압 증기실에 열교환기가 설치 되어 있다. 감압 증기실은 초기에 공기로서 가득차 있으나 버-너로 열매수를 90℃ 정도까지 가온하면서 추기 펌프로배기하게 되면 감압증기실의 공기도 열매수의 용존공기도 동시에 기외로 배출되어 본체내에는 같은 온도의 열매수(포화수)와 수증기(포화증기)만 남게 된다.

버-너로 열매수를 가열하여 소정의 설정온도(최고 90℃)에 되도록 연소제어 하며 이때 감압증기실에 설치한 열교환기내로 난방용이나 급탕용에 사용할 물을 통과시키게 되면 수증기의 응축전열에 의해 열을 열교환기내의 물에 전달하여 간접적으로 온수를 얻을 수가 있다.

이때 본체내 압력은 100℃ 이하의 포화증기 압력을 나타내므로 압력계의 지시는 대기압 이하의 진공측을 나타내는 것이 되며, 이 때문에 진공식 보일러라고 불리우고 있다.

진공식보일러가 관계법규 적용을 받지 받지 않는 것은 본체내가 대기압 이하이며 비등점인 100℃를 넘지 않게 되기 때문이다.

2. 무압식 보일러

무압식보일러는 메이커에 따라 다른 구조를 하고 있지만 어느 쪽이던 [그림 2]에 나타낸 것처럼 관체의 일부를 대기에 개방하여 대기압 이상의 압력이 걸리지 않는 구조로 되어 있다. 관체 내는 100℃를 넘을 위험이 없으므로 무압식보일러도 진공식보일러와 마찬가지로 관계법규의 적용을 받지않는다.

열교환기의 원리는 관체를 열매수로서 가득 채우고 열매수를 버-너로 가온하여 약 90℃ 정도의 온수를 만들어 별도로 설치한 열교환으로서 온수를 생산하는 것이다.(진공식보일러와 동일하게 간접 열교환 방식이다.)

진공식 보일러와 다른점은 다음과 같다.

①대기에 개방되어 있으므로 증기가 대기중으로 빠져나간 만큼 열매수를 보급 하여야 한다. 수위검출기나 보급장치가 필요하다.

②물과 물의 열교환이므로 열교화 능력을 높이기 위해 강제 순환펌프가 필요하다.

③신선한 보급수가 관내로 유입되기 때문에 부식 발생이 용이하다.

3. 온수 보일러

종래의 온수보일러의 구조는 무압식 보일러와 거의 비슷하나 관체가 대기중에 개방되어 있지 않는 구조로 되어 있기 때문에 100℃를 넘을 위험이 있다. 이 때문에 사용압력 및 전열 면적에 따라 관계법규를 적용받게 되는 것이다.

열교환 방법은 진공식보일러나 무압식보일러와 달리 열매수를 버너로 직접 가열하여 열매수 그 상태를 난방에 이용한다.

나. 증기 보일러

증기 보일러에는 재질별로 강제와 주철제, 구조별로 관류보일러, 노통보일러, 수관보일러로 분류되어지나 여기서는 관류보일러를 중심으로 설명하기로 한다.

1.관류 보일러

관류보일러에는 다관식과 단관식이 있으나 최근에는 소형 관류보일러라고 하면 거의가 다관 관류식을 가르키는 것으로 되어 있다. 다관관류형 보일러의 관체는 상,하 헤-더와 헤-더를 연결하는 여러개의 수관에 의해 구성되어 있다.

연화처리 되어진 급수는 급수펌프로 본체 하부의 헤-더로 들어가 수관내를 상승하는 도중에 버너로 가열되어 비등 증발하여 상부 헤-더를 지나 가스 분리기로 향한다. 여기서증기중에 포함 되어있는 수분을 분리하여 건조증기 99% 이상의 양질 증기로서 부하측에 공급하게 된다.

Ⅴ. 운전관리와 보수

공조용 보일러로서 온수 보일러나 증기 보일러는 용도에 따라 유자격자를 필요로 하는 대형과 취급자격이 필요없는 소형 등 여러 가지 종류가 있다.

그러나 일상의 운전관리나 보수에 대해서는 기본적으로 같으리라 생각되어 여기서는 주로 운전관리자가 최소로 실시하여야 하는 운전관리 방법을 나타냈다.

가. 진공식 보일러 및 무압식 보일러

1. 일상의 운전관리

매일 운전하면서 점검해야 할 항목은 취급설명서(사용설명서)에 기재되어 있는 것을 확실하게 시행하는 것이지만 취급의 기본은 "평상시와 비교해서무엇인가 달라진 것은 없는가"라는 의식을 갖고 운전하는 것이다.

지금까지의 아프터서비스 경험에 따라 고장의 원인은 보일러 본체측과 또는 본체측이 정상이라도 예를 들면 펌프의 차단기가 내려져 있어 난방이 되지 않거나, 시스템 쪽의 문제 등 대개 2가지로 분류되어 진다.

다음은 고장을 미연에 방지하는 운전을 하기 위해 일상의 운전 관리시 주의해야 할 점을 열거 하였다.

① 연료는 문제 없는가?

* 유류용의 경우 서비스 탱크의 유면은 정상인가?

* LP 가스의 경우 붐베의 잔량은 충분한가?

② 연료용 공기는 충분한가?

* 기계환기의 경우 급배기용 송풍기는 정상으로 동작하는가?

*자연 급기의 경우 겔러리 앞에 물건이 있거나 휠타가 막혀 있지는 않은가?

* 착화상태는 평상시와 같은가?

*온수의 입출구 온도는 평상시와 같은가?

* 보일러의 압력계나 온수배관의 압력계의 눈금은 평상시와 비교해서 다른점은 없는가?

* 이상한 소리나 냄새는 없는가?

* 기름이나 가스의 누설은 없는가?

2.고장발생시 대처

고장 발생시의 현상으로서 보일러 제어반에 어떤 이상표시로 정지되어 있는 경우와 별다른 이상표시로 정지되어 있는 경우와 별다른 이상표시가 없는데도 난방이 되지 않는2가지의 경우로 대별된다. 누구라도 다음의 항목을 확인한후에 대상 업체(제조원 또는 판매원,서비스 전담회사)에 점검을 의뢰하게 된다면 보다 빠른 대처가 될 것이다.

① 사용처의 주소, 전화번호

② 형식과 제품의 모델번호

③ 사용연료의 종류

④ 고장의 내용

* 발생한 고장은 갑자기 나타난 것인지 또는 지금까지 점진적으로 진행되어 나타난 것인 지

* 제어반에 이상표시(램프)가 나타나 있는가 이상표시가 있는 경우 그 이름은?

* 제어반에 이상표시(램프)가 있는 경우 리셋트를 눌렀을 경우 해제 되는가?

이상의 사항을 함께 알려주면 전화로도 처리가 가능한 경우가 많으며 출장 서비스에도 시간 단축에 많은 도움이 된다.

나. 다관관류 보일러

1. 일상 운전관리

소형 관류보일러는 진공식보일러나 무압식보일러와는 달리 조금은 지식을 갖고 있는 사람이 운전을 하는 경우가 많다.

어떤 형식의 증기보일러에서도 물을 가열하여 증기를 만드는 것은 같으므로 일상 관리의 기본은 "철저한 수처리" 라고 할 수 있으며 특히 소형 관류보일러에서는 중요하다.

① 연수의 확인과 재생용 소금의 보급

② 약품 주입 펌프의 동작 확인과 소정량의 주입

③ 정기적인 블로우

상기의 3가지 항목을 확실하게 이행한다면 트러블의 대부분은 방지 할 수 있다.

소형 관류보일러도 마이콤제어가 주류를 이루고 있으며 상기의 수처리 점검 항목 이외 일상 운전 관리는 진공식 보일러 등과 큰 차이가 없다.

3. 보수계약

보일러의 적용을 받지않는 진공식 보일러와 소형 관류보일러 등은 법적인 점검이 의무화 되어 있지는 않으나 고장 발생이 많은 연소계통이나 제어 관계는 일반 보일러와 같다. 트러블이 작다고는 하지만 전혀 없는 것은 아니며, 특히 운전관리자가 특별한 지식을 갖고 있지 않은 경우가 대부분이므로 제조회사 또는 서비스 전문회사와 보수 계약을 맺고 보다 효율적인 운전 관리를 하는 것이 바람직 하다.

4. 일반 보일러의 보수 관리

법에 의해 보일러에 해당되는 일반 보일러는 "에너지 이용화법" "액화석유가스의 안전 및 사업관리법 동시행령 및 시행규칙" "도시가스 사업법 및 동시행령" 등에 의해 점검항목 및 점검방법,법정 성능검사 등이 의무화 되어 있으므로 이에 따라 시행하게 되므로큰 문제는 없으리라 본다. 일반 보일러 운전시 작성하고 있는 "보일러 운전일지" 나 점검 기록등은 취급자격이 불필요한 보일러서도 고장의 방지 및 고장 발생시 조치에도 신속하게 다처할 수 있으므로 실시하는 것이 바람직하다.

여기서는 일상 운전 감시항목 및 운전 전에서 종료 후까지 실시하여야 할 내용을 재인식하는 것이 보수 관리의 정도라고 말할 수 있는 것이다.

① 일상 감시항목(강제 및 주철제 보일러)

항 목	주 기
보일러 증기압의 온수 온도	2시간 1회
보일러 및 급탕 탱크 수위	"
급수 온도, 압력 및 유량	"
순환펌프의 토출 및 흡입 랍력	"
연료의 온도, 압력 및 유량	"
연소 공기 온도 및 노내압 배기가스 온도	"
배기가스 분석 (C0, CO₂ , 매연도)	"
날씨, 보일러실 온도 외기온도, 기압	"

② 일상 점검 내용(강제 및 주철제 보일러)

점검시기	점검 항목	점 검 요 령	비고
기동전	압력계 및 온도계	1.지침계 바늘의 흔들림 2.유리 및 문자판의 오염 및 손상
	수면계 및 연결배관 수위검출용연결배관	1.콕크,밸브의 개,폐 상태 2.수면계,저수위차단장치 및 수면제어장치의 기능
	보일러수위	수면계의 수위가 안전수위 이상의 위치 여부
	연료 및 급수계통	1.밸브의 개,폐상태 2.배관접속부의 물 또는 연료의 누설여부
	버-너	1.연료분사 노즐의 연료 누설 2.화구주위의 미연분의 부착 3.버너의 부착상태
	보일러 연소실	내화재의 떨어짐이나 카본의 부착
	연도댐퍼	댐퍼의 개,폐상태 및 고정상태
	보일러실 환기	급배기팬의 기능상태
	블로우작업(강제보일러에 한함)	1.보일러 물의 농축상태에 따라서 블로우작업 실시 2.블로우 종료후 블로우밸브의 잠근상태에서 이상이 없고 밸브 및 배관에서의 누설
	급수연화장치(강제보일러에 한함)	1.장치 출구 물의 경도 2.재생용 식염의 보유량
	연료	1.기름보일러: 연료탱크의 보유량 2.가스보일러:1차측 가스압력상태 3.파이롯드 버너를 부속하는 보일러:점화용 열원상태
	급수탱크	1.수위가 상용수위 이상 2.입구 및 출구 밸브의 개,폐
	약품주입탱크	청관제등의 약품보유량
가동시	프리퍼지동작	1.동작시간의 이상유무 2.비례제어 또는 High-Low-Off제어방식의 보일러는 프리퍼지중 공기댐퍼의 개도
	버-너	1.점화스파크 및 파이롯드 버너화염의 색깔 및 크기 2.메인버-너 점화시 역화,심한 연기의 발생, 이상연소음 및 진동
	연소안전장치	1.메인버-너 연소중에 화염검출기의 수광면을 차폐시킨 경우 곧바로 안전차단밸브를 정지시키고 버너의 불꽃이 꺼지는가의 유무 2.버-너 소염후 제어반의 경보램프 및 부저의 상태
	저수위 차단장치	버-너 연소중에 수위검출기 하부의 블로우밸브 또는 콬크를 열고 검출기내의 수위를 일시 저하시켜,안전차단장치가 작동시 버-너가 소염되는가,또한 동시에 제어반의 경보표시가 되고,저수위 표시가 점등되는가의 유무

점검시기	점검 항목	점 검 요 령	비고
가동중	수면계(강제보일러에 한함)	1.수면계의 물측,증기측 및 블로루밸브의 개폐조작시물 및 증기의 유동상태 2.2개의 수면계 지시수위의 차이
보일러 운전중	상시감시	보일러의 압력(온수보일러의 경우 온도) 및 수위 ,연소상태
	수위제어장치	급수장치 및 자동수위제어장치의 기능
	버너의 동작	보일러의 압력 또는 온도가 변화할 때 규정의 압력또는 온도에서 버너가 자동으로 작동하는지 유무
	버너의 연소량제어	비례제어 또는 High-Low-Off연소량제어를 하는 보일러에서는 보일러의 압력 또는 온도의 변화에 따라 버너가 규정의 연소량으로 제어되는지의 유무
	안전밸브,방출밸브 및 도피관	1.안전밸브의 누설 2.취부근처의 누설 3.도피관의 누설 및 동결의 위험
	연소용 공기 및 연소가스	1.덕트,챔버 등에서 연소공기의 누설 2.보일러외부 및 연도에서의 연소가스의 누설
운전종료시	1.제어반의 조작스위치에서 버-너의 연소를 정지시켜 연료차단밸브(수동)를 잠글 것 2.급수장치를 운전하여 보일러수위를 상용수위보다 조금 높은 위치에서 정지시켜 급수밸브를 잠글 것. 3.주증기밸브 또는 온수공급밸브를 잠글 것. 4.보일러 연소실 내가 어느정도 냉각되는 것을 기다려 버-너를 열고 노즐에 작은 불꽃등이 없을 것. 5.연도댐퍼를 잠글 것. 6.전원스위치를 차단할 것. 7.블로우밸브 및 배관에 누설이 없을 것. 8.연료,급수 및 증기 또는 온수의 각 계통에 누설이 없을 것. 9.보일러 주위의 손상등은 없을것.