배관이나 밸브와 같은 설비시설이 동결되는 기본원리는 무엇인가?
물은 0℃ 또는 그 이하의 온도에서 동결된다. 물이 동결온도에 도달하기 위해서는 가진 열이 없어저야 하는데 이는 열의 이동을 의미한다.

열은 온도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하는 특성을 가지므로 관 내부의 물 온도가 7℃이고 외기 온도가 -4℃ 라면 물이 가진 열은 외기로 이동한다.
이렇듯 한 장소에서 다른 장소로 열이 이동하는 현상은 자연의 법칙이다. 진리(眞理)인 것이다.

열은 에너지의 한 형태이고 열 이외에도 화학적, 전기적, 기계적 및 핵 에너지 등이 있으며, 각각은 한 형태에서 다른 형태의 에너지로 변환될 수 있다.
열의 단위는 Kcal로, 1 Kcal는 “1 Kg의 물을 1℃ 상승시키는데 필요한 열량“으로 정의 된다.  

즉,1 Kcal의 열을 빼내면 물 1Kg의 온도는 1℃ 낮아 지게 될 것 이고,  충분한 열전달이 이루어지도록 하면 물의 온도는 0℃까지 떨어져서 결국은 얼게 된다.

물의 양을 조절하면 온도의 변화에 영향을 줄 수가 있음을 일 수 있다.

물이 담긴 1 L와 2 L 짜리 용기가 있다. 

1 Kcal의 정의를 적용하면 물을 전부 기화 시키거나 얼게 하기 위해서 큰 용기는 적은 용기에 비하여 두 배의 열이 필요하다.  

자연적인 형태로써의 연못을 예로 들어보자. 

연못이란 땅이 침하되고 거기에 물이 채워진 것인데, 가장자리는 수 cm의 깊이로부터 중앙은 수십, 수백 cm의 깊이가 된다.
물이 깊은 부분은 어는 속도가 느리다. 

연못 중앙부에는 물의 양이 많고, 많은 물이 얼기 위해서는 또한 많은 열의 이동이 필요하여 동결 온도에 도달하는 시간이 길어지기 때문이다.

이러한 예들을 통하여 동결의 핵심은

『존재하는 물의 양과 물로부터 발생하는 열손실율』임을 알 수 있고, 동결에 소요되는 시간을 계산할 수 있다.

열손실이 일어날 수 있은 주요 요인은 ①관내 물의 온도와 외부 기온의 차, ②배관이나 장비 주변의 풍속, ③관의 외표면적, ④관 벽의 열저항 등이며
열손실은 이들 중 관의 외표면적과 온도차에 정비례하므로 외표면적과 온도차가 2배로 증가한다면 열손실 또한 두배로 증가된다.