우리는 실내외의 상황변화에 따라 온도나 습도 등을 조절하기 위해서 냉방, 난방, 환기 등의 「공조설비」를 사용한다.

본 연재에서는 공조설비의 역할과 목적부터 각종 설비의 특징까지 쾌적한 실내환경을 유지하기 위해서 알아두어야 할 기본적인 기초 지식에 대해 소개한다.(편집자 주)

연재 주요 목차 : 1.공조방식 2.열원과 주요 기기 3.열반송설비 4.공조설비와 에너지절약 5.개별난방과 직접난방 6. 환기설비

1. 공조 방식의 분류와 단일덕트 방식

1.1 공기조화란

공기조화를 어렵게 말하면 ‘공기의 온도, 습도, 청정도 및 공기분포를 공기조화를 필요로 하는 공간의 요구조건에 일치하도록 동시에 처리하는 프로세스’라고 정의된다. 간단하게 말하면 룸에어컨으로 냉방, 난방하는 것이 공기조화이다. 에어컨은 Air Conditioner의 약어로 공기조화는 에어컨디셔닝 또는 공조라고 약칭해 부른다. 공기조화는 사람이 대상이면 생활 또는 일을 하는데 주로 쾌적한 온습도 환경을 만드는 것이다. 생산공장 등 생산품의 품질을 유지하기 위한 공기조화는 각각의 생산공장의 요구에 맞춘 생산환경(온습도 이외에 공기청정 등)을 만드는 것이다.

공기조화의 주체는 ‘공기 중의 온도와 수분량(습도)을 조정해 쾌적한 거주공간을 만드는 것’ 구체적으로는 냉방은 에어컨으로 공기를 냉각·감습하고 난방은 가열장치와 가습기로 가열, 가습해서 쾌적공간을 만든다. 이것이 공기조화의 기본 사항이다.

1.2 공조 방식의 분류

공조설비는 냉풍이나 온풍 등을 만들기 위해서 ‘열원’이 필요하다. 열원이란 글자 그대로 열을 공급하는 근원이 되는 것이다. 냉열을 만드는 냉동기, 온열을 만드는 보일러 등이 대표적인 열원기기이다. 냉온수발생기처럼 1대로 냉열과 온열을 만들 수 있는 열원기기도 있다. 오피스빌딩 등의 공조방식은 보일러나 냉동기 등의 열원을 어디에 두느냐에 따라 ‘중앙열원 방식’과 ‘개별분산열원 방식’으로 나눌 수 있다. 중앙열원 방식은 열원을 기계실 등에 집약해 공조하는 방식이다. 개별분산열원 방식은 열원을 분산시켜, 각층 혹은 공기조절 구역마다 공기를 조절하는 방식이다. 단일덕트 방식은 열원의 위치에 따른 분류 중 대표적인 중앙열원 방식이다. 또, 열수송에 의한 분류로는 공조기에서 덕트로 공기를 보내는 것에서 ‘전공기방식’이라고도 한다.

단일덕트 방식단일덕트 방식은 기계실 등에 설치한 공조기(에어 핸들링 유닛)로부터 1개의 급기 덕트를 분기해 각 실에 조화를 이룬 공기를 공급한다. 간단한 설비 구성으로 이니셜 비용이 비교적 저렴하며 기계실 등에 기기가 집약되기 때문에 보수, 점검도 비교적 용이하다.

그러나 기계실이나 덕트 공간 등 기기나 덕트를 수납하는 넓은 공간이 필요하다.

소~중 규모의 빌딩에 적합한 공조 방식으로 정풍량 방식과 변풍량 방식이 있다.정풍량 방식(CAV : Constant Air Volume)은 풍량은 일정하며 송풍 온도를 조절해 실온을 제어한다. 풍량이 일정하기 때문에 각 실 또는 구역별 등의 공조는 할 수 없다. 변풍량 방식(VAV : Variable Air Volume)은 풍량을 바꾸어

실온을 제어한다. 댐퍼의 일종인 변풍량 유닛을 마련해 각 실별, 구역별로 풍량을 제어할 수 있기 때문에 정풍량 방식보다 에너지 절약 효과가 높은 공조 방식이라 할 수 있다.

단일덕트 방식을 구성하는 보일러, 냉동기, 냉각탑, 공조기, 덕트 등 각 기기의 상세나 어떻게 냉풍이나 온풍이 만들어지는지 등에 대해서는 뒤에서 다시 소개할 예정이다. 여기에서는 대략적인 설비 구성과 공조의 이미지를 파악해 둔다.

대략적으로 공조의 흐름을 설명하면, 보일러나 냉동기로 만든 온수나 냉수를 공조기의 코일(열교환기)에 보낸다. 공조기에서는 외기와 실내로부터의 환기를 받아들이고, 온수나 냉수와 열교환해 조화된 공기를 만든다. 조화된 공기는 송풍기의 동력으로 송출되며 덕트를 통해 각 실에 공급된다.

2. 각층 유닛 방식의 구조

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2021년 4월호 참조