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공기조화설비

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목차

1. 개요

공기조화설비는 열 수송 방식에 따라 공기 방식, 물-공기 방식, 물 방식, 냉매 방식으로 분류된다. 공기 방식은 덕트를 통해 공기를 순환시키며, 중앙식 공조 방식이 대표적이다. 물-공기 방식은 물과 공기를 함께 사용하며, 팬 코일 유닛, 인덕션 유닛 방식 등이 있다. 물 방식은 물만 사용하여 덕트가 필요 없으며, 팬 코일 유닛, 수 열원 히트 펌프 패키지 방식 등이 있다. 냉매 방식은 냉매 배관을 사용하는 에어컨이 대표적이며, 에너지 절약에 유리하다. 공기조화설비는 환기, 습도 조절, 배관, 자동 제어 등의 구성 요소로 이루어진다.

2. 열 수송 방식에 따른 분류

열 수송 방식은 크게 공기 방식, 물-공기 방식, 물 방식, 냉매 방식으로 나눌 수 있으며, 각각 적합한 용도가 다르다.


  • 공기 방식: 공기만을 사용하여 열을 수송하는 방식으로, 중앙식이 대표적이다. 극장, 체육관 등 넓은 공간에 적합하며, 덕트를 통해 공기를 수송한다.
  • 물-공기 방식: 물과 공기를 함께 사용하여 열을 수송한다.
  • 물 방식: 물만을 사용하여 열을 수송한다.
  • 냉매 방식: 냉매 배관을 사용하여 열을 수송하는 방식으로, 에어컨이 대표적이다. 소형 건물에 주로 사용되지만, 최근에는 대규모 건물에도 채택되는 사례가 있다.

2. 1. 공기 방식

공기 방식은 열 수송에 공기만을 이용하는 것으로 중앙식이 대표적이다. 극장, 체육관 등 넓은 공간에 적합하다. 덕트라고 불리는 금속 튜브로 공기를 수송하는 것이 일반적이다.
특징

  • 공조기를 집중 배치하기 때문에 보수가 용이하다.
  • 환기량을 크게 할 수 있다.
  • 외기 냉방, 전열교환기의 설치 등 에너지 절약 제어 방식을 수행하기 쉽다.
  • 덕트 공간, 공조 기계실이 커진다.

주요 방식

  • 단일 덕트 방식: 덕트가 1개이므로 냉방, 난방이 혼재하는 용도에는 적합하지 않다.
  • 정풍량 방식: 일정 풍량을 공조기에서 공급하는 방식. 온도 조절은 송풍 온도의 변경으로 수행한다.
  • 변풍량 방식: 온도 조절을 풍량 변경으로 수행하는 방식. VAV 방식 (variable air volume system)이라고 부르기도 한다.
  • 이중 덕트 방식: 2개의 덕트로 각각 온풍, 냉풍을 공급하여 혼합함으로써 온도 조절을 하는 방식. 혼합 손실로 인해 에너지 절약 측면에서 문제가 있으며, 초기 투자 비용도 높기 때문에 클린룸이나 특수 환경 시험 장치 등 특수 용도에 사용된다.

2. 2. 물-공기 방식

물-공기 방식은 열 수송에 물과 공기를 함께 사용하는 방식이다.

; 특징

  • 덕트 공간을 작게 할 수 있다.
  • 에어 필터 등을 분산 배치하기 때문에 보수에 손이 많이 간다.


; 주요 방식

  • 팬 코일 유닛・단일 덕트 병용 방식: 열교환기, 송풍기, 에어 필터가 내장된 실내 유닛에 냉수 또는 온수를 공급하여 온도 조절을 하는 방식이다. 환기는 덕트로 한다.
  • 인덕션 유닛 방식: 열교환기, 에어 필터가 내장된 실내 유닛에 덕트로부터 압력을 높인 1차 공기를 불어넣어 실내 공기를 흡입, 냉온수 양으로 온도 조절을 하는 방식이다. 각 유닛에 덕트 연결이 필요하다.

2. 3. 물 방식

물 방식은 열을 수송하는 데 물만을 사용하는 방식이다.
특징

  • 덕트 공간이 필요 없다.
  • 에어 필터 등을 분산 배치하기 때문에 보수에 손이 많이 간다.
  • 환기에는 환풍기・전열 교환기 등 별도의 기기가 필요하다.

주요 방식

  • 팬 코일 유닛 방식: 열교환기·송풍기·에어 필터가 내장된 실내 유닛에 냉수 또는 온수를 공급하여 온도를 조절하는 방식이다.
  • 수 열원 히트 펌프 패키지 방식: 수 열원의 히트 펌프 에어컨을 각 공조 지점에 분산 배치하는 방식이다.

2. 4. 냉매 방식

열 수송에 냉매 배관을 사용하는 에어컨이 대표적이다. 소형 건물에서 가장 많이 채택되는 방식이다. 최근에는 기기 성능 향상과 건축 계획상의 궁리로 대규모(연면적 70000m2) 사무실 건물에서도 채택 사례가 있다. 위의 다른 방식에 비해 성적 계수(COP)가 높고, 가장 에너지 절약을 도모할 수 있다. 또한, 개별 분산형이 되므로 온도 제어 대상이 소구획이 되어 온도 제어가 용이하고 쾌적성이 증가하지만, 유지 관리 대상이 소형으로 다수 분산되어 개별 내구성도 중앙식에 비해 짧기 때문에 장기적인 수선, 갱신 비용은 높아지는 경향이 있다.

3. 구성 요소

공기조화설비는 환기, 습도 조절, 배관 설비로 구성된다. 환기는 덕트, 송풍기, 에어 필터, 공기 청정기를 통해 이루어진다. 습도는 가습기와 제습기로 조절한다. 배관에는 냉매, 온수, 냉수, 냉각수, 증기 배관 등이 있다.

3. 1. 환기

3. 2. 습도 조절

습도 조절을 위한 구성 요소는 다음과 같다.

  • 가습기
  • 전극식 증기 가습기
  • 전열식 증기 가습기
  • 기화식 가습기/적하식 가습기
  • 물 분무 가습기
  • 초음파 가습기
  • 원심 분무 가습기
  • 에어 와셔 가습
  • 마이크로 버블 가습/나노 포그 가습

  • 제습기
  • 냉각식 제습기 (과냉각에 의한 제습 방식)
  • 물리 흡착식 제습기 (전열교환기 로터를 사용한 제습 방식/데시컨트 방식)

3. 3. 배관


  • 냉매 배관
  • 온수 배관
  • 냉수 배관
  • 냉각수 배관
  • 증기 배관

4. 자동 제어

종류
전기식
공기식
전자식
전자·공기식
자력식
중앙감시제어장치



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