각종 공조방식의 종류와 특징

이번 시간에는 공조방식의 종류와 특징에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

먼저 단일 덕트(Single Duct)식에 관해서 알아보면, 공기는 비열이 작으므로 대량의 공기를 필요로 하며, Duct Space가 커야 합니다. 저속 덕트(Low Speed Duct)는 풍속 15m/s 이하, 전압 50~75mmAq 정도이며, Duct Space의 제한이 크지 않는 공간(다실 건축물, 영화관 등) 단일 대용적의 방에 사용하고 있습니다. 그리고 고속 덕트(High Speed Duct)는 풍속 15m/s 초과, 전압 150~200mmAq 정도이며, 주로 저속 덕트의 2배 이상의 풍속이라고 보면 됩니다. 덕트 스페이스는 축소되나 송풍장치 구동 전동기의 출력 증대에 따른 설비비가 많이 들며, 소음이 크므로소음상자를 취출구에 설치하며, 고층건물이나 선박에 주로 사용됩니다.

정 풍량식(Constant Air Volume : CAV)의 특징은 연간 소비동력 즉, 에너지 소비가 크며, 각 실마다의 부하변동에 대응되지 않으므로 각 실의 온도차가 있습니다. 그리고 존(Zone)의 수가 적을 때는 타 방식에 비해 설비비가 적게 드는 편입니다. 정풍량 재열식(Room Unit Re-Heating)의 특징은 정풍량 방식에서는 각 선실(Zone)마다의 송풍온도가 일정하기 때문에 선실에 속하는 각 선실의 부하변동이 있을 때는 실온의 큰 차가 생기므로 이것을 해결하기 위해서는 말단 재열기를 각 선실에 설치하여 취 출구 온도를 변경시켜 희망하는 설정치로 유지하는 방식입니다. 특징으로는 설비비는 단일 덕트 방식보다는 크고 2중 덕트 방식보다는 적으며, 운전비는 재열기의 재열 손실에 상당하는 분량만큼 단일 덕트 방식보다 큽니다. 또한 여름에도 보일러 운전을 해야 하므로 보수 관리비가 증가하며, 병원 연구실, 산업 실험실 등에 많이 적용이 됩니다. 변풍량 방식(Variable Air Volume : VAV)의 특징으로는 각실 또는 스페이스별 제어가 가능하며, 타방식에 비해 에너지 절감효과가 크며, 대규모일 때 덕트와 공조기의 용량은 동시사용률을 고려해서 정풍량방식의 80% 정도로 사용하고 있습니다. 정풍량방식보다 설비비가 많이 들고실내공기의 청정화를 요할 때는 부적당한 방식입니다. 

2중 덕트(Double Duct)식은 중앙의 냉각장치와 가열 장치로서 온도가 다른 2종의 공기를 만들고 냉온품 2개의 덕트로서 각 선실(Zone)에 보내어 부하에 따라서 혼합기로 양자의 혼합비 및 풍량을 조절하여 실내로 보내는 방식입니다. 2중 덕트 정풍량식(Double Duct Constant Air Volume : DDCAV)의 특징은 실내부하에 따라 각 선실 제어가 가능하며, 공조기가 중앙에 설치되므로 실온의 응답이 아주 빠릅니다. 또한 열매가 공기이므로 실온의 응답이 빠르고, 유인 유닛(Induction Unit)과 같이 실내에 유닛(Unit)이 노출되지 않습니다. 단일 덕트 방식에 비해 덕트의 점유면적이 커지므로 고속 덕트방식이 채택되며, 실내온도를 일정하게 유지하기 위해 여름에도 보일러를 운전할 필요가 있습니다. 혼합 열 손실로 인하여 냉동기의 소비 동력이 크며, 송풍동력이 많습니다. 멀티존 유닛(Multi Zone Unit System)방식은 공조기내 가열코일(Heating Coil)과 냉각코일(Cooling Coil)을 병렬로 설치하고, 이들이 만든 별도의 온풍과 냉풍을 출구의 혼합 댐퍼로 혼합시킨 후 이것과 각기 접촉하는 여러 덕트를 통해 각 구역으로 혼합공기를 공급하는 방식입니다.특징은 비교적 작은규모(2,000제곱미터 이하)의 공조면적을 더욱 작은 존(Zone)으로 나눌 때 편리하고, 존 제어가 가능하므로 대규모 건물의 내부존에 사용되고 있습니다. 2중 덕트방식과 같이 혼합손실이 생기므로 가열기와 냉각기를 동시에 운전할 때는 타 방식에 비해 냉동기 부하가 크며, 2중 덕트방식에 비해 정풍(Constant Air) 장치가 없으므로 각 선실의 부하 변동이 심할 때는 각 선실의 송풍량의 불균형 우려될 수가 있습니다. 그리고 유닛(Unit)에서 나오는 덕트의 수가 많으므로 덕트 공간이 커지는 것을 방지하기 위해 유닛(Unit)은 건물의 중앙에 두는 것이 일반적입니다.

팬 코일 유닛 방식(Fan Coil Unit System)의 특징은 기존 건물에 설치하기가 용이하고 각 유닛마다 조절할 수 있으므로 개별제어에 적합한 방식입니다. 덕트 스페이스가 없고, 부하 증가 시 팬 코일유닛의 증설만으로 용이하게 계획할 수 있습니다. 일반적으로 외기 공급을 위한 별도의 설비를 병용할 필요가 있고, 각 선실에 수배관이 필요하며, 유닛이 실내에 설치되므로 실내 유효면적이 감소되는 점이 있습니다. 다수 유닛이 분산 설치되므로 보수 관리가 곤란한 경우가 발생 되며, 전공기식에 비하여 다량의 외기 송풍량을 공급하기 곤란하므로 중가기나 동기의 외기 냉방이 곤란한 경우가 생깁니다. 소량의 송풍으로 능력이 적으므로 고성능 Filter를 사용하기 어렵고, 실내용 소형 공조기이므로 고도의 공기처리를 할 수 없는 단점이 있습니다.