가변풍량방식(V.A.V) 시스템의 개요

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가변풍량방식(V.A.V) 시스템의 개요  

VAV SYSTEM

1. VAV SYSTEM의 원리

 가변 풍량 방식이란 Variable Air Volume System(VAV 방식)을 말하며, 정풍량 방식(CAV식)이 송풍 온도를 변화 시켜서 부하 변동에 대처하는데 반해, 가변 풍량 방식(VAV방식)은 공조해야 할 Area의 열부하 증감에 따라 송풍량을 조절하여 소정의 온·습도를 유지시키는 공조 방식이다. 즉 가변 풍량 방식의 원리는 풍량이 열부하에 비례한다는 것이다. 공조 설비에 있어서 부하에 따라서 풍량을 조절 하는 것은 결코 새로운 개념이 아니며 공조 설비가 시작될 때부터 각실의 부하에 따라 풍량을 다르게 설계하고, 수동 댐퍼를 이용하여 풍량을 정해왔다. 즉 이 개념에 각 실의 부하 변동에 따라 순간적으로 대응시키기 위해 수동이 아닌 자동조절장치를 설치하여 수동 조정의 번거로움을 개선한 것이 가변풍량 방식(VAV 방식) 이다. VAV 방식의 기본적 흐름은 [그림 1]과 같으며 송풍량과 실내 현열부하와의 관계 는 아래의 식으로 정리된다.

[그림 1] 가변풍량 단일 덕트 방식

HS = 0.29Q(tr - td) ········· [식1]
단 HS = 실내 현열부하 (Kcal/h)
Q = 송 풍 량 (㎥/h)
tr = 실내 온도(℃)
td = 송풍 온도(℃)

 상기의 [식1]에서 송풍량(Q)를 일정하게 유지하는 경우, 실내 부하의 변화에 따라 Δt 즉, tr-td를 조절해야 하며 이때 실내 온도가 설계 조건으로 일정하게 주어진 값이므로 공조기에서의 송풍 온도(td)를 조절하여야 실내 현열부하에 대응될 수 있으며, 이 방법을 CAV방식 이라고 한다.
한편, 실내 부하의 변화에 따라 송풍량(Q)을 변화시키는 경우에는 공조기의 송풍 온도를 일정하게 유지시키는 방법으로 실내 현열 부하에 대응할 수 있으며 이 방식을 VAV 방식 이라고 한다. 

2. VAV SYSTEM의 특징.

여기서는 일반적으로 많이 사용되는 가변풍량 단일 덕트 방식에 대하여 기술하기로 한다.

(1) 장점

1) 부하 변동에 따른 순간적 대응이 빠르므로 쾌적성이 향상 될 수 있다.
2) 동시 부하율을 고려하여 기기 용량을 결정할 수 있으므로 기기 용량을 작게 할 수 있다.
3) 운전비 절약 가능

  ① 각 실별 또는 각 죤별로 VAV 유니트를 설치하고 각 부분의 열부하에 따라 송풍량을 조절하여       실온을 유지하므로 에너지의 낭비를 절감할 수 있다.
  ② 부분 부하시 풍량을 줄일 수 있어 송풍기 동력을 절감할 수 있다.
  ③ 전폐형 유니트를 사용하여 비 사용실의 공조를 정지할 수 있어 송풍량을 줄이고 송풍기 소비      동력을 절감할 수 있다

(2) 채용시 주의점 및 단점

1) 사용하는 가변 풍량 유니트는 정풍량 특성 및 소음 특성이 우수해야 한다.
2) 풍량 변화에 영향을 받지 않고 일정한 토출 패턴을 갖는 디퓨져를 선정한다.
3) 최소 풍량시에도 최소 필요 외기 도입량을 확보할 수 있도록 주의한다. 특히 일반 사무실과 회의실 이 동일 공조기 죤일 경우와 같이 필요 외기량의 차가 클 경우 주의해야 한다.
4) 부하 감소시, 풍량이 너무 적어지는 경우가 있는데 이런 경우가 예상될 시에는 급기 온도차를 작게 하는 수법으로 최소 풍량을 유지해야 한다.
5) 지하층 및 습도 조건이 까다로운 곳에 현열만 감소한 경우, 급기량의 감소와 함께 제습량이 감소하 므로 재열등의 방법이 필요할 경우가 있다.
6) 최대부터 최소 풍량까지의 풍량 변동에 대한 급기 및 환기 FAN의 운전 특성을 검토하여 안정 운전 및 소비에너지 절감 목적을 만족시키기 위한 팬 제어 방법을 검토한다.
7) 냉풍, 저풍량시에 콜드 드래프트가 생길 가능성이 있다.

3. VAV UNIT의 종류 및 특성

가변 풍량 방식에서의 가변 풍량 유니트에는 여러 가지가 있으며 그 특징도 다양하다.
사용하는 유니트의 종류에 따라 거주성의 쾌적감은 물론 초기 투자비 및 운전 경비도 상이하므로 시스템 설계시 건축적 조건과 공조 조건을 충분히 검토하여 각 Project에 적합한 유니트를 설정할 필요가 있다.
가변 풍량 유니트는 정풍량 유니트에 전기식 또는 공기식 조작기를 조합한 경우가 많다. 이들 유니트 중 교축형(Throttle Type)의 것은 덕트내에 정압 변동이 생겨도 이에 영향을 받지 않고 유니트 2차측 공기를 일정하게 유지하는 정풍량 특성이 있다. 가변 풍량 유니트의 종류는 교축형(Throttle Type), 바이 패스형(By-Pass Type), 유인형(Induction Type)등으로 크게 구별되며 우리 나라에서 시판되고 있는 유니트는 거의 교축형이다.
상기의 유니트 중 1차측 정압에 영향을 받아 2차측의 유량이 변동되는 것과 영향을 받지 않는 것이 있는데 전자를 Pressure Dependent Type, 후자를 Pressure Independent Type 이라고 하며 그 특징은 다음과 같다.

(1) Pressure Dependent Unit

종래의 모터 댐퍼는 [그림 2]와 같이 제어해야 할 실의 덕트 경로에 댐퍼를 설치하여 풍량을 조정하는 방식으로, 동일 덕트계에 여러개의 제어해야할 실이 연결되어있을 경우, 각 모터 댐퍼의 개도율의 변경에 따라 덕트내의 정압이 변동되어 2차측 공기량의 제어에 순간적으로 영향을 미치게 되므로 각실의 정확한 온도 제어가 어렵게 된다.
이와같이 1차측 압력의 변동에 따라 2차측 공기량 제어에 영향을 미치는 특성을 갖는 유니트를 Pressure Dependent Type이라고 한다. 이와같은 종류의 유니트를 사용하는 경우 제어 회로에 Feed Back 기능을 첨가할 필요가 있다.

[그림 2] 프렛서 디펜던트형

(2) Pressure Independent Type Unit

[그림 3]에 Pressure Independent Type의 대표적인 예인 교축형 유니트를 나타내고 있다. 이 유니트는 실내 부하 변동에 따라 연동되는 제1동작부와 1차 덕트내의 압력 변동을 스프링을 이용, 흡수하여 정풍량을 유지하는 제2동작부등 2개의 독립된 동작부로 이루어져 있다. 이 Type의 유니트는 1개의 온도 감지기로 여러개의 Unit를 제어할 수 있어 가변 풍량 방식의 유니트로는 Pressure Independent Type보다 성능이 우수하다.

[그림 3] 교축형 유니트(스프링 내장형)

(3) 교축형 유니트(Throttle Type Unit)

전항에서 언급한 바와 같이 교축형 유니트는 두 개의 독립된 동작부를 갖고 있으며, 실내 부하 변동에 대응하며 또한 정압 변동에도 대응할 수 있는 2차측 정압 조절이 가능한 정풍량 기구이다. 교축형 유니트는 바이패스 유니트와 달리 유니트의 통과 풍량의 변화에 따라 1차측 덕트의 정압이 변한다.
그림 1.3에서는 '스프링 내장형 유니트', [그림 4]에는 '벨로즈 내장형 유니트'를 나타내고 있다. 일반적으로 국내에서는 스프링 내장형 유니트를 많이 사용하고 있다.

[그림 4] 교축형 유니트(벨로즈형)

[그림 5] 풍량제어에 따른 소요동력

또한 2차측 부하 변동에 따른 풍량 변동의 대처 방안은 [그림 4]에서 자세히 기술하기로 하고, [그림 5]는 이들 제어 방법의 차이에 따른 소요 동력의 비교이다. 그러나 회전수제어는 초기투자비가 비싸기 때문에 제어 방법, 결정시에 장치의 규모·정압·type·변동폭·설비비·운전등을 종합 검토하여 결정하여야 한다.
그림 1.1에는 교축형 유니트를 사용한 공조 방식의 기본적 흐름을 나타내고 있다. 이 방식은 각 실별 또는 각죤별 교축형 VAV 유니트를 설치하고 실내에 설치된 온도 조절기의 작동에 따라 송풍량을 조정하여 실온을 유지시키는 방식이다.
교축형의 장·단점 및 고려 사항은 다음과 같다.

1) 장점

① 부하 변동에 따라 송풍량을 변동시키므로 송풍량 변동 제어에 따른 송풍기 동력 절감 가능
② 전폐형 유니트 사용시 비사용실에 대한 송풍을 정지 시킬수 있으므로 송풍량을 줄일 수 있어 송풍 동력 절감이 가능하다.
③ 정풍량 기능을 갖추고 있으므로 덕트 계통의 설계 및 시공이 용이하다.
④ 덕트 공사비가 By-Pass방식에 비해 저렴하다.

2) 단점 및 고려 사항

① 최소 필요 환기량을 확보하기 위해 최소 개도를 결정하여야 한다.
② 덕트내의 정압 변동이 크므로 정압 제어를 필요로 한다.
③ 정압 제어를 위한 장치의 설치로 초기 투자비가 증가한다.
④ 패케이지 유니트등과 같은 직팽식 코일을 사용한 공조기에 사용시 통과 풍속이 감소하지 않도록 특별한 제어 방식이 필요하다.
⑤ 발생 소음이 크다.
⑥ 저풍량시 공기 분포가 흐트러지기 쉽다.
⑦ 유니트의 정압 손실이 크다.

(4) 바이 패스 유니트(By-Pass Unit)

바이 패스형 유니트는 실내 부하 변동에 따라서 실내 토출 풍량을 조절하며, 잉여 풍량을 바이 패스 시키는 방법으로 부하에 대응한다.
따라서 유니트를 통과하는 풍량은 변하지 않으므로 유니트 1차측 덕트의 정압 변동이 거의 없으며 송풍기의 풍량 역시 변동이 없다. 그러므로 송풍기 동력 절감 효과를 기대할 수 없다. [그림 6]에 바이패스형 유니트의 개념도를 나타내고 있다.

[그림 6] 바이패스형 유니트

[그림 7]은 바이패스형 유니트를 설치한 공조 방식의 흐름도를 나타내고 있다.
그림에서와 같이 천장내에 설치한 바이패스형 유니트는 실내 온도 조절기의 작동에 따라 풍량을 조절, 잉여 풍량을 천장내로 바이패스 시키는 것이며 패케이지형 직팽 코일을 사용하는 공조기에 많이 사용되고 있다.

1) 장점

① 덕트내 정압의 변동이 없으므로 유니트의 발생 소음이 적다.
② 정압 손실이 적다.
③ FAN 제어가 불필요하다.
④ 저풍량시에도 공기 분포가 흐트러짐이 없다.

2) 단점

① FAN 동력을 절감할 수 없다.
② 덕트 계통의 증·개축에 적응성이 떨어진다.
③ 자기 정압 조정기가 없기 때문에 CAV 유니트로 사용하기 어렵다.
④ 대형 설비에 부적합하다.
⑤ 최소 풍량의 설정이 어렵다.
⑥ 천장속의 발열을 유효하게 배열하기 어려워 공조기 부하가 커진다.

[그림 7] 바이패스형 가변풍량 방식

(5) 유인형 유니트(Induction Type Unit)

[그림 8]에 교축형을 응용한 유인형 유니트의 개념도를 나타내고 있다.

[그림 8] 유인형 유니트

공조기에서 저온의 1차 공기를 공급하고 유니트에서 실내 또는 2차 공기를 유인하여 1,2차 공기를 혼합하여 실내에 토출한다.
실내 온도 조절기의 지시에 따라 부하가 최대일 때는 유인 공기측의 댐퍼를 닫고 1차 공기의 전량을 실내 송풍한다.
한편, 실내 부하가 감소하면 2차(유인)공기측 댐퍼를 열어 1차 공기와 2차 공기의 혼합비를 조절하여 송풍 온도를 조절한다.
[그림 9]에는 '유인형 유니트'를 사용하는 공조 덕트 계통의 흐름도를 나타내고 있다. 다음에는 유인형 유니트의 장·단점을 기술한다.

[그림 9] 유인형 유니트의 공조 덕트 계통의 흐름도

1) 장점

① 덕트 치수를 작게 할 수 있다.
② 온열로서 실내 발생열을 사용할 수 있다.
③ 1차 공기 온도를 조절하여 최소 부하시에도 적절한 환기량을 얻을 수 있다.

2) 단점 및 고려 사항

① 먼지 및 냄새 제거 능력이 낮다.
② 1차측 덕트의 정압이 높기 때문에 송풍기의 소요 동력이 증가한다.
③ 유니트에서 취출구까지 또는 흡입 덕트 설치시는 흡입구까지의 길이에 한계가 있다.

(6) 댐퍼형 유니트

Pressure Independent Type의 경우 유니트내에 내장된 속도 감지기에서 공기의 속도를 감지하여 조절용 Controller에 보내면 Controller에서 Actuator에 신호를 보내서 풍량을 제어한다. 즉 모터 댐퍼를 조절하여 실내 온도를 일정하게 유지시키는 간단한 방식이다. 다음에 댐퍼형 유니트의 장·단점을 기술한다.

1) 장점

① 버터플라이형 댐퍼를 사용하여 풍량을 제어함으로 정압손실이 작다.
② 제작이 간편하므로 특별한 기술이 필요치 않다.

2) 단점 및 고려 사항

① 전원이 끊겼을 경우 사용이 불가능하다.
② 유니트에 내장된 속도 센서에 이물질이 끼어 정확한 풍량 제어를 할 수 없는 경우가 있다.
③ 소음이 발생되기 쉬우므로 별도의 소음기를 설치하여야 한다.
④ 1개의 공조기에 여러대의 유니트를 설치할 때 경우에 따라 순간적인 풍량 변동이 생기기 쉽다.

4. 송풍량의 제어 방법

송풍량의 제어는 바이패스형 유니트를 제외한 모든 유니트에 1차측 덕트 정압을 일정하게 유지하기 위해 필요하며, 한편으로 송풍기의 동력 절감을 위해서도 VAV SYSTEM의 경우 꼭 필요한 사항이다. 제어 방법으로는 스크롤 댐퍼 제어, 흡입 댐퍼 제어, 흡입 베인제어, 팬 모터 회전수 제어등이 있으며 각 제어 방법의 특징은 아래와 같다.
그리고 각 제어 방법에 따른 소요 동력의 비교를 그림 1.5에 나타내고 있다.

(1) 스크롤 댐퍼

그림 1.10에 스크롤 댐퍼 설치시의 개념도와 풍량 및 정압과 댐퍼의 조작상태에 대한 상관 곡선을 나타내고 있다. 제어 원리는 토출부에 설치한 스크롤 댐퍼를 제어하며 장치 저항 곡선을 변화시켜 풍량을 제어한다.
댐퍼의 개폐도와 풍량은 정비례하지 않는다.

[그림 10] 스크롤 댐퍼 제어

1) 특징

간단한 방법으로 흡입 댐퍼 제어보다 제어성은 우수하지만 풍량의 제어 범위는 좁다.
축동력의 변화는 전개시의 팬동력 곡선상을 풍량에 대응하여 변화된다.

(2) 흡입 댐퍼 제어

[그림 11]에 흡입 댐퍼 제어시의 시스템 개념도와 풍량 및 정압과 댐퍼 개폐상태에 대한 상관 곡선을 나타내고 있다.
흡입측의 저항을 증가시켜서 토출측의 압력 곡선을 변화시키며 스크롤 댐퍼와 마찬가지로 개도율과 풍량비는 비례하지 않는다.

1) 특징

스크롤 댐퍼 제어에 비교할 때 동력이 절감되고 풍량제어 범위가 넓은 편이나, 제어 효율면에서는 가장 나쁘다. 축동력의 변화는 댐퍼의 교축에 따라서 흡입 공기가 가볍게 된 것만큼, 토출측에 댐퍼를 설치한 경우와 비교하면 동력이 약간 감소하지만 큰 효과는 없다.

[그림 11] 흡입 댐퍼제어

(3) 흡입 베인 제어

[그림 12]에 흡입 베인 제어시의 개념도와 풍량 및 정압과 댐퍼 개폐 상태에 대한 상관 곡선을 나타내고 있다. 제어 원리는 팬의 날개차와 공기 유입 개도를 변화시켜 팬의 압력 곡선을 바꾸며, 이 경우도 베인의 개도율과 풍량은 비례하지 않는다.

1) 특징

댐퍼 제어와 비교할 때 동력이 절감되고 풍량 제어 범위가 넓어서 우수하다. 또한 어느 정도 대형에도 이용할 수 있는 방법으로 사용 범위는 풍량 70~100%의 범위에서 가장 효율이 높으며 70% 이하에서도 댐퍼 제어와 비교할 때 비교적 양호한 편이다. 축동력의 변화는 전개시의 팬동력 곡선보다 훨씬 낮은 곡선상을 이동한다.

[그림 12] 흡인 베인 제어

(4) 모터 회전수 제어

[그림 13]은 모터 회전수 제어시의 개념도와 풍량 및 회전수와의 상관 곡선을 나타내고 있다. 팬의 날개차의 회전수를 변화시켜 풍량을 조절하여 1차측 덕트의 정압을 일정하게 하는 방법이다.

1) 특징

송풍기 동력 절감과 풍량 제어 범위의 양면에서 가장 우수하며 풍량은 회전수에 거의 비례한다. 제어 효율은 풍량 70~109%에서 흡입 베인보다 약간 나쁜 것도 있으나 전체적으로 양호하며, 각 회전수 제어에 따라서 다르지만, 대개 회전수의 3승에 비례하여 축동력이 변화하기 때문에 축동력 감소율은 매우 크다.

[그림 13] 회전수 제어

5. VAV 방식의 설계의 수순과 주의점

(1) VAV System의 설계

VAV System을 설계하는 경우 특히 중요한 것은 부하의 성격을 명확히 파악하는데 있다. 전체 부하 중에서 변동하는 부하의 비율은 어느 정도인가?, 또한 부하의 종류는 무엇인가 등을 확실히 파악해서 그 건물에 맞는 VAV System을 선정하여야 한다.

다음에 부하 산정의 Check List를 표시한다.

장    소	→	건물조건	→	용     도	→	거 주 성
위도		규모		사무소		실내온습도 조건
지방		연면적		다목적 빌딩		자동제어
기후		층 고		홀		모듈화
방위		천정고		병원		공기 청정도
		외벽구조		공장		건설비
		유리창의 종류와 면적		사용 시간		운전비
		설비점유면적		환기량
				고정부하와 변동부하의 비율

[표 1.1]

	zone 부  하		비    고
	PERIMETER	INTERION
변 동 부 하	일   사	사   람
	전   도	OA기기
	극간풍	조   명
고 정 부 하	조   명	조   명

[표1.2]

연 간 냉 방 부 하	일사, 사람, 조명, 사무 기기
하기 냉방, 동기 난방 부하	전도, 극간풍, 외기

[표1.3]

PERIMETER			INTERION
SYSTEM	부  하	방  식	부  하	방  식
1	일  사	VAV	조명, 부하	CAV
	전  도		기기등
2	전  도	CAV	일사, 인간, 조명	VAV
			기기등
3	전  도	CAV	일사 x 1/2	VAV
	일사 x 1/2		조명, 사람, 기기등
4	전  도	FAN COIL 또는 INDUCTION UNIT	조명, 사람, 기기등	VAV
	일  사
5	전도, 일사	CAV + 재열	조명, 사람, 기기등	VAV

[표1.4] 부하의 종류와 처리 방식

 표1.1은 설계에 대한 제1조건으로서 충분히 검토 후 표1.2와 같이 변동 부하와 고정 부하로 나누고 또한 ZONE별로 나누어 그위에 표1.3과 같이 연간을 통해 냉방부하 ZONE과 냉난방 ZONE으로 분류해서 부하를 파악한다.

 변동 부하 가운데 일사부하는 기상의 급격한 변화에 의해 현저히 변화하고, 또한 시간별로 변화한다. 유리창 면적이 큰 건물에서는 부하 변동이 특히 크기 때문에 추출 온도 일정의 VAV로서 처리하면 극단적인 풍량 변동이 발생하며, 그 결과 공기 분포나 최소 환기량의 확보등에 악영향을 끼치기 때문에 주의를 요한다

 또한 극간풍을 고정 부하로 간주 CAV로 처리할 경우 외기 온도에 의해 송풍 온도를 재설정하는 경우도 다수 발생한다. 표1.4에 부하의 종류와 처리 방식의 조항을 표시한다. ZONE을 VAV로서 처리하는 경우, ZONE의 부하 감소에 따라서 취출 공기량도 감소하기 때문에 도입외기량이 감소되는 경우가 많이 있다.

 환기규정 또는 냄새제거의 목적으로부터 최소 도입 외기량을 확보하지 않으면 안되는 경우는 공조기에서 취입외기량을 증가시킬 필요가 있다. 이 경우는 ZONE 부하의 감소에 대해 외기 부하가 증가한다.

 부하 분산의 POINT는 상기와 같이 연간 냉방 ZONE, 냉·난방 ZONE의 구분을 명확하게 해서 그로부터 고정부하인가 변동부하인가 파악해야 한다.
그 뒤에 부하 변동폭이 얼마만큼 있을까를 파악하는 것이 중요하다.

(2) VAV UNIT의 최대, 최소 풍량

각 ZONE UNIT의 최대, 최소 풍량은 식[2] ~ [5]에서 산출된다.

Qs = SHs / 0.288 (Tr - Tc) ----------- [2]

Qw = SHw / 0.288(Tw - Tr) -----------[3]

Qa = V x A.C                     ----------- [4]

Qb = A x Qa                      ----------- [5]

Qmin = 0.4 ~ 0.5 Qmax      ----------- [6]

Qs : 하기의 최소 냉풍량 (㎥/h)

Qw : 동기의 최대 온풍량 (㎥/h)

Qa : 환기횟수를 기준한 풍량 (㎥/h)

Qb : 단면적을 기준한 풍량 (㎥/h)

Qmin : UNIT 또는 ZONE의 최소 풍량 (㎥/h)

Qmax : UNIT 또는 ZONE의 최대 풍량 (㎥/h)

SHs : 냉방 최대 현열량 (Kcal/h)

SHw : 난방 최대 현열양 (Kcal/h)

Tr : 실내 건구 온도 (℃)

Tc : 냉풍 취출 온도 (℃)

Tw : 온풍 취출 온도 (℃)

V : 실용적 (㎥)

A.C : 최소환기횟수 (회/h)

A : 실의 단면적 (㎡)

UNIT의 최대 풍량 Qmax는 식[2], 또는 [3]에서 산출되고, 최소 풍량 Qmin는 식[4],[5],[6]에서 산출된다. UNIT의 최소 풍량은 부하 변동폭이 클 경우는 현저하게 풍량이 감소, 환기규정 또는 환기 분포 및 냄새 제거에 필요한 최소 풍량을 유지시키지 못하는 경우가 있다. 이 경우는 식[4],[5],[6] 가운데 조건에 맞는 풍량을 UNIT의 최소량으로 한다.

(3) 공조기의 최대, 최소 풍량

공조기의 최대 풍량은 각 ZONE의 최대 풍량의 합계가 아니고 동시 최대부하시의 현열 즉, 동사부하율을 고려한 풍량으로 해야한다.
공조기의 최소 풍량은 VAV 형식에 따라 달라지는데, BY-PASS TYPE은 항상 풍량이 일정하고 THROTTLE형 TYPE은 ZONE의 최소 부하시의 풍량 또는 최소 환기 횟수를 고려한 풍량이어야 한다.

(4) 송풍기 선정시 고려사항

1) VAV UNIT를 사용하는 경우 송풍기는 건물 부하 변동에 따라 안정적으로 변화하며 운전되는 성능 을 갖춘 제품을 선정   하여야 한다.

2) 송풍기가 너무 크면 송풍량을 효과적으로 조절할 수 없고, 너무 적으면 전반적으로 비효율적이다. 그러므로 송풍기를    선정하여야 한다.

3) 가능한한 Forward Curve Fan은 대형 VAV설비에 사용하지 않는 것이 좋다. (동력 절감상 Airfoil Fan에 비해 불리)

(5) DUCT의 설계

ZONE의 MAIN DUCT의 SIZE는 동시부하율을 고려해 결정하고 CAV방식보다 DUCT SIZE가 작게 되는 장점이 있다. 또한 정압조정기를 내장한 VAV UNIT는 정압 변동에 대한 자기 평형 기능을 가지고 있기 때문에 정압 재취득법등의 엄밀한 DUCT 계산이 필요없으며 시공에 있어서도 다소의 유동성이 있다.

(6) 취출구의 선정과 공기분포

VAV 방식의 취출구 선정의 요점을 열거하면 다음과 같다.

1) 풍량의 변동폭이 어느 정도인가 CHECK한다.

2) 가능한 한 취출구의 개수를 늘려 취출구 1개당 풍량을 감소시킨다.

3) 유인 성능이 높은 취출구를 사용한다.(SLOT형, ANEMO형)

4) 최대 풍량 80% 정도에서 취출구를 선정한다.

5) 냉·온풍 겸용의 경우는 공기의 비중량이 달라져 취출 공기 PATTERN이 변화하기 때문에 주의를 요한다.

6) 취출 풍량이 변화해도 취출 풍속을 일정하게 유지하는 기구를 가진 취출구가 바람직하다.

7) Coanda효과 때문에 VAV 설비에는 Air-Bar 급기 기구가 가장 적합하다.

8) VAV 터미널과 공기 취출구를 통해 발생하는 소음치는 최대 급기량 조건에서도 실내 요구 소음치보다 적어도 3dB 정도 낮게 유지할 수 있는 것을 채택하여야 한다.

6. 맺음말

 최초 가변풍량 방식은 냉방용으로 개발된 것이며 우리나라와 같이 겨울철에 난방부하가 발생하는 곳에서는 가변 풍량 방식을 채택할 때에 주의할 필요가 있다. 즉 겨울철의 경우, 외주부 뿐만 아니라 내주부에도 운전 개시 초기에는 난방 부하가 발생하게 되는데, 냉방시 적용한 가변 풍량 유니트를 그대로 난방에 적용하게 되면 재실 인원이 증가함에 따라 토출 풍량이 감소하여 환기량이 부족하다는 문제점이 발생한다.

 또한 난방시 실온보다 높은 온도를 송풍할 때는 풍량 변화에 의해 실내 공기 분포가 극단적으로 악화된다. 따라서 가변 풍량 공조 방식을 채택할 때에는 내주부와 외주부를 명확히 구분하고 외주부에 대해서는 별도의 방식에 의한 시스템 보강이 필요하다. 또한 초기 가동시에는 내주부에도 난방 부하가 발생하므로 내주부용 공조기에도 난방 Coil을 설치하여야 한다.

 이상과 같은 결과로 가변풍량(VAV) 방식을 채택할시에는 초기 투자비를 비롯하여 자동제어등 다방면으로 충분한 검토를 행하여 결정하는 것이 바람직하다.