용어 종합(Ⅰ) ⇒ 공기조화 및 위생공학

[朴 鉉 求]

용어 종합(Ⅰ) ⇒ 공기조화 및 위생공학

① PPD(Predicted Percentage of dissatisfied) : 예측 불만족율

: 불만족을 느끼는 사람의 비율을 표시한 것.

② PMV(Predicted Mean Vote) : 예상 평균 쾌감 신고.

: 열환경의 쾌적도를 직접 온냉감의 형태로서 정량적으로 나타내는 표시의 하나로서, 많은 사람에게 온냉감을 투표시켜 수치화하여 평균한 값. 쾌적한

상태가 기준으로 되어 있기 때문에 쾌적감에서 크게 떨어진 조건에 대해서 는 적용할 수 없다.

③ MRT(Mean Radiant Temp.) : 평균 방사 온도.

: 실내에 있는 물체와 이것을 둘러싸고 있는 주변의 벽이나 그 외의 물체간 의 열방사에 의한 열의 흐름에 의한 온도를 말한다.

④ EDR(Equivalent Direct Radiation) : 상당 방열 면적.

: 직접 난방 설비에서 용량 표시법의 일종으로서 실온 18.5℃,

증기 온도 102℃, 온수 온도 85℃를 기준 상태에서 난방 부하를 증기 난 방에서는 650㎉/h, 온수 난방에서는 450㎉/h로 나눈 값을 단위 EDRm²으 로 표시한다. 방열기나 보일러 용량 표시로 이용되기도 한다.

⑤ 제 1종 환기 : 기계 급기 및 기계 배기의 병용에 의한 환기법.

제 2종 환기 : 송풍기만을 설치하고 배기구 설치. 압입식이므로 실내압은 대 기압 이상이며 소규모 변전실이나 창고 등에 적용되고 있다.

제 3종 환기 : 적당한 자연 급기구를 가지고, 기계 배기만에 의한 환기.

제 4종 환기 : 적당한 자연 급기구를 가지고 환기통에 의한 환기.

⑥ 팽창탱크 : 보일러 및 배관계의 온도 변화에 의해 물이 팽창, 수축되는 것을 흡수하기 위한 탱크. 이 외에 장치내를 소정의 압력으로 유지하 는 것과 장치로의 물 공급 등을 하는 것도 있다. 밀폐식과 개방 식이 있다. 팽창수조라고도 한다.

⑦ 지역난방 : 하나의 도시나 한 지역내의 주택, 상점, 사무소, 학교, 병원, 공장 등의 각종 다수의 건물이 개별로 난방용 열원 설비를 설치하지 않고, 각각의 요구에 따라 난방, 급탕 및 생산 과정 등에 증기, 온수 등의 열매를 1개소 또는 수개소에 집중되에 있는 열원 플랜 트에서 배관을 통해 공급하는 시설. 소규모의 경우에는 그룹 또 는 블럭 난방 등으로 불린다.

⑧ air to air pump : 대기를 열원으로 하며 냉매 코일에 의해서 직접 대기로부 터 흡열하여 송출해서 공기를 가열하는 것이며, 팩케이지 형 공조기, window cooler형 공조기에 적합하다. 이 때 난방 부하가 증가됨에 따라 가열 용량이 감소하므로 여름 철의 냉방과의 균형상, 전열기 등의 보조 열원이 필요하 다. 공기 회로가 일정하고 냉매 회로를 교체하는 형식과 냉매 회로가 일정하고 공기 회로를 교체하여 사용할 수 있는 2가지 종류가 있다.

⑨ NC곡선(Noise criterion curve) : 실내 소음의 평가 곡선郡. 소음을 옥타브로 분석하여 어떤 장소에서도 그 곡선을 상회 하지 않는 최저 수치의 곡선을 선택하여 NC값으로 하면 방의 용도에 따라 추천치와 비교할 수 있다. 주파수별 소음 대책량이 구해지기 때문에 폭 넓게 이용되어져 왔다.

⑩ HEPA필터(High Efficiency Particular Air Filter) : 고성능 미립자 필터.

: 정격 풍량에서 미립자 직경이 0.3㎛의 DOP입자에 대해 99.97%이상의 입자 포집율을 가지고, 또한 압력 손실이 245㎩(25㎜H₂O)이하의 성능을 가진 에 어 필터.

⑪ 빙축열 공조 : 야간의 값싼 심야 전력을 이용하여 전기 에너지를 얼음 형태 의 열에너지로 저장하였다가 주간에 냉방용으로 사용하는 방 식으로, 전력 부하 불균형 해소와 더불어 값싸게 쾌적한 환경 을 얻을 수 있다.

⑫ 포화공기(saturated air) : Air in which the partial pressure of the water vapor is equal to the vapor pressure of water at the existing temperature.

: 습공기 중의 절대습도 x가 차차로 증가하면 최후에는 수증기로 포화된다. 이 상태의 공기를 포화공기라 한다.

⑬ SHF(sensible heat factor, 현열비)

: 어떤 과정에서 전체 열전달에 대한 현열의 비.

: The ratio of the sensible heat transfer to the total transfer for a process.

⑭ 단열 포화 온도(Adidatic saturated temperature) : 완전히 단열된 에어 워셔 를 사용은 물을 시켜 공 기를 포화시킬 때 출구공 기의 온도를 단열포화온 도라 한다.

⑮ 상당외기온도(Sol air temperature)

: The sol-air temperature is fictitious air temperature that in the adsence of all radiation exchanges gives the same rate of heat transfer to the exterior surface as actually occurs by solar radiation and convection.

: 상당외기온도는 복사교환이 없을 때 태양열의 복사나 대류에 의해

실질적으로 발생함으로 외부표면으로의 열전달의 비율을 주는 가짜의

공기온도이다.

용어정리(Ⅱ) ⇒ 공기조화 및 위생공학

① clo(의복량) : 기온 21℃, 상대습도 50%, 기류 5㎧이하의 실내에서 체표면

방열량이 1met의 대사와 평형되는 착의 상태를 기준으로 한다.

② MRT(Mean radition temperature, 평균복사온도) : 어떠한 실제 환경에서

인체와 동일량의 복사 열 교환을 하는 가상 흑체의 균일한 표면온도이다.

③ 상대습도(RH, pelatuve Humidity) : 어떠한 공기상태에 있어서 수증기분압과 이 상태의 포화수증기 분압과의 비를 백 분율로 나타내는 지표.

④ ET(Effective Temperature, 유효온도) : 기류는 정지상태(무풍), 습도는

포화상태를 기준으로 해서 이 때의 기온을 유효온도라 한다.

⑤ ET^*(New effective temperature, 신유효온도) : 가벼운 옷을 입은 성인이

근육운동을 하지 않고서 微風 速 0.25 ㎧이하의 실내에 장 시간 체재할 때의 온습도의 감각을 선으로 표시한 것이며 상대습도 50%이상의 지수가 ET^*이다.

⑥ CET(Corrected Effective Temperature, 수정유효온도) : 유효온도에 복사열 에 의한 온감의 향 을 고려한 것으로 건구온도 대신에 글로브온도,습구온 도 대신에 상당습 구온도를 나타낸 것이다.

⑦ 노점온도(dew point temperature) : 포화공기의 온도 이하로 냉각된 고체의 표면이 있으면 공중의 수증기는 거기서 응결해서 이슬이 된다. 즉 포화공기의

온도를 약간 떨어뜨리면 이슬이 생긴다. 이것으로 포화공기의 온도를 습공기의 노점온도라 한다.

: The dew point temperature is stated that as a mixture is cooled at constant first begins is the dew point.

⑧ 복사식 냉난방 장치 : 복사 냉난방에 쓰이는 냉난방 장치에는 가열 용량의 여분을 위한 보조 전기 가열기, 복사 가열에 필요한 복사 가열기, 복사 가열의 에너지원인 램프열원이나 고온의 전기 장치 세라믹 열원, 저온의 전기 케이블 열수 열원, 복사 램프 및 유리판 가열기, 가열 코일 등이 있다.

⑨ 수관식 보일러 : 가동 시간이 짧고 효율이 좋으나 비싼 보일러로서 고압이나 대용량에 적합하고, 전열 면적이 크고 증기 발생 속도가 빠 른 장점이 있는 반면에 구조가 복잡하여 보수 유지가 곤란 하고, 고도의 수처리가 필요하며, 부하 변동에 따라 압력 변 화가 크다.

용어정리(Ⅲ) ⇒ 열역학

① 열역학 : 각종 에너지와 이들 사이의 변환 및 에너지와 물질과의 관계를 연 구하는 것을 목적으로 하는 학문.

: The science of the relation of heat to other form of energy.

② 열역학 제 0 법칙 : 온도가 서로 다른 두 물체를 접촉시키면 고온의 물체로 열량을 방출하고 남은 온도의 물체는 열량을 흡입해서 두 물체의 온도차는 없어진다. 이 때 두 물체는 열평형 이 되었다고 하며 이런 열평형이 된 상태를 열역학 제 0 법칙이라고 한다.

: The zero law states if two system are both in thermal equilibrium, with a third one, they are in mutual thermal equilibrium.

③ 열역학 제 1 법칙 : 열과 일은 모두 하나의 에너지 형태로서 서로 교환하는 것이 가능하다. 이 법칙을 다른 말로 표현하면 에너지 보존의 법칙이라고도 한다.

: The first law states the conservation of energy principle, equates heat and mechanical energy and denies perpetualmotion as it implies a creation of energy.

④ 열역학 제 2 법칙 : 열과 기계적인 일 사이의 방향성(열 이동의 방향성)을 제시하여 주는 것이 열역학 제 2 법칙이다.

: The second law states that the quality of energy varies in for, particularity that heat energy is only in part transformable into mechanical energy. It denies the possibility of a machine operating in a cycle and developing mechanical energy from a single source of heat.

Kelvin-Planck의 표현 : 자연계에 어떠한 변화를 남기지 않고 일정온도 의 어느 열원의 열을 계속하여 일로 변환시키는 기계를 만드는 것이 불가능하다.

Clausius의 표현 : 자연계에 어떠한 변화를 남기지 않고서 열을 저온의 물체로부터 고온의 물체로 이동하는 기계(열펌프)를 만드는 것이 불가능하다.

⑤ 열역학 제 3 법칙 : 어떠한 이상적인 방법으로도 어떤 계를 절대 0도에 이 르게 할 수 없다는 법칙이 Nernst에 의하여 수립되었 다. 이 법칙을 열역학 제 3 법칙이라고 한다.

: The third law states if the entropy of each element in a crystal line state is zero at absolute zero temperature, every substance has a finite positive entropy ; but at temperature the entropy may become zero, and does perfect crystalline substance.

⑥ 잠열(Latent heat) : Change of enthalpy during a change of state.

: 물질의 온도변화 없이 상태변화에만 필요한 열.

⑦ 현열(Sensible heat) : Heat that causes a change in temperature.

: 물질의 상태변화 없이 온도에만 필요한 열.

⑧ 엔트로피 : 열역학 제2법칙을 양적으로 표현하기 위해서는 필요한 개념으로 열 에너지를 이용하여 기계적 일을 하는 과정의 불완전도 다시 말하면 과정의 비가역성을 표현하는 것이 엔트로피이다. 또한 엔트로피는 열에너지의 변화 과정에 관계되는 양으로써, 자연 현상에는 반드시 엔트로피의 증가를 수반한다.

⑨ 엔탈피 : 어떤 물체가 가지고 있는 열량의 총합을 엔탈피라 한다. 물체가 갖 는 모든 에너지는 내부에너지 외에 그 때의 압력과 체적의 곱에 상당하는 에너지를 갖고 있다.

⑩ 냉동톤 : 단위 시간당 냉동할 수 있는 열량, 즉, 냉동능력을 나타내는 말로 서 0℃의 물 1톤을 24시간에 0℃의 얼음으로 만드는 냉동능력을 1 냉동톤이라 한다.

: The heat removed by a ton of refrigeration operation for a hour, 3,320 ㎉/h. It is approximately equal to the latent heat of fusion or melting of 1 ton of ice, from and at 0℃.

⑪ 전도 : 정지한 물체간의 온도차에 의한 열의 이동현상(고체, 액체 그리고 기 체에서도 일어날 수 있다.

⑫ 대류 : 유체의 순환에 의한 열의 이동. 즉, 액체나 기체운동에 의한 열의 이 동현상으로서 유체에 있어서 온도차가 생기면 밀도차가 생기고, 그러면 유체의 흐름이 발생한다. 즉. 열의 이동이 생긴다.

⑬ 복사 : 열에너지가 중간물질에 관계없이 적외선이나 가시광선을 포함한 전 자파인 열선의 형태를 갖고 전달되는 전열형식.

⑭ 열역학적 온도(절대온도) : 열역학 제 3 법칙을 유도하는 과정에 발생한 개 념으로 물질의 성질에 의존하지 않는 보편적인 온도이다.

⑮ 완전가스 : 어떤 물체의 비열이 온도와는 무관한 관계를 가질 때 그 기체를 완전가스나 이상기체라 한다. 미시적으로 보면 기체는 많은 분자 로 구성되는데, 이들 분자간에 분자력이 작용하지 않으며, 분자의 크기(용적)도 무시할 수 있다는 가정하에서 성립하는 상태식 (Boyle-Charles의 법칙)을 따르는 가스를 이상기체라 한다.

용어정리(Ⅳ) ⇒ 열역학

① 엑서지 : 외부에서 열량 Q₁을 받고, Q₂를 방출하는 열기관에서 유효하게 일 로 전환된 에너지를 유효에너지라 한다. 여기서 최대 유효에너지 ΔW를 엑서지라 부르며 환경의 온도에 따라 그 크기가 정해진다.

② 열펌프 : 열펌프는 저온열원에서 열을 흡수한 후, 일을 가하여 고온열원에 열을 방출하는 장치이다. 저온열원에서 열을 흡수할 때에는 냉동 ․냉방장치가 되고, 고온열원에 열을 방출할 때에는 가열․난방장 치가 된다. 전자를 냉동기라 부르고, 후자를 열펌프라 한다.

③ 가역과정 : 역학적, 열적 평형을 유지하면서 이루어지는 과정으로 계나 주위 에 변화를 일으키지 않고 이루어지며, 역과정으로 원상태로 되돌 려질 수 있는 과정. 즉, 손실이 전혀 없는 과정을 말한다.

④ 내부에너지(internal energy) : 물체가 갖는 운동에너지나 위치에너지에 무관 하게 물체의 온도나 압력 등에 다라서 그 자 신의 내부에 갖는 에너지를 말한다.

내부에너지 = 계의 총에너지 - 기계적 에너지

⑤ 비열(Specific heat) : 어떤 물질 1㎏을 1℃높이는 데 필요한 열량.

정적비열(C_v) : 기체의 경우 체적을 일정하게 유지하고 가열할 경우의 비열.

정압비열(C_p) : 기체의 경우 압력을 일정하게 유지하고 가열할 경우의 비열.

⑥ 아보가드로의 법칙 : 모든 이상기체는 등온, 등압 하에서 같은 체적 내에 같 은 수의 분자를 갖는다.

⑦ 보일의 법칙 : 온도가 일정한 상태에서는 기체의 용적은 압력에 반비례한다.

⑧ 샤를의 법칙 : 압력이 일정할 때 이상기체의 체적은 절대온도에 비례한다.

또. 체적이 일정할 때 이상기체의 압력은 절대온도에 비례한 다.

⑨ 보일과 샤를의 법칙 : 기체의 체적은 절대온도에 비례하고 압력에 반비례한 다.

⑩ 계 : 연구대상이 되는 일정량의 물질이나 공간의 어떤 구역.

⑴ 밀폐계 : 계의 경계를 통해 물질의 이동이 없는 계.

⑵ 개방계 : 계의 경계를 통해 물질의 이동이 있는 계.

⑶ 절연계(고립계) : 계의 경계를 통해 물질이나 에너지의 전달이 없는 게.

⑪ 상태량

⑴ 강도성 상태량 : 계의 질량에 관계없는 상태량(온도, 압력)

⑵ 종량성 상태량 : 계의 질량에 정비례한다.(체적, 에너지, 질량)

⑫ 완전가스의 상태변화

⑴등적변화 : 어떤 용기에 들어 있는 물체를 가열했을 때 체적의 변화가 없 는 과정.

⑵ 등압변화 : 어떤 용기에 열을 가하면 용기 내의 내압은 변하지 않고 체적 만 변하는 과정.

⑶ 등온변화 : 어떤 용기 내에 열을 가한 후 온도를 일정하게 유지하면서 변하는 과정. 변화과정중에 등온을 유지하려면 열을 방출해 야 하고 팽창할 때는 외부로부터 가열하여야 한다.

⑷ 단열변화 : 외부와 열의 출입을 완전히 차단하여 하는 팽창 또는 압축의 변화.

⑸ 폴리트로우프변화 : 실제가스의 변화과정을 나타낸다.

⑬ Dolton의 법칙 : 두 가지 이상의 서로 다른 이상 기체를 하나의 용기 속에 혼합시킬 경우, 기체 상호간에 화학 반응이 일어나지 않는 다면 혼합 기체의 압력은 각각 기체압력의 합과 같다. 이 것을 Dolton의 분압법칙이라고 한다.

⑭ 가역사이클 : 사이클 중의 상태 변화가 모두 가역 변화이면 그 사이클은 최 초 상태로 되돌아갈 때 주위의 하등의 영향(또는 변화)도 남기지 않는 사이클이다.

⑮ 카르노 사이클 : 카르노 사이클은 완전가스를 작업물질로 하는 이상적인 사 이클로서 2개 등온 변화와 2개의 단열변화로 구성된다.

카르노 사이클에서 다음과 같은 사실을 알 수 있다.

⑴ 같은 온도의 열저장소 사이에서 작동하는 기관 중에서는 가역사이클로 작동 되는 기관의 효율이 가장 좋다.

⑵ 임의의 두개 온도의 열저장소 사이에서 가역사이클인 카르노 사이클로 작동 되는 기관은 모두 같은 열효율을 갖는다.

⑶ 같은 두 열저장소 사이에서 작동되는 가역사이클인 카르노 사이클의 열효율 은 동작물질에 관계없으며 두 열저장소의 온도에만 관계된다.

1.각 건물(또는 실)에 있어서 공기 조화의 주요 목적

① 병원수술실 : 병원에서 크게 항상 환자가 입원해 있는 병동 부문과 외래 환 자의 진료, 검사를 하는 진료 부문이 있다. 진료 부문은 여러 가지 기능이 있고, 청정 공간이 필요한 수술실, ICU, CCU, 방 사선 진료 등도 포함되어 있다. 병동 부문의 공조방식은 기본 적으로 개별 방식이 필요하고, 청정 공간을 공급하기 위해서는 전공기 방식이 최적이다. 현재, 가장 많이 쓰이고 있는 방식은 FCU+단일 덕트 방식이고, VAV방식, 각층 유니트 방식은 전공 기 방식의 일종이므로 적합하다고 할 수 있다. 세균 감염, 전염 을 방지하는 고도의 공기 청정 장치 필터의 선정이 필요.

② 방직공장 : 공장의 공조에는 생산하는 제품에 따라 그 생산 공간의 상태가 규정되어 지고, IC제품, 약품, 식품 등의 청정 공간이 요구되는 곳, 방직 공장이나 인쇄 공장과 같이 온습도의 제어가 요구되는 곳 등이 있다. 일반적으로 생산 시설은 제품에 가격의 영향을 작 게 하기 위해 투자 자금을 억제하고, 운전비를 작게 하고자 하는 경향이 있다. 청정 공기나 온습도 제어가 까다로운 생산 시설은 고성능 필터를 사용하거나, 온습도의 고도 제어를 위해서는 단일 덕트방식, 재열 방식 등이 있다.

③ 백화점 : 불측정 다수인의 사람이 출입하는 건물이므로, 시간, 계절, 또한 건 물의 공간에 의한 인간의 혼잡도가 다르거나, 실내 발생 열부하 가 상당히 다른 성질을 나타내는 곳이다. 일반적으로 일반 사무실 과 비교해서 실내 냉방 부하가 크고, 단위 면적당의 풍량이 많은 것이 특징이다. 사용하는 방식으로서는 각층 단일 덕트 방식, VAV 유니트 방식이 있으며, 부하 변동의 제어나 에너지 절약의 관점에 서 VAV방식이 제일 좋다.

④ 일반 사무실 : 사무실은 특정의 사람들이 장시간 사무를 보는 공간이다. 일반 사무실의 일반적인 특징은 높고(100∼150m), 대규모이다. 따라 서 대외적인 소음, 배기(대기 오염) 등의 문제점과 대내적으로 반송 설비 및 기기 내압에 대한 것이다. 열원이 중앙 방식의 경우에는 VAV방식, 팬코일 유니트+단일 덕트, 이중 덕트 방식 이 있는데, 최근에는 종래 사용되던 유인 유니트 방식이 바닥 을 통과하는 덕트의 방재적 약점, 개별 발정에 따른 약점, 필터 성능 때문에 잘 사용되고 있지 않다. 열원 분산 방식의 경우에 는 각층 팩케이지방식 등이 이용되고 있다.

⑤ 대형 컴퓨터실 : 일반적으로 연구실은 배기량이 많고, 단일 덕트 방식이나 단일 덕트 재열 방식 등이 이용되는 경우가 많다. 배기량 이 비교적 적은 곳은 ZONE마다 팩케이지 유니트를 사용 해도 된다. 공조 설비의 목적은 고도화된 기계 현열의 배 열을 제거하고, 일정 온습도를 유지하며, 실내 먼지를 없애 는 것이 주목적이다.

2. 좋은 통풍을 얻기 위해 건축 설계시 고려해야 할 조건

하계에 냉방이 되지 않을 경우에는 통풍을 기대하게 된다. 이 때의 통풍은 체감 온도를 떨어뜨리는데 도움이 되고, 주위의 기온과 같은 온도의 기류이기 때문에 드래프트보다는 통풍이 큰 쪽이 크면 좋다. 사람이 통풍을 감지하는 것은 대략 0.5㎧ 이상이고, 종이가 날린 정도는 1.0㎧이므로 일반적으로 통풍은 0.5∼9.0㎧가 좋다. 그러나, 무더운 날에는 3.0㎧ 이상이 되어야 쾌적감을 느끼는 경우도 있다.

하계의 통풍 계획에 있어서 주의해야 할 점은 다음과 같다.

① 지역의 하계의 최다 풍향

통풍을 기대하는 하계에 있어서 지역의 최대 풍향을 조사해서 개구부는 그 방향으로 향해 설계하도록 한다.

② 개구부의 크기와 위치

개구부는 클수록 보다 좋은 통풍을 얻을 수 있다. 그러나, 개구부만 있고

출구부(개구부)가 없으면 통풍을 기대할 수 없다. 될 수 있으면 최대 풍향에 대한 면과 그 반대측에 출구부를 설치하면 제일 효과적이다. 이것이 불가능 하면 적어도 2방향으로 개구부를 설치하도록 하지만, 2개의 개구부 위치 관 계가 나쁘면 실내의 일부에 통풍을 기대할 수 없다.

③ 실내 통풍 경로의 검토

바람의 유입 및 유출을 위한 개구부 사이의 통풍 경로를 통풍 윤도라 하고, 개구부의 위치에 따라 변화한다. 개구부의 위치나 크기가 부적당하면 바람 이 잘 들어오질 않을 경우도 있다. 따라서 통풍 경로가 사람이 거주하는 위 치에 오도록 하기 위해서는 창의 위치는 낮추고, 비를 설치하여 바람이 외 벽을 따라 위쪽으로 흐르는 것을 억제하여 실내의 낮은 위치로 유도하도록 하는 것이 좋다.

3. 공조 시스템에 있어서 에너지 절약과 유효이용의 방법 및 검토사항

⑴실내측

① 고효율의 조명기구 사용

② 적정한 조도에 의한 균일한 조도 분포가 얻어지도록 조명기구를 배치.

③ 태양빛 이용에 따른 창측 소등

④ 점멸 그룹의 세분화

⑤ 기구 발열을 직접 취출하는 흡입형 조명기구

⑥ 전반 조명과 국부조명의 병용

⑵ 외기도입

① 기밀성이 높은 샷시의 채용

② 회전문, 이중문 등의 채용

③ 건물 출입구 계단을 대기압보다 높게 유지하는 가압 장치의 채용.

④ 예냉, 예열시 외기 취입의 금지

⑤ 재실인원에 따라 취입 외기의 감소.

⑥ 외기와 연결된 덕트계의 비운전시 댐퍼의 개폐

⑶ 열원방식

① 각 열원기기의 선정에 있어서 각종 에너지 효율을 충분히 검토해야 한다.

② 열회수 방식 : 건물내에서 발생하는 폐열을 회수하고, 냉난방, 급탕을 위한 열원으로서 유효하게 이용할 수 있는 것이 열회수방식이다.

③ 축열방식 :․열원 용량의 감소에 따라 장치 용량이 감소한다.

․야간 전력 등 도시 에너지의 유효 이용이 도모된다.

․열회수 방식 등의 경우 회수 열에너지의 고효율 이용이

도모된다.

․저부하시에도 장치의 고효율 운전이 가능하다.

⑷ 열매운송방식 : 건물에는 여러 가지 목적을 가진 송풍기나 펌프가 설치되어 있고, 에너지의 소비면에서 전공조용 소비전령의 약 반을 차 지하는 큰 값이 된다. 따라서 건물의 에너지 절약을 위해서 는 공조 운송용의 전력 소비량을 감소시키는 것이 특히 중요 한 과제이다.

⑸ 공조방식

각 공조방식은 많은 경험과 실적을 토대로 일반적으로 정착되었고, 각각 우월 한 특징을 가지고 있다. 따라서 적절한 선정과 적용이 되면 각각의 우수한 성 능을 발휘할 수가 있다. 동일 부하에 대해서도 소비 에너지양은 크게 변동한 다.

4.조닝

동일 건물이라도 부분에 따라 열부하의 성질이 다른 것이 일반적이다. 이것은 외벽에 접하는 면의 방위에 따라 일사 열취득의 변동이 있는 것이나 각실의 용도, 사용 시간이 다른 것에 의한다. 이와 같은 경우 공조방식은 우선 공조를 행하는 구역을 나누어 그 구역마다 공조 계통을 설계한다. 공조 구역을 몇 개의 구역으로 나누는 것을 조닝이라 하고 부하 계산의 결과를 잘 검토해서 적절한 조닝을 행하는 것에 의해 부하 변동에 적절한 시스템이 되고 실내 환경의 향상과 에너지 절약을 도모할 수 있다.

① 건물의 평면 계획에 의한 방위별 조닝

공조의 기본적 존은 외계 조건의 변화의 영향을 직접 받는 외부존(페리메터 존)과 그 영향을 직접 받지 않는 내부존(인테리어 존)으로 나누고 있다.

단, 창이 거의 없는 경우나 단열성이 높은 경우에는 부하변동이 완만하기 때문 에 페리메터와 인테리어로 분할하지 않는다. 또 실의 길이가 10m이내의 경우는

인테리어 존을 설계하지 않는 경우도 있다. 더욱이 페리메터는 방위에 따라 2 ∼4개의 존으로 분할된다. 이 경우의 고조 대응으로서는 공조기를 방위마다 독 립시키거나 재열기를 성치하는 집중방식, 혹은 팬코일 유니트 등의 소형 공조 기를 방위마다 설치하여 송수온도, 송풍온도를 조정하는 개별 방식이 있다.

단 개별 방식의 경우는 각개 제어가 용이하기 때문에 방위에 의한 조닝을 행하 지 않는 것이 보통이다.

② 방의 사용목적에 따른 용도별 조닝

방의 용도나 사용시간이 다른 경우는 열부하의 성질도 다른 별도의 zone으로 할 필요가 있다. 예를 들면, 사무소 빌딩내의 레스토랑, 흡연량이 많은 회의실,

특수한 실내 조건을 요구하는 컴퓨터실, 시간대가 다른 관리실 등은 별계통으 로 설계해야 한다.

③ 다층건물에 있어서 수직 조닝

대규모 다층 건물에서는 기준층의 조닝이 윗층과 공통이 되는 경우가 많고, 수 직 방향으로 동일 존에 형성된다. 수직 존의 상하방향의 규모는 하나의 기계실 로 분담할 수 있는 층수에 지배된다. 이 경우 동일 존의 열부하 특성은 거의 같기 때문에 기준층에 관해서 각 존의 부하를 구해 층수배 하면 그 수직 존의 전체 부하가 구해진다.

5. Clean Room과 Bio-Clean Room

Clean Room은 실내 공기중의 분진을 극소로 하기 위해서 고안된 방이다.

미국에서 처음 개발되어 일본에 도입이 되어 트랜지스터 공장에 적용이 되었다. 현재는 텔레비전의 쉐도우 마스크와 초LSI의 생산에도 중요한 역할을 한다.

Bio-Clean Room(BCR)은 공업용 클린룸이라고도 하며 HEPA필터로 완전 여과한 공기를 0.4∼0.5㎧의 풍속으로 천장 전면에서 취출하고, 상전면에서 흡입한다. 그 결과 기류는 피스턴상으로 되어 인체와 기타에서 발생하는 분진은 전부 이 기류로서 세척되어 흡입구에 유입한다. 이 피스턴상의 기류를 층류라고 하며, 천장부터 상으로 향하는 방식을 수직층류, 벽에서 취출하고 반대측의 벽에 흡입되는 방식을 수평층류라고 한다.

수직층류식과 수평층류식은 최고급의 ICR이며 클래스 100의 실에 사용되는데, 이것에 대하여 대형 취출구의 직전에 HEPA필터를 설치하여 청정공기를 취출하는 방식은 난류식 또는 비층류식 클린룸이라고 한다. 이 방법으로서 취출구 바로 아래에서 클래스 2,000∼4,000,실내 전반에서는 클래스 5,000∼10,000의 청정도가 유지된다.

층류식의 ICR에서는 전풍량을 공조기에서 송풍할 때와 필요한 1차 공기만을 송풍하고 나머지는 실내의 주위에서 순환하는 방식이 있다. 후자의 방식이 경제적이나, 진동이 문제로 되는 초LSI공장 등에서는 전자가 사용된다.

앞에서 이야기한 ICR에서는 공기중의 분진과 동시에 공중미생물도 극히 적어짐을 알게 되어 ICR을 그대로 무균실에 응용하는 시도가 시작되었다. 공중미생물을 대상으로 한 클린룸을 바이오 크린룸이라고 하다. 바이오 클린룸은 현재, 무균수술실 또는 무균병실로서 내외에 널리 사용되고 있으며, 또 제약공장의 청정공정에 불가결의 설비로 되어 있다.

6. 중앙 공조 방식에 있어서 단일 덕트 방식과 2중 덕트 방식에 대해 비교

⑴ 단일 덕트 방식 : 가장 일반적이고 기본적인 방법으로서, 정풍량으로 송풍하 고, 실내의 부하 변동에 따라 냉수 코일과 온수 코일 의 열교환을 통해 취출 공기 온도를 변화시킴으로서 실온 을 제어하는 방식이다. 단일 덕트 방식에도 덕트 풍속에 의한 저속 덕트 방식, 고속 덕트 방식(15㎧ 이상)이 있다. 고속 덕트 방식은 건축적인 공간이 제한될 경우에 사용되 고 있지만, 덕트 내의 마찰 저항이 저속 덕트에 비해 약 2 배에 이르고, 팬동력에서 큰 차이가 생겨 근년에는 에너지 절약의 관점에서 거의 이용되고 있지 않다.

장점으로는,

① 공조기가 중앙식이므로 공기를 충분히 처리할 수 있다.

② 공조기가 기계실에 있기 때문에 유지, 관리도 충분히 할 수 있다.

③ 공조 기계실과 공조되는 실이 충분히 떨어져 있기 때문에 방음, 방진의 설 비를 할 수 있다.

④ 송풍량을 크게 계획할 수 있고, 따라서 환기량도 크게 할 수 있다. 리턴팬을 설치하면 중간기에는 외기 냉방을 할 수 있다.

단점으로는,

① 다실 공조를 하는 경우, 각 실의 부하 변동에는 대응할 수 없다.

② 가변 풍량 방식에 비해 팬동력이 커지고, 에너지 절약이 되지 않는다.

클린룸, 수술실, 방송 스튜디오 등에 이용.

⑵ 2중 덕트 방식 : 온풍 덕트와 냉풍 덕트를 설치하고, 제어하는 조운이나

방마다 혼합 상자를 설치하여 실내의 부하에 따라 온풍, 냉 풍을 혼합해서 실온을 제어하는 시스템이다. 혼합 상자의 제어는 실내에 설치된 Thermostat에 의해 부하 변동에 따 라 온풍, 냉풍의 혼합비가 결정되고, 취출시 풍량은 유량 제 어 댐퍼에 의해 제어된다. 2중 덕트 방식의 장점으로서는 전공기 방식의 일반적인 장점외에 다음과 같다.

① 개별 제어가 가능하다.

② 냉난방을 동시에 할 수 있고, 계절마다 냉난방의 전환을 할 필요가 없다.

③ 100% 전공기 방식이면 공조되는 공간에는 물, 증기, 드레인 배관이나 전기 배관 및 필터가 필요 없다.

④ 열매가 공기이기 때문에 실온의 응답에 상당히 신속하다.

단점으로는,

① 설비비, 운전비가 많이 든다.

② 덕트 스페이스가 크게 된다.

③ 습도의 완전한 제어가 어렵다.

7. VAV방식에 의한 공조방식

⑴ 특성

취출구에 변풍량 유닛을 설치하여 실온에 따라 취출풍량을 제어한다. 이 방법은 재열손실 또는 2중 덕트의 혼합손실도 없으므로 열원부하의 증대도 없고, peak time 외에는 송풍량이 감소되어 소비동력은 절감되고 연간의 송풍동력이 정풍량방식 또는 2중덕트 방식에 비하여 극히 적어지며, 이 두 가지를 합하면 에너지 절약효과가 매우 크다. 그러나, 변풍량유닛의 필요 정압이 낮아야 하며, 이것이 과대하게 클 경우 정풍량방식보다도 동력이 늘어날 때가 있다.

⑵ 장점

① 다른 방식에 비해 크게 에너지 절약 효과가 있다.

② 각 방의 온도를 개별적으로 제어가 가능하다.

③ 대규모일 때 덕트와 송풍기의 용량은 동시 사용률을 고려해서 정풍량방식보 다 80%정도 작게 할 수 있다.

⑶ 단점

① VAV유닛의 가격이 현재로는 약간 비싸다.

② 부하가 최소풍량의 비율이하로 되면, 실온이 제어되지 않고 냉방시 실온이 설정점 보다도 낮아지는 현상이 생긴다.

8. 빙축열 시스템의 원리 및 실용상 문제점

빙축열 기술이란 심야 전력을 이용하여 얼음을 얼려 저장하였다가 냉방부하가 많이 요구되는 주간시간에 얼음의 융해잠열을 이용하여 저장된 얼음을 녹여 만들어진 순환수를 직접 또는 간접으로 부하측에 공급하는 방식이다. 각종 빙축열 방식을 분류하여 보면 열원부는 냉동기로 냉각한 브라인을 제빙부로 보내는 부동액 순환형과 프레온 냉매를 제빙부에 보내는 직접 팽창방식으로 나눌 수 있다.

⑴ 장점

① 축열조 부피 감소 : 물 온도차를 이용하여 일반 현열축열에 얼음의 융해잠 열을 부가할 수 있어서 작은 부피로 많은 축열이 가능.

② 축열조에서의 열손실 감소 : 축열조의 열손실은 주위와의 온도차와 축열조 의 표면적에 의해 결정된다. 빙축열이 저온축 열이므로 주위와의 온도차가 크지만, 축열조 의 축소에 따른 표면적 감소로 냉수축열에 비 해 열손실이 감소.

③ 냉수 공급의 안정화 : 축열조에서 뽑아내 이용하는 열량의 대부분은 잠열 분에 의한 것이므로 4℃내외의 안정된 냉수를 장기 간 이용할 수 있다.

④ 기존 냉수 축열의 용량의 증대 가능 : 기존 냉수축열조를 빙축열화함으로써 축열용량을 대폭 증가시킬 수 있다.

⑤ 열수송동력의 절감

⑥ 냉방부하의 증가로 어려움을 받는 기존건물에의 적응화.

⑵ 단점

① 증발온도의 저하에 따른 냉매의 체적 증대로 인해 냉동기의 성능 및 효율이 저하

② 축열조의 추가설치, 별도의 난방열원기기 등의 설치공간이 증가.

③ 빙축열조, 자동제어 공사비 등의 초기투자비의 증가.

④ 축열조에 의한 에너지 손실이 발생

9. 콜드 드래프트

콜드 드래프트(Cold draft) : 인체는 신진대사에 의해 계속적으로 열을 생산하고 생산된 열은 주위로 소모된다. 그러나, 생산된 열량보다 소비되는 열량이 많으면 추위를 느끼게 된다. 이와 같이 소비되는 열량이 많아져서 추위를 느끼게 되는 현상을 콜드 드래프트라 하며, 다음과 같은 원인이 현상을 촉진시킨다.

① 인체 주위의 공기온도가 너무 낮을 때.

② 기류의 속도가 클 때.

③ 습도가 낮을 때.

④ 주위 벽면의 온도가 낮을 때.

⑤ 겨울에 창문에 극간풍이 많을 때.

따라서 드래프트를 최소로 하기 위해서는 실내의 온도분포를 균일하게 하고, 기류의 풍속이 어느 제한값내에 있도록 해야 한다. ASHRAE에서는 착석해서 집무하고 있는 상태의 사람에 대한 실내기류의 표준풍속을 0.0075∼0,20㎧의 값을 권장하고 있다.

10. 건축설비에 있어서 각종 소음 및 진동의 발생원인과 그 방지책

공기 조화 설비에 있어서 냉동기, 보일러, 펌프, 보일러, 냉각탑 등의 기기류에서 소음이 발생하는 외에 덕트내, 배출구, 흡입구 등의 기류에 따라 발생하는 소음이나 배관내의 유동에 따라 발생하는 소음이 있다.

⑴ 주요 전달 경로

① 소음원이 실내이며, 여기에서 방출된 소음이 실내로 확산되는 것

② 기계실의 벽체 등을 투과해서 거실에 소음이 전달되는 것.

③ 송풍 소음이 덕트를 통해 실내로 방출되는 것.

④ 냉각탑과 같이 옥외에 설치되는 기기의 소음이나 외기 흡입구, 배기구 등에 서의 옥외로 방출된 소음이 인접한 건물에 전달되는 것.

⑤ 기기의 진동이 건물 구조체에 전달되어 실내에 2차적으로 발생하는 소음.

⑵ 대책

① 소음의 발생을 감소시키는 방법. 즉, 발생 소음이 적은 기기의 선정, 그리고, 기기를 개량.

② 실내에 흡음재를 사용하던가, 벽체나 문 등에 차음 강화, 기계 기초나 바닥 보강 등의 건축적 방법을 강구.

③ 소음기의 설치나 방진재 사용 등 설비적 방법에 의한다.

④ 육상 설치 기기의 건물 주변에 대한 소음 전달 방지를 위한 방음벽을 설치.

11. 실내 공기에 있어서 오염 지표로 CO₂가 이용되고 있는 이유

환기란 자연 또는 기계적 수단에 의해. 외기를 도입하여 실내의 공기와 교환하 는 것으로, 목적은

① 재실자의 건강, 쾌적, 작업능률을 유지하기 위해

② 물품의 제조, 규격, 시설의 보전, 그 외 각종 기계류의 원활한 조작 운전을 위해

③ 각종 동식물의 사육재배를 위해서이다.

대인, 대물에 따라 다르지만 주로 실내환경의 대인 허용치를 결정하는 환기 의 인자로서는 산소, 이산화탄소, 일산화탄소, 취기, 열, 습기, 연소가스, 분 진, 세균, 유독가스 등이 있는데, 이들이 각 실의 용도에 따라 대응한다. 환 기량을 결정하는 데 있어서 실사용의 목적과 사용상황을 충분히 고려하고, 몇 개의 환기 필요인자를 정해, 그 중 최대값을 갖고 그 실의 환기량으로 하는 것이 바람직하다. CO₂의 환기인자를 선택하는 데 있어 상당한 이론이 있지만, 인간의 호기에 의해 공기 중의 CO₂가 증가함에 따라 O₂가 감소하 고, 수증기, 악취, 그외의 인체로부터 발산물이나 의복등으로 부터 방진도 증가하여 공기의 질이 악화된다. 따라서, 인간의 재실에 의한 공기 오염의 경우, 공기중의 CO₂농도를 가지고 실내 오염의 지표로 하는 것이 이용되고 있다.

11. 하계에는 될 수 있으면 시원하게, 겨울에는 따뜻한 주택이 되도록 건축의 설계, 구도, 재료 등의 면에서의 설계 유의사항.

주택의 냉난방 공조 설비 계획에 있어서 거주환경의 향상이나 설비기기 및 에너지 절약형의 기기, 시스템의 선정이 중요하다. 일반적으로 주택의 설계에 있어서는 지방성, 실의용도 및 재실자의 연령, 성별, 건강상태에 따라 다르다. 특히 주택의 설계 환기량은 주방 이외의 장소는 인원 밀도가 작고, 오염물질의 발생도 작기 때문에 필요량이 작게 되는 특징이 있다. 이러한 것을 모두 고려하여 실내 환경과 에너지 절약을 위한 주택의 시스템 선정상 주의사항은 다음과 같다.

① 거주 환경의 향상을 도모하고, 개별의 온도제어가 가능하며, 운전조작이 간 단하고, 화재나 사고시에 대비하여 충분한 안전장치를 구비하여야 한다.

② 경제성이 높고 설비비, 가동비, 유지관리비에 적은 비용이 들어야 한다.

③ 에너지 절약을 고려한 기기, 시스템이어야 한다.

④ 내구성, 호환성을 고려하여야 한다.

⑤ 주변환경의 악영향(소음, 공기오염 등)이 미치지 않아야 한다.

⑥ 건축계획과 융합성을 가져야 한다.

특히, 동계,하계의 건축적 수법으로서는 방한, 방서의 연구로 패시브시스템의

사용으로 동계에 있어서는,

① 일사량의 효과적인 취득방법

② 취입된 열이 나가지 않도록 하는 적절한 단열방법.

③ 열을 유효하게 이용하기 위한 축열방법

④ 온도평균화를 위한 열수송 방법 등이 있다.

하계에는,

① 일사열의 차단방법

② 적절한 통풍의 방법

③ 증발냉각이나 대기방사 냉각, 인간의 외기온도, 지중의 저온열 이용방법을

토지의 기후조건에 맞추어 계획할 필요가 있다.

12. 동계 공기조화에 있어서 실내 거주자의 쾌적성

취출구에서의 기류는 난류 분류가 되고, 주위공기로 유인하여 혼합하고, 유량을 증가해서 넓은 범위로 확산되며, 속도나 온도차는 점점 작게 된다.

① 창밑에 온풍 취출구가 있을 때 : 창면에서의 하강 냉기류로 고온의 취출기 류가 소멸되지만, 취출기류와 만나지 않는 정면에서 하강 냉기류가 마루면에 도달하 여, 큰 온도층을 형성한다. 따라서 취출기 류가 창전면을 덮도록 하면 방지할 수 있 다.

② 천정에 온풍취출구 있을 때

㉠ 수평취출 - 거주역의 중앙부에 정체 유역이 생기고, 마루면과의 사이에 큰 상하 온도차가 생겨, 창면에서의 드래프트를 방지할 수 없다. 이것을 방지하기 위해 날개각도를 조절하여 하향으로 취출되도 록 한다.

㉡ 하향취출 - 거주역에서의 유속이 빠른 부분이 생기지만, 온도 분포는 거의 같아지기 쉽다. 그리고 취출기류가 마루면까지 도달하지 않으 면 그 하부가 정체 유역이 되고, 큰 상하 온도차가 생긴다.

③ 천정에 온풍취출구가 있고, 창밑에 방열기가 있을 때 : 창문에서의 콜드 드 래프트를 막을 수 있고, 정체유역이 생기지 않는 온도의 분포 로 일정하게 되지만, 중앙부분에서는 기류속도가 빠르면 불쾌 감을 느끼기 쉽다.

왜 풍량 측정 장치(FMS)를 적용시켜야 하는가 ?

1. 서 론 2.가변 풍량 시스템(VAV System) 문제점     - 실내 온도 조절이 않되는 요인     - 가변 풍량 유니트 소음 원인     - 공급 덕트내 정압 변화가 많은 요인     - 실내 가압 및 최소 외기량 도입이 않되는 요인  3. 정압 센서 및 풍량 측정 장치(FMS)의 적용     - 정압 센서의 적용          a. 실내 정압 제어          b. 개방 회로 정압 제어          c. 폐쇄 회로 정압 제어          d. 정압 감지기 설치 위치     - 풍량 측정 장치(FMS)의 적용           a. 급기(Supply Air) 덕트에          b. 급기(Supply Air)와 환기(Return Air) 덕트에          c. 외기(Outside Air) 덕트에 4. 결 론

1. 서 론

Variable Air Volume(VAV)시스템의 출현은 그의 에너지 절감에 대한 가능성으로 인해 전형적인 HVAC의 운용에 광범위한 변화를 가져왔다. 그러나 지난 수년간에 걸친 전반적인 VAV 시스템 의 운용 결과를 보면 상당히 기대치에 미치지 못하였다.
90% 이상이나 만족스럽게 기능을 발휘 하지 못하였으며 심지어 종래의 Constant Air Volume (CAV)Systems 보다 더 많은 에너지를 낭비 하기까지 하였다.
거의 60% 이하까지의 에너지 절감에 대한 기대가 실현되지 못했다.

그러나 생활 향상과 더불어 보다 나은 쾌적한 공간과 건강 문제 그리고 생산성 향상을 위해서 실내의 공기 조화 냉난방에 대한 중요성은 갈수록 커지고 있다. 쾌적함과 경제성간의 균형을 향상 시키기 위하여 전자와 컴퓨터를 이용한 시스템 보급이 계속 증가 추세에 있으며 건물의 고급화 및 실 별 개별 제어가 가능한 가변 풍량(Variable Air Volume) 시스템의 적용이 날로 증가하고 있다.

70년대 후반부터 국내에 보급되어온 가변 풍량 유니트(VAV) 제어 방식이
   공기식 제어(Pneumatic Control),
   전자식 제어(Electronic Control),
   직접 디지탈 제어(Direct Digital Control)로 변천 개발 되 어 왔으나
여러 가지 문제점으로 인하여 가변 풍량 시스템이 시설된 많은 건물에서 그 기능이 사양화되어 있고 현재 설계 및 건설중인 건물에서도 문제점이 개선되지 않고 진행 되고 있다
이의 개선을 위하여 VAV 시스템 운용에서 본질적인 많은 문제점들을 파악하여 그 요인을 요약하고 본 내용에서 설명하고 있는 Airflow Measurement(FMS)로 VAV 시스템 운용과 관련된 많은 문제점들에 대한 그 해결책을 제시해 주고 있다.

2. 가변 풍량 시스템(VAV System) 문제점

우리 나라의 가변 풍량 유니트(VAV) 제어 방식은 80년대 중반까지는 실내 온도 조절기(Room Thermostat Controller)에 의해 가변 풍량 조작기를 작동하게 하는 단순 제어가 이루어져 왔으나 현재는 진보된 전자 기술 적용으로

- 가변 풍량 유니트(VAV) 내에서의 풍량 측정

- 풍량의 상/하한점 설정

- 압력 독립식 제어(Pressure Independent Control) 

- 중앙 감시반에서 온도 조절점 변경(Remote Setpoint Adjust)

- Warming Up 제어

-등의 많은 기능을 보유하고 있으나 가변 풍량 본래 목적인 실내 온도 조절이 않되고 소음이 나는등 문제점이 나타나고 있다.

2.1. 실내 온도 조절이 않되는 요인

- 가변 풍량 유니트(VAV) 전단의 정압이 일정하지 않다

- 가변 풍량 유니트(VAV)의 풍량 상/하한(Minimum/Maximum) Setting이 잘못 되었다

- 자동 제어 기기의 오작동

2.2. 가변 풍량 유니트(VAV) 소음 요인

- 제작 설계상의 결함

- 송풍기 정압제어 불량

- 압력 종속식 제어

- 짧은 가변 풍량 작동체 운전 시간

- 헌팅 운전

2.3. 공급 닥트내 정압 변화가 많은 요인

- 부적합한 정압 감지기 설치 위치

- 부적당한 정압 감지기 선정(Static Pressure Wide Range등)

- 정밀도가 낮은 정압 감지기 사용

- 송풍기 제어 기기 오작동

2.4. 실내 가압 및 최소 외기량 도입이 않되는 요인

- 풍량 측정 장치(FMS)를 활용하지 않고 단순 감시(Monitoring) 기능으로만 사용할 때

- 송풍기와 환풍기를 동일 제어 신호로 제어하는 단순 제어 시스템을 채택한 경우

3. 정압 센서 및 풍량 측정 장치(FMS)의 적용

3.1. 정압 센서의 적용

   실제로 VAV 시스템의 운용에 있어, 방, 공간, 층 또는 빌딩에서 공급되는 공기의 양보다 많거나 적게 또는 동일하게 배기하게되면 이들 내에 양압(Positive Pressure)이나 음압(Negative Pressure) 또는 중압(Neutral Pressure)이 발생하게 되어 있다.
우리는 이를 Pressurization(가압) 문제라하며, 이는 공간의 부하 수요를 충족시키기 위해 급기 풍량(Supply Air Volume)을 변화시키는 가변 풍 량 유니트(VAV Air Terminal Units)로 말미암아 급기와 배기 풍량간의 비동기성 (Nonsynchronization)에 기인한다.
급기 풍량이 변화함에 따라 공간의 부하 수요에 알맞는 적정 실내압 유지를 위해서는 Duct System내의 정압과 송풍기와 환풍기간의 풍량을 정확 하게 측정 및 감시하여 공간의 부하 수요에 적합하도록 적절한 환풍기 제어(Return fan Control) 가 이루어져야만 한다.

과거의 Constant Volume System(CAV)에서는 시스템 풍량이 Fan에 의해 제어 되었다.
그러나 가변 풍량 시스템(VAV System)에서는 시스템의 중심이 Air Terminal Unit쪽으로 바뀌었다.
이 Air Terminal Unit은 시스템의 말단부에 위치하며, Air Terminal Unit의 개폐로 인한 부하의 변화를 감지하기 위해서는 Fan의 풍량과 Duct내의 정압을 감지하는 수단이 반드시 필요하다.

이러한 변화를 감지하기 위해서 Air Terminal Unit의 작동을 감시할 감지기(정압 센서)를 Duct내에 설치한다
.정압 센서는 VAV Terminal Units에서의 풍량 변화로 인한 Duct내의 정압 변화를 감시 한다.

정압 제어의 종류는 다음과 같다.

3.1.1. 정압 제어의 종류

A. 실내 정압 제어(Direct Building Static Pressure Control)

  실내의 정압차를 감지하여 제어하는 방식으로 소형 공조 설비에서 실내 가압(Positive Pressure)과 외기 정압 차이가 일정 이상인 경우에 한해서 적용하여야 한다.

B. 개방 회로 정압 제어(Open Loop Control)

  공급 닥트내의 정압을 감지하여 송풍기 및 환풍기를 제어하는 방식으로 풍량 감소시 환풍기 제어 작동부에 보상 장치가 있어야 실내 가압 및 실내 배기용 풍량을 확보할 수 있다.

C. 폐쇄 회로 정압 제어(Colse Loop Control)

  급기 닥트내의 정압을 감지하여 송풍기(Supply Fan)를 제어하고 풍량 측정 장치(FMS)로 급기 및 환기 풍량을 측정 하여 환풍기(Return Fan)를 제어하는 방식으로 제어 방식중 기술적으로 가장 진보된 방식 이다.

 

3.1.2. 정압 감지기 설치 위치(Static Pressure Sensor Location)

  가변 풍량 시스템에서 정압 감지 위치 선정은 가변 풍량 시스템 제어에 있어 가장 중요한 요소이다.
  만약 정압 감지 위치가 공기 조화기의 송풍기(Supply Fan) 바로 인접한 곳에 설치 하였을 경우 송풍량에 관계없이 항상 똑같은 정압을 감지할 것이다.
  설계시 정압 감지 위치를 말단측 2/3 지점으로 하는 것은 급기 닥트의 Friction Drop이 1/3 남아 있는 위치가 Operation Surge를 적게 받고 보다 안정된 운전이 가능하기 때문이다.

 

   만일 VAV System이 Multi-Zone으로 구성되어 한 개의 정압 감지기만으로 급기 덕트내의 대표적인 정압을 측정할 수 없을 때는 정압 감지기도 Multiple화하여 Override Control로써 송풍기(Supply Fan)를 제어 하여야 한다.

 

3.2. 풍량 측정 장치(FMS)의 적용

3.2.1. Supply Air Duct에

  Supply Duct내 정압만을 가지고 Supply Fan 및 Return Fan을 동시에 제어하고 있는 방식은 보완 및 개선의 필요성이 있다.
왜냐하면 Supply Fan 및 Return Fan은 풍량이 다르므로 Supply Duct내의 정압에 의해 동시에 똑같은 제어 신호로 제어하게 되면 실내 양압 (Positive Pressure) 및 최소 외기량 도입이 않되기 때문이다.

- 급기 Duct내의 정압만으로 Supply / Return Fan 동시 제어시 Air Unbalance 예 :

* AHU Supply Air 30,000 CMH,
          Return Air 27,000 CMH인 경우

	100%	80%	50%
Supply Fan	30,000 CMH	24,000 CMH	15,000 CMH
Return Fan	27,000 CMH	21,600 CMH	13,500 CMH
실내 배기 및 가압용	3,000 CMH(100%)	2,400 CMH(80%)	1,500 CMH(50%)

   Static Pressure Controller를 적절하게 설정하기 위해서는(terminal unit 운용에 필요한 최 소 압력 수준으로), Supply Fan 의 풍량을 알아야만 한다.
  이는 Fan의 풍량을 감시하는 측정 장치(JFM-P Series 또는 JFM-S Series)가 필요함을 의미한다.

 

3.2.2. Supply와 Return Air Ducts 양쪽 모두에

VAV 시스템에서 가장 제어하기 어려운 문제는 Supply Fan 풍량의 변화에 맞추어 Return Fan 풍량을 적절하게 제어하는 것이다. 그러나 실내와 실외의 정압 차이를 이용(Building Static Control)하는 방식이나 급기 덕트내의 정압을 이용하여 송풍기와 환풍기를 동시에 제어(Open Loop System)하는 방식은 본질적으로 운용상 한계를 가지 고 있으며, 오로지 세심한 주의와 함께 사용해야 한다.

빌딩 자동화 시스템이 채택된 공기 조화기에서 송풍기(Supply Fan) 제어는 급기 덕트(Supply Duct) 말단측 2/3 지점의 정압 감지에 의해서 제어하고 Return Fan은 Supply Duct FMS에 의해서 조절값을 산정해 그 조절값과 Return Duct FMS에서 측정한 Return 풍량을 측정치로하여 Return Fan을 제어 한다.

- 조절값 산정 예

* Supply Air 30,000 CMH, Return Air 27,000 CMH

Supply Air FMS 27,000 CMH 측정시 : 27,000 - 3,000 = 24,000 CMH (Return Fan Setpoint)

Supply Air FMS 15,000 CMH 측정시 : 15,000 - 3,000 = 12,000 CMH (Return Fan Setpoint)

Supply Air FMS 12,000 CMH 측정시 : 12,000 - 3,000 = 9,000 CMH (Return Fan Setpoint)

 즉 Supply Fan 풍량과 함께 Return Fan 풍량을 동기화 시키기 위해서는 오로지 한가지 방법 밖에 없으며, 그것은 바로 풍량으로 동기화 시키는 것뿐이다 : 풍량 측정 장치(FMS)로 Supply Duct와 Return Duct에서 실제 측정한 풍량값에 의거하여 각각의 Fans간에 일정한 풍량 차이가 나도록 Return Fan을 제어함으로써, Supply System에서 풍량의 변화가 발생하더라도 일정한 풍량 차이로 실내 가압과 최소 외기량 도입이 유지 될 수가 있다.

 

3.2.3. Outside Air Duct에

 시스템의 부하 변화에 대응하기 위해 Supply Fan 풍량이 변함에 따라 최소한의 외기량(Minimum outside air volume)도 또한 변한다. 유일한 그 해결책은 Supply Fan 풍량의 변화에 관계 없이 Outside air quantities(외기량)를 감시하고 일정한 최소량으로 유지시키기(관련 제어기기로) 위해서는 외기 도입부쪽에 풍량 측정 장치(FMS)를 설치하는 것이다. 보다 많은 양의 외부 공기를 사용하는 Economy Cycle이 바람직 할때는, 제어 시스템내로 쉽게 통합 시킬 수도 있다.

 

4. 결 론

  위에서 살펴본 바와 같이,VAV 시스템(Variable Air Volume System)에서는, 부하가 변함에 따라 Air Flow가 변 하고 따라서 Supply Duct System 의 정압이 변하게 된다.
그러므로 VAV 시스템에서의 가장 중요한 제어 대상은 정압과 풍량이다.
Duct System 내의 정압과 풍량을 측정 하여 풍량 제어에 이용하기 위해서는 정압 센서와 풍량 측정 장치(FMS)라 일컬어지는 풍량 측정 장치가 필수적이다.
VAV System의 부하 변화로 인한 정압의 변화를 정압 센서로 감지하여 Supply Fan을 제어하고 동시에 Supply Fan과 Return Fan의 풍량을 FMS로 측정하여 Supply Fan의 풍량을 감시하고 시스템의 공간 부하 수요에 알맞게 Return Fan을 제어 한다
.

분명히 Airflow Control은 Fan 풍량을 정확하게 감시하는 풍량 측정 장치(FMS)의 성능에 따라 크게 좌우된다.
실제로 Fan 바로 근처에서 Branch Duct로 분기되어 Main Duct에 FMS 설치가 불가능하거나 현장의 여건상 부득이하게 Branch Duct에서 각각의 풍량을 측정, 합산하여 각 Fan의 풍량을 측정하여야 하는 경우등 1개의 FMS로 정확하게 측정하기가 어려울 때는 다수의 풍량 측정 장치(FMS)를 편리한 곳에 설치하여 합계를 낼 수도 있다.

진성 계전은 VAV System 운용에서 본질적인 많은 문제점들을 배제하기 위해 필요한 제어 기능을 수행하는데 적용 시킬 수 있는, 안정적이고 신뢰할 수 있는 정확한 Air Flow Measuring 또는 Sensing Devices(JFM-P Series 및 JFM-S Series 와 JSP)를 개발, 제조 하고 있으며, VAV System Control을 위해 당사 제품을 적용 시킬 수 있는 최소한의 권장안을 필요성, 실용성 및 초기 비용의 경제성에 근거를 두고 설명해 놓았다.

따라서 적절한 시스템 운용을 위해서는 필히 행해져야 하는 다음의 경우에 :

1. Return Air Duct에

- Return Air System Flow를 Adjusting 하고 Balancing하기 위해

2. Supply Air Duct에

- Branch Ducts의 Constant Static Control로 Air Noise levels을 감소시키고

- Supply Duct Air Flow의 Constant Volume Control을 위해

3. Supply와 Return Air Duct 양쪽 모두에

- Floor 또는 Space Pressurization Control을 위한 Supply 및 Return Air Flow의 동기성을 위해

- Branch Ducts와 Return 또는 Supply Fans간의 Duct Leakage 측정을 위해

- Supply 및 Return Air Flows를 감시함으로써 효과적인 시스템 운용을 위해

4. Supply, Return 및 Outside Air Duct에

- 실내의 적정 양압을 유지하기 위해 Supply 및 Return Fan의 풍량을 측정하여 Supply 및 Return Fan간의 Balance를 맞추고 환기 기준에 필요한 최소 외기량을 일정한 양으로 제어 하기 위해

풍량 측정 장치(JFM  Series) 및 덕트 정압 Sensor(JSP Series)를 설치함으로써 VAV System 운용에서 파생되는 많은 문제점을 근본적으로 해결할 수가 있다.

자료: http://blog.naver.com/bhs507694?Redirect=Log&logNo=80029854129