덕트 및 부속설비

[hvacyoon]

6-1  개  요

덕트는 공기를 수송하는 데 사용하는 것이며, 건축설비에 있어서 덕트란 주로 환기와 공기조화를 위해 사용되는 것을 말한다. 대체로 건물의 규모가 거대해질수록 큰 사이즈의 덕트가 건축적으로 만들어지기도 하지만, 벽돌이나 콘크리트로 만들어진 덕트는 표면마찰이 크고 공기누출도 막기 어려우므로 쓰이는 예가 거의 없다.

 또한, 덕트는 주로 얇은 금속판으로 되어 있으며, 단면은 일반적으로 장방형과 원형의 것이 쓰인다. 그러나, 타원형으로 된 유연성 있는 덕트가 사용되기도 한다. 원형 덕트 내의 공기의 흐름은 직관부에서는 그림 6-1에서와 같은 속도분포를 나타낸다. 이것은 관벽에서 마찰저항이 있어 관벽에 가까운 부분의 속도가 줄고 있기 때문이다. 또, 장방형 덕트에서는 원형 덕트보다 더욱 복잡한 분포로 된다. 그러나, 하나의 덕트에서는(공기누설이 없다면) 유로 각 단면을 통과하는 유량이 일정하기 때문에 실용적으로는 단면 내의 평균유속만을 생각하면 되는 경우가 많다(그림 6-2 참조)

그림 6-1  원형덕트의 단면속도분포

그림 6-2  장방형덕트의 평균유속

6-2  덕트의 종류

일반 건물의 공조설비에서 이용되는 덕트의 재질로서는 보통 아연도금철판이 많다. 그 밖에 주방·탕비실·욕실 등 아연철판으로는 부식의 우려가 있는 장소의 환기설비용 덕트에서는 알루미늄판, 동판, 염화비닐판, 유리섬유판 등을 사용할 때도 있다.

 덕트를 풍속, 형상 및 사용목적에 따라 분류하면 다음과 같다.

풍속에 의한 분류법 중 저속덕트는 주덕트 속의 풍속이 15m/s 이하이며 정압 50mmAq 미만인 것을, 고속 덕트는 풍속이 15m/s 이상, 정압 50mmAq 이상인 것을 말한다. 대체로 송풍용 덕트로서는 고속 혹은 저속덕트를, 환기용으로는 저속용 덕트를 사용한다.

 형상에 따라 분류한 장방형 덕트는 주로 저속용으로, 원형 덕트는 고속용을 사용한다. 이것은 고속덕트인 경우는 덕트 내의 압력이 높게 되므로, 덕트의 강도를 크게 해서 공기누설을 막는 구조로 할 필요가 있기 때문이다.

 제작상으로는 공장에서 규격치수로 만든 덕트를 이용하는 프리패브식의 방법과 시공도에 의해 공장 혹은 현장에서 판뜨기해서 만드는 방법이 있다. 원형 덕트는 주로 전자로, 장방형 덕트는 주로 후자의 방법에 의한다.  

 프리패브식의 원형 덕트는 띠상의 철판을 나선상으로 감아서 만든 스파이럴(spiral) 덕트와 플래시블(flexible) 덕트가 잇다. 스파이럴 덕트의 접합부는 일반적으로 삽입이음쇠를 사용하고 비스고정과 접착제 또는 실테이프(seal tape)를 사용한다. 분기이음쇠나 곡부이음쇠는 역시 표준의 이경관이 사용된다. 이것들은 덕트로서는 가요성이 없다.

 플렉시블 덕트는 주로 저압덕트에 사용되는 것으로서 가요성이 있고, 덕트와 박스 혹은 취출구 사이의 접속 등에 사용되는 것이며, 스페이스에 장애물이 있어서 덕트를 절단해야 하는 경우 등에 사용하면 이음쇠의 수를 줄일 수 있다. 이것은 알루미늄제가 많으며, 또 이것에 보냉시공한 것도 있다. 또한, 유리섬유판이나 석면판으로 내외에 알미늄박을 붙인 것 등으로서 공장제작된 것을 사용할 때도 있다. 그림 6-3은 원형 덕트의 외형을 나타낸다.

그림 6-3 원형덕트의 예

6-3  덕트의 배치

 덕트의 배치법은 그림 6-4에 나타낸 바와 같이 간선 덕트, 개별 덕트 및 환상(環狀) 덕트방식으로 대별할 수 있다.  

 간선 덕트 방식은 1개의 주덕트에 각 취출구가 직접 고정된다. 시공이 용이하며, 설비비가 싸고, 덕트 스페이스도 비교적 적어, 공조 . 환기용에 가장 많이 사용된다.

 개별 덕트 방식은 주택의 온풍난방의 각 실에 대량 생산된 동일徑 덕트 취출구를 배치, 풍량이 많이 필요한 실에는 2개 이상 취출구의 설치 등, 가격 . 시공면의 장점은 있지만, 많은 덕트 스페이스가 필요한 결점이 있다.

 환상(環狀) 덕트 방식은 2개의 주덕트를 환상(環狀)으로, 말단부 취출구에서 풍량의 불균형을 개량한 방식인데, 제각기 주덕트를 단독으로 사용할 수 없는 단점이 있다.

 또한, 덕트의 방식은 유통기류 방향에 따라 상향식과 하향식으로 분류할 수도 있는데, 유통기류의 순환법에 의해 단일 덕트방식에 사용되는 순환식과 각 층 유닛 방식에 사용되는 국부순환식이 있으며, 대규모 건물이나 고층건물에서는 이 방식을 다양하게 병용함으로써 필요한 실내조건의 유지나 덕트가 차지하는 공간면적을 줄이고 있다.

6-4  덕트의 설계순서

덕트의 설계는 다음 순서로 행하지만 어느 것도 확정값은 아니므로, 서로 휘드백(feed-back)해서 검토한 후에 설계를 완료한다.

 ⑴소요풍량과 취출구 개수   

 소요풍량은 공기조화를 하는 경우에는 다음 식으로 구한다.

(6 · 1)

여기서,    Q : 풍량 [㎥/h]

            q_SH : 현열부하 [㎉/h]  

              t_r : 실내온도 [℃]

             t_d : 취출온도 [℃]

또한, 환기를 하는 경우에는 필요 신선외기량이라고 해서 실의 용도, 면적(또는 인원, 체적)에 따라 달라진다. 풍량과 실면적이 클 때에는 취출구는 분산되며, 취출구 개수는 많아진다.

 ⑵ 덕트 방식과 경로의 결정

 고속방식인가 저속방식인가, 원형 덕트인가 장방형 덕트인가, 덕트의 재질은 어떤 것인가 등을 결정한다. 그리고, 보와 외관 등을 고려해서 최적 경로를 결정한다 (표 6-1 참조).

표 6-1 풍속선정표

＊ 표는 전면적 풍속, 기타는 자유면적(free area) 풍속

표 6-2 원형덕트와 장방형 덕트의 환산표

⑶ 덕트의 치수결정

 덕트의 치수는 장방형 덕트인 경우에도 원형 덕트로 해서 계산하며, 후술하는 "2. 덕트의 설계법"에서 구한 직경으로 부터 다음 식에 의해 장변, 단변을 구한다.

(6 · 2)

여기서,   D_e : 상당직경

               a : 장  변

               b : 단  변

상당직경 D_e는 a×b인 장방형 덕트와 동일한 저항을 갖는 원형 덕트에 상당하는 것이다. 그 환산표를 표 6-2에 나타낸다. 일반적으로 장방형 덕트인 경우 가능하면 정방형이 되도록 하며, 종횡비(aspect ratio)는 2 : 1을 표준으로 하고, 가능하면 4 : 1 이하로 제한하고 최대 8 : 1 이상이 되지 않도록 한다.  

 한편, 덕트의 치수 및 소요정압을 결정하는 데 쓰이는 단위길이당 마찰손실을 구하는 덕트저항선도를 그림 6-5에, 덕트의 국부저항계수를 표 6-3에 각각 나타낸다

.

6-5  덕트의 설계법

 ⑴ 등속법 (equal velocity method)

 먼저 덕트 내의 풍속을 정하여 각 부분의 풍속을 일정히 하고, 통과풍량으로부터 덕트치수를 구하는 방법으로 등속법이라고도 한다. 이 방법은 각 부분마다 단위길이당 압력손실이 달라지며 계산이 번거로와 일반적으로는 사용되지 않는다. 주로 분체의 수송과 같은 제진장치에서 사용된다.

 ⑵ 등압법 (equal friction loss method)

 단위길이당 압력손실을 일정한 것으로 해서 덕트치수를 결정하는 방법으로서 등마찰법 혹은 정압법 이라고도 한다. 즉 이 방식은 덕트 내의 최대풍속을 정하고, 이 풍속에서 송풍기로부터 가장 멀리 떨어져 있는 출구에서의 필요 풍량과 송풍할 때의 전 저항손실(全壓)을 산출하고, 각 분기덕트에 이르는 사이의 저항도 앞의 저항과 같게 되도록 덕트의 치수를 결정한다. 각 분기덕트의 저항은 특히 길이의 차가 크지 않은 이상 본질적으로 동일 저항을 가진다고 할 수 있다.

 이 등압법은 소요정압을 내기가 간단하므로 가장 널리 사용되는 방법이다. 덕트의 레이아웃의 形이 대칭일 때는 아주 좋지만, 불균일할 때는 댐퍼를 써서 풍량조절을 해야 할 필요가 있다.

그림 6-6  정압재취득 계산도표(R=0.8)

 ⑶ 개선등압법 (improved equal friction loss method)

 이것은 등압법을 개량한 것으로, 먼저 등압법으로 덕트치수를 정하고, 풍량분포를 댐퍼 없이도 균일하게 하도록 분기부의 덕트치수를 적게 해서 압력손실을 크게 하고 균형을 유지하는 방법이다. 그러나, 이 방법에 의하여 덕트내 풍속이 너무 크게 되어 소음발생의 원인으로 되기 쉽다. 권장풍속, 최대풍속에 대해서는 표 6-1을 참조하면 된다.

 ⑷ 정압재취득법 (static pressure regain method)

 직선덕트 내에서 속도가 감소하면 베르누이의 정리로부터 일부의 속도에너지는 압력에너지로 변환하여 2차쪽의 압력은 증가한다. 즉, 베르누이의 정리로부터 등에 의해 감속하면,

(6 · 3)

로 되는 정압을 얻을 수 있지만, 분류   확대   축소 등의 상태변화에 의한 저항을 받기 때문에 실제로 취득하는 것은 R이라는 계수를 써서,

(6 · 4)

로 한다.

그림 6-7  정압재취득 계산도표(R=0.5)

취득정압과 마찰손실이 같게 되도록 덕트徑을 결정하면, 어디에서든 정압은 같게 되고 그에 따라 잘 균형잡힌 덕트가 결정된다. 이 식의 R은 정압재취득계수라 하며 덕트단면 내의 풍속분포가 일정하면 이론적으로는 1이지만, 실험에 의하면 원형 덕트인 경우는 0.5, 장방형 덕트인 경우는 0.75∼0.9 정도의 값을 쓴다.

 이와 같이 분기덕트를 빼낸 다음의 주덕트에서의 풍속감속에 따른 정압상승 분을 거기에 있는 덕트의 압력손실로 이용하는 방법을 정압재취득법이라고 하며, 마찰손실은 다음 식을 사용하여 구한다.

(6 · 5)

정압재취득 계산도표를 그림 6-6, 그림 6-7에 나타낸다. 이들 그림에서 k갑은 다음 식에서 구해진다.

                     (6 · 6)

여기서,    l : 덕트의 실제길이 [m]

             l' : 국부저항상당길이 [m]

             Q : 풍량 [㎥/h]

또한, Q0.62는 그림 6-8에 의해 구해진다.

 

그림 6-8  Q_0.62를 구하는 도표

6-6  덕트의 구성

  ⑴ 덕트의 재료

 덕트의 재료로는 가격이 싸고 가공하기 쉬우며 강도가 있는 아연도금철판(KSD 3506))이 가장 많이 이용되고 있으며, 공조용으로는 그 중에서 판두께 0.5, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2㎜의 것이 사용된다. 아연도금철판은 평판 또는 코일로 시판되고 있으며, 최근에는 기계화 시공으로 코일의 이용이 증가하고 있다. 이 밖에도 덕트의 재료로는 알루미늄판, 동판, 플라스틱판, 스테인레스강판, 콘크리트판 등이 사용되며, 최근에는 단열 및 흡열을 겸한 글라스화이버판(glass-fiber board)에 의한 글라스울 덕트 등도 이용되고 있다.

 ⑵ 덕트의 판두께

 덕트의 판두께는 덕트의 장변의 길이와 풍속을 기준으로 한 것이 권장되고 있다. 표 6-12에는 아연도금철판의 판두께를 나타내고 있다.

표 6-12 아연도금철판덕트의 판두께와 치수

⑶ 댐퍼 및 취출구

 덕트 속을 흐르는 유량의 조절에는 댐퍼가 사용되며, 덕트에 의해 수송된 공기는 취출구를 통해 실내로 송풍된다. 이들에 대해서는 후술하는 6-2절과 6-3절에서 각각 상세히 기술한다.

 ⑷ 지지 및 현수철물

 덕트의 지지 및 현수방법은 여러가지가 있으나, 대별하여 수평덕트를 천장슬래브에 매다는데 사용하는 행거와 바닥 또는 벽체에 설치하는 수직덕트 지지용 철물 등으로 나누어진다.

 행거는 장방형 수평덕트의 현수철물로서, 그림 6-12에서와 같이 천장슬래브 등에 환봉을 매달고  산형강 등의 형강을 수평으로 설치하여 그 형강에 덕트를 올려 놓는 것이 일반적이다. 그러나 최근에는 그림 (c)에 나타낸 바와 같이 평판 또는 철판을 D슬립, S슬립의 형상으로 접을 것을 행거로 하여 이것을 덕트의 측벽에 리벳 또는 태핑나사에 의하여 설치하는 방법이 이용되고 있다.

그림 6-12  수평덕트의 지지

 수직덕트의 지지철물로는 그림 6-13에서와 같이 산형강을 사용하는 것이 일반적이며, 원형 덕트는 그림 6-14에 나타낸 바와 같은 행거를 이용한다.

 또한, 건물의 진동이나 소음을 전달하지 않도록 하기 위해서는 지지철물에 방진재를 설치하고 관통부에도 방진재를 삽입한다.

그림 6-13  수직덕트의 지지

그림 6-14  원형덕트의 지지

 ⑸ 송풍기

 송풍기에 관해서는 후술하는 6-2절에서 상술한다.

 ⑹ 점검문

 점검문은 그림6-4-15에서와 같은 점검용의 문(access door)이다. 덕트 내부의 청소나 댐퍼 등의 조정점검시 이 곳으로 부터 작업원이 들어가기 위한 것이며, 일반적으로 직선부에서는 15m 정도의 간격으로, 또한 댐퍼 공조기 등의 가까이에 설치한다.

그림 6-15  점검문

6-8  송풍기

  1. 송풍기의 종류

 일반적으로 기체의 壓送을 하는 것을 송풍기라고 부른다. 송풍기는 공기의 흐름방향에 따라 다음과 같이 축류식과 원심식으로 대별되지만, 일반적으로는 덕트가 길어지고 그에 따라 소웅기의 압력도 높아지게되므로 주로 원심식 송풍기가 많이 사용된다. 또 이들 송풍기의 날개는 400∼600회전/분 정도로 운전되며, 그 통풍압력은 장치의 형식과 장소에 따라서 다르나 일반적으로 150㎜Aq 정도이다. 대형 건물에서는 300㎜Aq, 100마력인 대형의 것도 사용된다.

송풍기를 나온 공기는 급기덕트를 통해 실내로 보내지는데, 중앙식 공기조화에 있어서는 대체로풍량이 상당히 많아지므로 덕트의 치수도 커진다. 덕트의 치수는 공기속도에 반비례하지만, 주택과 같은 소규모 건물에 설비하는 공조용 덕트에서는 덕트 내 풍속이 주덕트에서 기껏해야 5㎧정도이며, 분기덕트에서는 3∼4㎧ 정도이다. 아파트와 같은 대건축물에서는 덕트 내 풍속이 주덕트에서 10㎧ 정도, 분기덕트에서 5∼6㎧ 정도로 하는 경우도 있다. 외기 취입구에서는 4㎧ 정도, 취출구에서는 1.5∼2㎧로한다. 또한, 대규모 상업건축에서는 덕트가 차지하는 공간을 절약하기 위해 主덕트 속의 풍속을 최고 20㎧ 정도로 상승시키고 있다.

2. 송풍기의 동력계산

송풍기의 동력은 다음 식에 의해 계산된다

(6 · 7)

여기서, S : 송풍기의 마력 〔HP〕

           Q : 풍   량 〔㎥/min〕

           H : 풍   압  〔㎜Aq〕

           η : 효율(전곡형 0.4∼0.6, 후곡형 0.7∼0.8)

  또한, 그림 6-31의 송풍기의 동력 계산도표를 이용해서 굴할 수도 있다. 예로서, Q=100㎥/min, H=900㎜Ap, η=0.5일 때, Q, H를 연결한 직선( I )에 의해 교점 A를 정하고, 다음에 η과 A와를 연결한 직선(Ⅱ)의 연장선상의 B점을 구하면, 이 B점이 구하는 송풍기의 소요마력이 된다.

그림 6-31  송풍기의 동력계산도표

3. 송풍기와 덕트의 접속

  송풍기의 성능은 공장에서 이상적인 상태로 운전·측정되어 결정되는 일이 많으나, 현장에 설치하여 덕트를 접속할 때에 접속덕트의 상태는 결코 성능 시험시와 같은 이상적인 상태를 기대할 수 없으므로 송풍기 성능의 저하를 초래하는 경우가 많다. 따라서, 송풍기를 현장에서 덕트와 접속할 때는 다음과 같은 여러 가지 면에 주의를 기울여야 한다.

 ① 송풍기의 흡입구·토출구에 대한 덕트의 접속은 흐름의 편향, 급격한 방향전환이나 확대·축소 등이 일어나지 않도록 하여야 한다.

 ② 송풍기의 토출측 덕트는 그림 6-32(a)에 나타낸 바와 같이 토출구 입구에서 경사를 두어 덕트와 접속하며 또 토출 및 흡입덕트를 송풍기에서 바로 구부릴 경우에는 그림 (b)와같이 송풍기 날개직경의 1.5배 이상 직선 덕트를 만들고 그것에서 굽히는 편이 좋다. 실제로는 기계실, 기타의 관계로 송풍기 가까이에서 직각으로 굽힐 때가 많다.

그림 6-32  송풍기의 토출덕트

③ 흡입구 접속덕트는 가능하면 큰 치수로하고 벽이나 장해물이 흡입구 부근에 있을 때에는 그것과의 거리를 멀리 잡아야 한다. 또한, 송풍기의 축방향에 직각으로 접속되는 덕트의 폭은, 그림 6-33과 같이 흡입구경의 1.25배 이상으로 하고 이것보다 작을 때는 가이드베인을 설치한다.

그림 6-33  송풍기의 흡입덕트

그림 6-34  캔버스이음쇠

④ 송풍기와 덕트의 접속에는 길이 150∼300㎜ 정도의 캔버스이음쇠(canvas connection)를 삽입한다. 이것은 송풍기의 진동이 덕트나 장치에 전달되는 것을 방지하기 위해 송풍기의 토출측과 흡입측에 설치하는 것이다. 캔버스 이음쇠의 재료는 보통 석면포 등을 사용하며, 설치할 때는 느슨하게 하여야 한다. 이것의 설치 예를 그림 6-34에 나타내는데, 가요이음쇠(flexible connection)라고도 부른다.

6-9  댐 퍼

  1. 댐퍼의 종류

  댐퍼에는 덕트 속을 통과하는 풍량을 조절하기 위한 것과 공기의 통과를 차단하기 위한 것이 있다. 전자를 풍량조절댐퍼(volume damper)라 부르며, 후자에는 방화댐퍼, 배연댐퍼 등이 있다. 이를 분류하면 다음과 같다.

2. 댐퍼의 구조와 기능

(1) 버터플라이 댐퍼(butterfly damper)

  가장 구조가 간단한 댐퍼로서, 그림 6-35에 나타낸 바와 같이 중심에 회전축을 가진 1매의 날개를 쓰며 축은 댐퍼의 측벽을 관통해서 외부로 나가고, 댐퍼가이드를 써서 날개의 회전·고정 등의 조작과 함께 회전도의 지시를 할 수 있도록 되어 있다.

  이것은 장방형과 원형 덕트 모두에 사용되지만, 풍량조절 기능이 떨어지고 소음발생의 원인이 되기도 하므로, 간단한 환기장치의 풍량조절과 덕트의 전개 혹은 전폐 등에 사용하면 좋다.

그림 6-35  버터플라이 댐퍼

(2) 루버 댐퍼(louver damper)

  2매 이상의 날개를 가진 댐퍼이며, 1매의 날개폭은 100㎜이하 정도로 한다. 날개는 축의 회전과 서로 평행으로 회전하는 평행날개형과 그림 6-36에 나타낸 바와 같은 대향날개형이 있으며, 풍량조절기능은 對向날개댐퍼가 우수하다. 날개는 주축의 회전과 더불어 연동하는 기구로 되어 있다.

그림 6-36  루버 댐퍼

(3) 스플릿 댐퍼(split damper)

  덕트의 분기부에 설치해서 풍량의 분배를 하는 데 사용된다. 스플릿 댐퍼의 길이는 30㎜ 이상으로 하는데, 그 길이와 분기 덕트의 크기는 그림 6-37과 같은 관계가 있다. 이 댐퍼는 길이가 짧으면 기류에 흩어짐이 생기기 쉽고, 댐퍼 날개의 강도가 적으면 진동. 소음을 발생시키기도 한다.

그림 6-37  스플릿 댐퍼

(4) 定風量 댐퍼

  이 댐퍼는 이중덕트 방식의 혼합쳄버와가변풍량방식의 정풍량 유닛 등에 사용되는 것과 마찬가지 구조이다. 그 형식에는 여러 가지가 있지만 기본적으로는 댐퍼를 통과하는 풍압을 이요해서 조리개기구를 작동시키는 것이 많이 사용된다.

(5) 방화 댐퍼(fire protection damper)

  화재발생시에덕트를 통해 발화점 이외로 화재가 확산되는 것을 방지하기 위한 댐퍼이다. 이 댐퍼는 덕트가 방화벽을 관통하는 건물의 방화구획의 관통부에 설치하거나 또는 소방법에 규정된 곳에 설치한다.

그림 6-38  방화댐퍼

방화댐퍼의 형상에는 다수의 날개로 되어 있는 루버형과 슬라이드형 및 피봇(pivot)형이 있다. 또, 이 댐퍼의 종류에는 연기감지기 連動型, 열감지기 連動型, 가스가압형, 온도휴즈형등 여러 가지 형식이 있으며, 각각 작동원리와 기구가 다르다. 일반적으로 많이 사용되고 있는 것은 그림 6-38에 나타낸 온도휴즈형(피봇형)이며, 그 작동원리는 덕트 내의 기류온도가 70℃ 이상이 되면 날개를 지지하고 있던 휴즈가 녹아서 자동적으로 덕트가 닫히게 된다. 또한, 방화댐퍼를 설치할 때는 댐퍼와 방화벽의 댐퍼용 개구부와의 틈새를 그림 (b)와 같이 불연재로 조밀하게 충진한다.

6-10  실내기류분포

  공기조화를 행하고 있는 실내에서 거주자의 쾌적감은 주위공기의 온도, 습도 및 기류에 의해 좌우된다. 일반적으로 인간의 居住域인 바닥면에서 1.5∼2m 정도 높이의 범위에 있는 온습도 및 기류속도를 적절한 값으로 유지할 필요가 있다.

  취출공기의 온도 또는 풍속은 실내공기의 그것과는 대단한 차이가 있으므로 취출공기는 거주구역에 도달하기 전에 실내공기를 유인하여 온도·습도 및 풍속이 다같이 허용치에 달한 후에 거주구역에 흐르도록 해야 한다. 이것이 적당하지 않으면 드래프트를 느끼거나 공기의 정체감을 일으켜서 거주자가 대단한 불쾌감을 느끼게 된다. 즉 인체주위의 기류가 너무 빠르면 드래프트를 느끼게 되고, 기류가 너무늦게 흐르면 체류감이 있어서 모두 불쾌감을 초래하게된다. 드래프트에 있어서 특히 문제가 되는 것은 겨울철 창면을 따라서 생기는 냉기가 취출기류에 의하여 밀려 내려와서 바닥을 따라 거주구역으로 흘러 들어오는 「콜드·드래프트」(cold draft)이다. 이를 방지하기 위하여 창대 또는 창밑의 바닥면에 취출구를 설치하여 창면의 냉기를 실내 상부로 불어 올리는 방법이나 또는 방열기를 설치하여 밀려 내려온 냉기를 가열하는 방법 등이 채용된다.

  이와 같이 난방 또는 공기조화의 목적으로 실내에 공급되는 공기는 그 온습도와 풍속을 적당하게 하여 재실자로부터불쾌감을 주지 않도록 분배되어야 한다. 아울러 실내에 공기를 분배하는 목적은 위생적이고 신선한 공기를 보내서 재실자에게 쾌감을 주도록 하기 위함이므로, 취출구 및 흡입구의 위치를 적절히 배치하지 않으면 안된다.

  인체 주위에 흐르는 공기속도에 대하여어느 정도가 좋다고 하는 명확한 값은 없지만, 일반적으로 0.1∼0.2㎧가 알맞다고 한다. 그러나, 기류속도에 따라 인체의 방열량도 달라지므로 이보다 약간 빠른 속도까지 허용된다고 생각해도 된다. 따라서, 냉풍인 경우는 0.3㎧이내, 온풍에서는 0.5㎧ 이내 정도의 기류속도이면 된다.

6-11 취출구와 흡입구의 종류

  1. 취출구의 종류

  취출구는 덕트로부터 실내로 공기를 취출하기 위해 쓰여지는 기구이며, 취출 풍속과 취출방향이 조절가능한 것이 보통이다. 취출구의 설치위치는 천장이나 벽면이 많지만 창대나 바닥면에 설치하는 경우 또는 천장의 조명기구에 조합시키는 경우 등이 있다. 취출구의 종류는 기류의 방향과 형상에 의하여다음과 같이 축류(軸流) 취출구와 복류(輻流) 취출구로 대별된다.

(1) 날개격자형(vane-lattice type)

  고정날개형과 가동날개형이 있으며, 날개의 위치에 따라 H·V·HV등의 형식이 있다. 그림 6-39 (a)와 같은 모양의 구조로 되어 있으며, 측벽에 설치해서 널리 사용된다. 유니버설형(universal grilles)이라고도 부른다.

(2) 다공판형(perforated plate diffuser)

  작은 구멍을 넓은 면적에 설치해서 아주 작은 풍속으로 취출한 것이며, 일정한 기류분포가 요구되는 경우 등에 사용된다. 최근에는 천장 전면을 다공판 취출구로 한 것도 있다.

(3) 슬롯형(slotted outlet)

  가느다란 띠모양의 취출구이며 천장에 설치하는 일이 많다. 유인성능은 좋지만 도달거리가 길어지지 않는다. 선형 취출구(line diffuser)라고도 한다.

그림 6-39  취출구의 예

(4) 노즐형(nozzle type)

  주로 체유관·극장·홀 등의 대장간에 사용되며, 구조가 간단하고 도달거리도 길며 발생소음도 적은 특성을 가진다. 그림 (b)와 같은 구조로 되어 있으며, 이것의 변형으로서 펑커류버형(punka louver)이 있다. 펑커류버는 그림 (c)와 같은 구조이며, 풍량.풍향의 조절이 용이해서 국소냉방(spot cooling) 등에 주로 사용된다.

(5) 팬형(pan type)

  천장에 설치해 사방으로 방사상으로 기류를 확산시키는 취출구이다. 그림 (d)와 같은 모양이며, 팬이 상하로 오르내림에 따라서 풍향을 변경시킬 수 있지만 온풍취출시의 상하온도차는 커진다. 구조가 간단하고 비교적 값이 싸다.

(6) 아네모형(anemostat)

  다수의 동심원 또는 각형의 판을 層狀으로 포개어 그 사이로부터 방사상으로공기를 취출하는 것이다. 그림 (e)와 같은 형상의 것이며, 원형 혹은 장방형이 있다. 이것은 실내공기의 유인성능이 웃하므로, 주로 천장에 설치해서 사용되고 있다.

  한편, 취출구에서의 취출풍속은 빠른 편이 좋으나, 발생소음이 커지게 되므로 실의 사용목적에 따라 제약을 받는다. 일반적으로 쓰이는 취출구 풍속과 건물종류와의 관계를 표 6-14, 표6-15에 나타낸다.

표 6-14  벽면설치 취출구의 허용취출풍속

표 6-15  천장취출구의 허용풍속[m/s]

2. 흡입구의 종류

  흡입구의 종류는 별로 많지 않은데, 일반적으로 펀칭형 혹은 갤러리 등이 사용되고 있으며, 머쉬룸(mushroom)형 흡입구를 설치하는 경우도 있다.

  펀칭형은 다공급속판(punching metal)을 사용한 것으로 큰 설치면적이 필요하다. 갤러리(gallery)는 벽 또는 문에 설치하는데 환기용으로 문 등에 붙일 때는 도어그릴(door grille)이라 부르고, 외기취입구 등에서는 갤러리라고 부른 경우가 많다. 머쉬룸형은 극장 등의 큰 실내에서 좌석밑에 설치하여 바닥 밑의 환기덕트에 연결하고 있으며, 기류의 침체를 방지하는 것ㅇ로서 방호용으로 덮개를 지닌 버섯 모양의 형상을 하고 있다.

  흡입구의 설치 위치는 실내의 천장·벽면 등이 많으나, 출입문·벽면에 그릴 또는 언더컷(under cut)을 설치하여 여기에서 복도를 거쳐 흡입하는 경우도 있다.

  또한, 흡입구 부근의 흡입기류 풍속은 그림 6-40에 나타낸 바와 같이 흡입구에서 멀어짐에 따라 급격히 감소하며, 흡입구의 위치가 실내기류분포에 영향을 미치는 일은 거의 없다. 실내의 흡입구는 일반적으로 거주구역 가까이에 설치하는 일이 많으며, 흡입구에서 발생하는 소음이 문제가 되거나 흡입풍속이 너무 빠르게 되면 드래프트를 느끼게 되므로 흡입풍속이 너무 크게  되지 않도록 하여야 한다. 표 6-16은 일반적으로 사용되고 있는 허용흡입풍속을 나타낸다.

그림 6-40  흡입구 부근의 기류속도분포

표 6-16  흡입구의 허용풍속

6-12  취출구와 흡입구의 배치

  1. 취출구의 배치

  공조부하가 평면적으로 균등하게 분포되어 있을 때는 취출구도 원칙적으로 균등배치한다.  특히, 냉방시에는 저온취출기류가 자중으로 내려 앉으므로, 상층부 공간에서 충분히 확산된후 거주역에 강하시키면 된다. 천장높이가 낮은 방에서는 유인비가 큰 취출구를 선정한다.

  부하가 집중되어 있을 때는 취출기류를 그 근처에 불어내서 부하기류의 온도를 완화시킨다. 특히 난방시에는 외기에 면한 창에 부하가 있고, 그 부분에서 생긴 저온 공기를 취출기류로 교반함으로써, 바닥 가까이 유입하는 공기온도를 높여서 상하온도차를 적게 할 수 있다.

 그림 6-41에는 각종 취출구의 일반적인 설치위치를 나타내고 있다.

그림 6-41  취출구와 그 설치위치

2. 흡입구의 배치

  흡입기류의 취출기류만큼 공기분포에 영향을 미치지는 않지만, 취출구와의 상대적인 위치관계에의해 실내에 기류가 로그게 흐르도록 배치한다. 부하가 집중되어 있을 때는 부하에 의해 생긴 기류를 거주역에 분산하기 전에 회수하는 위치에 배치하면 실내열부하도 적게 되고 실내 공기분포도 매우 양호해진다. 여름에는 창면 상부, 겨울에는 창면 하부가 이러한 점에서 바람직한 위치로 된다.

이 밖에 조명기구로 부터의 발열이 큰 실에서는 천장면에 흡입구를 설치하여 배열을 하도록한다. 마찬가지로 회의실 등과 같이 많은 사람이 모이는 장소나 담배를 심하게 피우는 실내에 있어서는 연기가 실내 상부에 모이기 때문에 천장면에 전용의 흡입구를 설치하는 경우가 있다. 머쉬룸형 등의 바닥에 설치하는 흡입구는 바닥에 있는 먼지 등을 함께 흡입하므로, 흡입공기를 환기로서 재이용하는 경우에는 이러한 흡입구 위치는 바람직하지 못핟.

 그림 6-42에는 취출구와 흡입구의 상대적인 배치의 일례를 나타내며, 또한, 취출구와 흡입구의 위치에 따른 각각의 특성들을 요약하면 표 6-17, 표6-18과 같다.

그림 6-42  취출구와 흡입구의 상대위치

표 6-17  취출구의 위치와 특성

 

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