1) 고효율 Fan·Pump로 교체
◈ 개요 및 목적
효율이 좋지 않은 Fan과Pump를 교체하여 반송에너지의 절감을 도모한다.
◈ 설계원리 및 효과
동력 결정 요인 가운데서 효율 η은 실제로는 fan의 형식과 선정 방법에 따라 크게 다르다. 더욱, 경년적으로 변화하는 것도 있으므로, 낡은 설비는 과감히 교체하는 편이 좋다. 효율 η은 아래그림에 나타낸 바와 같이, ηm, ηc, ηi 로 나타낼 수 있다. ηc 는 보수작업으로 개량할 수 있고, ηm 은 속도제어 이외에 모터에 따른 차이는 적다. 결국 fan·pump의 기관 효율 ηi 가 가장 중요한 요인 이다.
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[팬의 효율] |
◈ 선정표로부터의 효율 역산
설계자가 fan·pump를 선정할 때, 아래그림에 나타낸 바와 같은 선정도에 따라 선정한다. ⒜는 sirocco fan으로 전반적으로 효율이 낮고, ⒝는 air-foil fan 으로 전반적으로 효율이 높다. 더욱, 선도의 경계 부근에서는 모터 동력이 불연속적으로 변화하므로, 겉보기 효율(모터 동력을 축동력 이라고 생각한 것)은 경계의 상하 어느 것을 취하는 가에 따라 크게 다르다. fan의 선정법에 따라 충분히 2배의 동력차, 효율차가 생기므로, 이점 고려하여 기존 설비의 fan·pump에 대해서 효율의 총 점검을 하는 것을 권장하고 싶다.
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[팬 선정표 (a) sirroco fan, (b) airfoil fan] |
![](https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fwww.kemco.or.kr%2Fbuilding%2Fbuil_db%2F1images2%2Fdot.gif) 2) 덕트의 교체
◈ 개요 및 목적
덕트 교체를 고려해야 할 경우에는 주로 다음과 같은 이유가 있다
덕트는 공기조화를 위한 공기에너지의 배급 및 환기를 위한 운송 통로이며, 덕트의 교체에는 통로에서의 소요 압력강하의 경감과 공기의 운송효율을 높이는 데 그 목적이 있다.
◈ 덕트 설비계획
① 덕트계통은 가능한 길이가 짧게 되는 경로로 한다. ② 소음방지에 유의하고, 국부저항이 적은 이음류를 선택한다. ③ 저압덕트의 누기량은 송풍량의 5% 이하로 하는 것이 바람직하다. ④ 고압덕트에서는 누기량이 총 설계 풍량의 1%를 초과해서는 않되며, 덕트를 부분적으로 시험할 때 그 총 합계가 전체 허용 누기량을 초과해서는 않된다.
◈ 덕트의 단열
덕트의 단열은 열손실 방지를 위한 보온, 열침입 방지를 위한 보냉 그리고 결로방지를 위한 방로를 목적으로 시공되어야 하며, 이를 위해서 적절한 단열재의 종류 및 두께와 단열시공법의 채택이 중요하다. 단열재의 두께는 사용온도에 따라 달라진다.
외기온도 (℃) |
상대습도 (%) |
덕트 지름 (mm) |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
900 |
1000 |
26 |
60 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
30 |
85 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
95 |
30 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
35 |
85 |
25 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
95 |
40 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
[급기용 덕트의 단열 두께 (내부온도 15℃ 기준)]
![](https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fwww.kemco.or.kr%2Fbuilding%2Fbuil_db%2F1images2%2Fdot.gif) 3) Diffuser의 교체
디퓨저는 공조 목적에 부합되고, 실내 공기의 질을 최선의 상태로 유지하기 위해서는 디퓨저의 형식에 따른 특성을 고려하여 적절하게 선정해야 한다. 분출구 선정에는 다음의 세가지 방법이 있으며, 분출구는 건설시 설계자의 의도나 필요에 따라 벽 면,천정,벽 하부면 등에 설치되며 그 규격에나 종류는 내부 부하나 자연 발산열 등에 의해 생기는 층류 현상을 일으키지 않도록 고려하여 선정된다. 동시에 허용 소음기준치,실내 기류속도 및 온도분포 등 모든 항목에서 재실자 만족도가 기준치 이상이 되도록(최소한 80%) 고려하여 선정되어야 한다.
① 방법 1 : NC(Noise Criterion)에 의한 선정
가장 흔히 사용하는 방법은 규격별 NC 수치표(일반적으로 실내 감음 효과를 10dB로 가정함)를 이용하여 실내 요구 NC 값을 만족시킬 수 있도록 분출구 크기를 선정하는 방법이다.(ASHRAE HANDBOOK에서 NC가 RC로 대체될 때까지는 대부분의 시방이 NC 기준으로 작성 되겠지만 디퓨저의 경우에서는 NC와 RC의 차이가 별로 없다). l개의 방에 동일한 NC값의 분출구가 여러개 있는 경우에, 실제 들리는 NC값은 증가 하지만 두번째 분출구로부터 10ft 이내의 경우에는 음압 수준 3dB 이상은 증가하지 않는다.
* NC에 의한 선정 기준
- 일반적으로 10ft 이내의 모율 디퓨저의 NC 값은 일반 디퓨져나 연속 LINEAR 디퓨저의 값을 적용한다. - 10ft 이상의 연속 LINEAR 디퓨저의 소음만 인정한다. - NECK에 설치된 뱉런싱 댐퍼가 100%열린 경우 NC값 4-5를 더한다. - 밸런싱 댐퍼가 거의 닫혀 있을 경우 덕트 정압이나 헨 특성에 따라 NC값 10 이상을 더하여 야 할 경우도 있다.
입구 댐퍼의 영향은 동압에 대한 전압의 비율에 의하여 결정된다. 공기의 흐름을 제한하면 실내의 소음값이 증가한다. 필요한 풍량을 얻기 위하여 댐퍼를 닫는 경우 기기 측의 전압이 낮아져서 전압이 높은 기기에 비하여 NC값이 증가하게 된다. 이와 같이 댐퍼나 조절 장치에 의하여 발생되는 소음의 증가는 아래의 표를 사용하여 예측이 가능하다. 실제로 이러한 수치를 정확히 예측하는 것은 대단히 어려운 일이나 밸런싱 댐퍼가 완전히 열리면 대략 3dB, 거의 닫히면 10dB 정도나 그 이상 증가하게 된다.
전압비율 |
100% |
150% |
200% |
400% |
dB 증가 |
0 |
4.5 |
8 |
16 |
② 방법 2 : 분사 분포도에 의한 선정
이 방법은 말단 풍속 150, 100, 50 fpm을 얻기 위한 분출량을 성능 표에서 선택하는 방법이다. 이런 말단 풍속 하에서의 온도차를 다음의 공식을 이용하여 도표에 추가할 수 있다.
분사 분포도는 실내의 안락함을 해칠 가능성이 있는 거의 모든 요소들을 판단한다. 분출구에서 멀리 떨어진 실내의 부분에서도 실내 조건과 거의 비슷한 기류의 속도나 온도를 유지한다. 모든 경우에 다 그런 것은 아니지만 때때로 공기의 상향 분출로 인하여 분출공기가 실내 거주 공간과 격리되어 실내로 떨어지지 않는 경우가 있다. 이것은 분출 공기와 실내 공기 사이의 부양효과(따뜻한 공기가 위로 뜨는 효과)와 외부의 힘 때문이다. 따라서 기류의 낙차 거리를 주의 깊게 고려하여야 한다.
* 분사 분포도 작성 순서
ⓐ 디퓨저의 형식을 결정한다. ⓑ 사용 최대 풍량 이하가 되도록 디퓨저를 선택한다. ⓒ 벽면 그릴의 경우 기류 낙차 거리를 확인하여야 한다. ⓓ 도달 거리를 만족하는 규격과 풍량을 선정하기 위하여 카타로그의 성능 도표에 표시된 등온 분출 자료에서 말단 풍속 T150, T100, T50 항목을 확인한다. ⓔ 천정면으로 수명 분출할 경우 말단 풍속 100fpm 전후에서 천정면에 공기가 정체될 수 있다. ⓕ 현장 용도에 맞추기 위하여 위의 내용을 반복 시도한다.
③방법 3 : 쾌적도 기준에 의한 선정
ADPI(Air Diffusion Performance Index)는 재실자의 열적인 만족도를 표시하는 지표로서 온도와 풍속이 기준이 된다 이것은 NC가 소음에 대한 재실자의 만족도를 표시하는 것과 매우 유사하며 높은 ADPI값은 높은 만족도를 나타내며, 환기 혼합이 많이 되었을 가능성을 말하여 준다. (앞으로 개정될 ASHRAE 표준 62에서는 환기 기준을 만족시키기 위하여 ADPI를 도입할 예정이다). 아래의 그림은 여러가지 디퓨저 형식별 ADPI 허용 기준으로서, 풍속 70 fpm 이하에서 80% 이상의 거주자가 만족할 수 있는 온도와 기류 속도를 조합한 것이다. 이 그래프는 ADPI와 ADPI와 관련된 다른 항목들에 의한 시험 결과에 의하여 작성된 것이다. 위의 그래프는 다음 항목의 상대적인 만족도를 나타낸다.
![](https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fwww.kemco.or.kr%2Fbuilding%2Fbuil_db%2F1images2%2Fadpi.gif) [형식별 ADPI 허용 기준] |
ⓐ 4가지의 분출구 형태 ⓑ 카타로그 도달 거리와 실내 특성확인 ⓒ 부하(20。F 온도차에서 1 cfm/sq.ft 의 부하는 대략 20Btuh/sq.ft 정도임) ⓓ 풍량 (변풍량)
| L은 실내 특성 거리를 R로 표시한 것이며 분출구에서 벽면까지 또는 분출구와 분출구 사이의 중간면까지의 거리이다. 또한 분출구들이 동일한 모듈로 사용된다면 모듈 선으로도 고려될 수 있고 이런 고려들은 모듈 변수의 기본이 될 수 있다. T50은 말단 풍속 50 fpm을 얻을 수 있는 카타로그 도달 거리를 나타내며, 기류의 도달 거리는 제품의 성능표에 표시되어 있는 분출 비율(T50/L)과 특성 거리(L)을 곱하여 계산할 수 있다. 분출 비율은 천정 높이 9 ft가 기준이며 도달 거리가 같은 제품이라도 천정 높이의 고저에 따라 증가하기도 하고 감소 하기도 한다. 다음 표는 실내에서 최대의 만족을 얻기 위한 분출구 종류별 ADPI 분출 비율 시험값이다.
출구형식 |
T50/L 범위 |
계산된 T50과 L 값 |
벽면그릴 또는 레지스터 |
1.3~2.0 |
L T50 |
1013~20 |
1520~30 |
2026~40 |
2533~50 |
3039~60 |
천정디퓨저-원형 |
0.6~1.2 |
L T50 |
53~6 |
106~12 |
159~18 |
2012~24 |
2515~30 |
천정디퓨저-크로수형 |
1.0~2.0 |
L T50 |
55~10 |
1010~20 |
1515~30 |
2020~40 |
2525~50 |
슬롯 디퓨저 |
0.5~3.3 |
L T50 |
58~18 |
1015~33 |
1523~50 |
2030~66 |
2538~83 |
라이트 트로퍼 디퓨저 |
1.0~5.0 |
L T50 |
44~40 |
66~30 |
88~40 |
1010~50 |
1212~60 |
문지방 또는 바닥그릴 모든 형식 |
0.7~1.7 |
L T50 |
54~9 |
107~17 |
1511~26 |
2014~34 |
2518~43 |
[ 분출구 종류별 ADPI 범위 추천값 ] *ADPI에 의한 선정 순서
ⓐ 디퓨저의 형식을 결정한다. ⓑ 천정 디퓨저를 사용할 때는 사용 최대 풍량 이하가 되도록 선정한다. 벽면 그릴을 사용할 때는 냉방시 도달 거리를 검토하여야 한다. (풍량과 덕트 풍속에 의하여 선정) ⓒ 평면도에서 특성 거리를 선정한다. 특성 거리는 분출구와 벽면사이 또는 두개의 분출구 중간 선을 말한다. ⓓ 위의 표에서 허용 도달 거리를 확인한다. ⓔ 카타로그 성능 표에서 T50인 범위에 맞추어 필요 풍량에 따른 규격을 선정한다. ⓕ NC 값이 만족되는지 확인한다.
이렇게 하면 최대의 만족도와 환기 혼합을 보장할 수 있다. 만일 이러한 방법으로 어려운 경우에는 실내의 불만족 공간을 판단하기 위하여 분출 공기 분사 분포도를 활용하면 좋다
![](https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fwww.kemco.or.kr%2Fbuilding%2Fbuil_db%2F1images2%2Fdot.gif) 4) Damper의 교체
사용목적 또는 사용장소에 따라 여러가지 종류의 댐퍼가 있으며, 댐퍼는 덕트 또는 공기조화기 내에서 유동하는 유체의 양을 조절하거나 차단기능을 가지며, 움직이는 날개를 가진 기구의 총칭이며, 유체의 유동방향을 바꾸어 주는 부가적 기능을 가진 것도 있다. 댐퍼 크기의 선정에 있어서, 먼저, 덕트 크기와 같이 결정하는 것이 여러가지 측면에서 유리하다. 덕트의 축소/확대부에 의한 압력손실과 와류손실의 발생을 줄이는 효과가 있으며, 덕트의 제작/시공에 작업이 편리하다. 댐퍼의 선정시에 다음의 사항을 고려하여야 한다.
ⓐ 유체의 종류에 따른 부식성과 밀폐성 ⓑ 유체 속도는 일반적으로 덕트와 같은 규격 또는 4~8m/s로 한다 ⓒ 실내, 실외, 부식성 유체, 바닷가 등 설치장소에 따라 재질을 선택한다. ⓓ 사용 압력(100mmAq이하, 200mmAq이하, 300mmAq이하, 그 이상)에 따라 사용재료 및 재질의 두께가 달라진다. ⓔ 사용 온도(120℃ 이하, 200℃ 이하, 그 이상)에 따라 사용재료 및 패킹의 재료가 달라진다. ⓕ 댐퍼의 구동방법 등
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◈ 개요 및 목적
배관 교체를 고려해야 할 경우에는 주로 다음과 같은 이유가 있다
① 주 냉수, 온수 및 증기 관내부의 부식에 의한 혹의 발생 ② 분기관의 나사부, 용접 접합부에 부식 ③ 배관 내부의 녹에 의한 혹의 발생 ④ 보온재의 열화
배관은 공기조화를 위한 냉온수와 증기의 배급을 위한 운송 통로이며, 배관의 교체는 통로에서의 소요 압력강하의 경감과 유체의 운송효율을 높이고, 동시에 배관재료의 열화에 의한 기능저하를 방지하는 데 그 목적이 있다.
◈ 배관 설비계획
① 에너지 절약측면에서, 배관은 충분히 단열되어야 하고, 특히 증기 배관의 경우 열손실 방지와 함께 부식에 대한 대책이 필요하다. ② 배관설비의 제어기능을 수행하는 밸브는 개폐가 용이한 볼밸브와 게이트밸브를 겸용하는 것이 바람직 하며, 배관 재료는 압력배관용 동관을 사용하는 것이 바람직하다. ③ 배관길이가 가능한 길이가 짧게 되는 경로로 한다. ④ 증기배관의 순구배는 1/250 이상, 역구배는 1/100 이상, 순구배 환수관은 1/250 이상으로 하는 것이 바람직하다. ⑤ 수배관은 공기배출밸브나 팽창수조로 향하여 1/250이상으로 상향구배로 하며, 물과 기포가 병행하여 흐르도록 함이 바람직하다. ⑥ 배관계통의 동력은 유속의 제곱에 비례하여 커지므로 근본적으로 유속은 필요이상 크게 하지 말아야 하나, 적정유속을 감소시키는 마찰 저항이 높은 종류의 밸브 및 접속물(fittings)은 사용하지 말아야 한다.
◈ 배관의 단열
배관의 단열은 열손실 방지를 위한 보온, 열침입 방지를 위한 보냉 그리고 결로방지를 위한 방로를 목적으로 시공되어야 하며, 이를 위해서 적절한 단열재의 종류 및 두께와 단열시공법의 채택이 중요하다. 단열재의 두께는 사용온도에 따라 달라진다.
용도 |
열매의종류 |
유체온도 |
최소 단열두께 |
25A이하 |
32A~40A |
50A~65A |
75A~100A |
125A~150A |
200A이상 |
난방 |
고압고온 중압중온 저압저온 저온 저온 |
176~240 121~175 91~120 61~90 40~60 |
65 50 40 25 25 |
65 65 40 25 25 |
65 65 50 40 25 |
75 65 50 40 25 |
90 90 50 40 40 |
90 90 90 40 40 |
증기응축수 |
25 |
25 |
40 |
50 |
50 |
50 |
급탕 |
- |
25 |
25 |
25 |
40 |
40 |
40 |
[배관의 최소 단열 두께]
![](https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fwww.kemco.or.kr%2Fbuilding%2Fbuil_db%2F1images2%2Fdot.gif) 6) Drain관의 교체
◈ 개요 및 목적
배수에 의하여 관의 심한 오염이나 부식에 의하여 막힘 또는 누수 발생시, 그리고 배수관의 설치 방법이 적절치 못하여 배수과 원할하게 이루어지지 않을 경우에 드레인관(배수관)의 교체가 필요하다.
◈ 배수의 종류
배수의 종류에는 배출되어지는 물에 포함된 내용물에 따라 오수, 잡배수, 우수, 용수, 특수배수로 구분한다. 우수 및 잡배수는 생활배수이며, 우수 및 용수는 자연현상에 의하여 발생한 것이다. 특수배수라는 것은 산업배수 등을 가리킨다.
◈ 배수관 내의 필요유속
배수배관은 그것에 연결된 기구의 예상최대 배수 유량에서 배관내를 세척하며 흐르는 작용을 일으키게 하는 가장 중요한 요소는 충분한 유속이며, 하수를 운반하는 배관에서 세척하며 흐르는 작용을 일으키게 하는데 필요한 최소유속은 0.6 m/s로 권장되고 있다. 이 유속은 관 표면에서 모래, 작은 돌을 포함한 최소입자를 세척하며 흐른다. 또한 물에 휩쓸려 그것을 운반하는 배수배관에는 최소 1.2 m/s의 유속이 권장되고 있다. 그 이유는, 그렇지 못할 경우에 유지가 응결되어 관내 벽에 고체로 형성되어 쌓이기 때문이다. 이것에 필요한 유속은 배수관을 흐르는 방향 아래로 기울게 하여 중력 작용을 이용하는 것이 효과적이다.
◈ 배수관의 관경결정
배수관의 관경 결정은 일반적으로 미국규격(American Standard National Plumbing Code. ASA A 40.8-1955)의 자료를 사용하고 있으며, 기구배수관의 관경은 트랩의 구경과 같게 한다. 일반적으로 다음 사항을 기본으로 하여 배수관의 관경을 결정한다.
① 배수관의 최소 관경은 32mm 로 한다. ② 잡배수관으서 고형물을 포함하여 배수하는 관의 최소반경은 50mm로 한다. ③ 매설 배수 관경은 50mm이상으로 한다. ④ 배수 수평지관의 관경은 이에 연결하는 위생기구 트랩의 최대구경이상으로 한다. ⑤ 배수 수직관의 관경은 이에 연결하는 배수수평지관의 최대관경 이상으로 한다. ⑥ 기구 배수단위의 누계에 의하여 결정한다.
보일러 열교환기 및 급탕용 탱크에서의 배수와 증기관의 배수는 간접배수로 하고, 원칙적으로 40℃ 이하로 냉각한 후에 배수하지 않으면 안된다.
◈ 배수관 재질
옥내 배수설비는 생활하수를 하수도에 이송하므로 건물내부와 지중을 통과해야한다. 건물내부와 지상에 설치되는 오수와 배수 파이프의 재질은 동합금관, 동관, 주철, 탄소강관 또는 ABS, PVC 및 DWV 스케쥴40 플라스틱 파이프를 사용한다. 부속류의 재질은 배관의 수명에 영향을 미치지 않는 재질은 사용하고 원할한 유동을 위해 내표면은 매끄럽고 부소류 전후의 배관경은 축소하지 않아야 한다.
![](https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fwww.kemco.or.kr%2Fbuilding%2Fbuil_db%2F1images2%2Fdot.gif) 7) Valve류의 교체
◈ 개요 및 목적
밸브란 배관계에서 수동이나 자동적인 방법으로 유체를 조정하고 제어하는 기구를 말하며 특정범위의 온도 압력, 부식 및 기계적 응력을 지탱할 수 있어야 한다. 주로 밸브 본체 및 플랜지부에 부식과 녹의 침착으로 인하여 밸브 자체 기능 저하가 나타나며, 이 때에는 Valve 교체를 고려해야 한다.
◈ 밸브 주요 기능
밸브가 가져야 하는주요한 기능은 아래와 같은 것을 들 수 있다.
① 유동의 개시 및 정지 기능 ② 유동의 조절, 제어 및 교축기능 ③ 역류방지기능 ④ 압력조절기능
◈ 밸브 선정시의 일반적인 고려사항
① 증기 또는 가스 등의 유체의 유형
ⓐ 순수유체 또는 유체 내에 고형물을 포함하고 있는 지의 여부 ⓑ 유체가 전체 유로를 통과하는 과정에서 상변화를 하지 않고 액체상태로만 존재하는 지의 여부 ⓒ 유체가 부식이나 침식성을 가지는지의 여부
② 온도와 압력
ⓐ 온도와 압력이 배관계에서 변할수 있는지의 여부 ⓑ 적절한 밸브 재질을 선정하는데 최악의 경우를 고려해야 하는지
③유동에 대한 고려
ⓐ 압력강하가 주되게 일어나는지의 여부 ⓑ 단순히 유동을 개폐하는지 또는 유동을 조절해야 하는 기능이 요구되는지의 여부 ⓒ 역류를 방지할 필요가 있는 유동인지의 여부
④작동 빈도
ⓐ 자주 작동되는 밸브인지의 여부 ⓑ 최대의 내구성을 보장하는 밸브의 설계가 필요한지의 여부 ⓒ 정상 작동시에는 밸브가 항상 열려 있으며 개폐가 빈번하지 않은지의 여부
![](https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fwww.kemco.or.kr%2Fbuilding%2Fbuil_db%2F1images2%2Fdot.gif) 8) Coil Tube의 교체
Coil Tube의 교체를 고려해야 할 경우에는 주로 다음과 같은 이유가 있다.
① 건물의 내부 부하의 증가와 건물의 증축으로 열원 용량이 부족하게 되었을 때, 현재 사용하고 있는 Coil Tube의 전열능력을 증대시켜야 할 경우 ② Coil Tube의 오염과 막힘으로 인하여 열교환기의 성능이 현저히 떨어질 경우
Coil Tube의 교체로 얻을 수 있는 주된 효과는 열원용량의 확보와 에너지 절약 및 경제성 제고를 꾀할 수 있다. Coil Tube는 열교환기의 열원인 냉온수 또는 증기의 통로이며, 이곳에서 실내공기와 열원 간에 열교환이 이루어진다. 한편, 관내 유체에 혼입된 이물질에 의한 오염은 열전달 능력의 저하를 가져온다. 배관의 교체는 통로에서의 소요 압력강하의 경감과 유체의 운송효율을 높이고, 동시에 배관재료의 열화에 의한 기능저하를 방지하는 데 그 목적이 있다.
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공기 냉각 또는 가열코일에서, 열매를 코일 각각의 관내에 유량을 균등하게 배분하는 역할을 하는 것을 헤더(Header)라고 하는데, 헤더 분리의 가/부에 따라, 헤더의 교체 또는 청소가 결정된다. |