공기

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공기 조화 장치 II

공기 분배 장치

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1. 공기 분배 장치의 구성

• 공기분배장치 : 실내공간의 공기조화를 위해 중앙의 공기조화 장치에서 잘 조절된 공기를 실내로 보내기 위한 제반 장치

• 구성 : 송풍기, 덕트, 외기취입구, 취출구, 흡입구, 풍량조절댐퍼 등

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2.1 실내 공기 분포

• 공기 조화 시스템의 성능을 평가하는 중요한 요소

• 쾌적한 환경의 공기조화 : 실내의 거주역에서 균일한 실온 분포와 적절한 기류속도의 유지

- 취출구와 흡입구의 배치, 취출구의 형식, 취출공기의 속도·온도·풍량에 좌우됨

• 정체역 : 실내기류의 이동이 없는 곳, 오염된 공기 등 이 정체되어 불쾌감을 가중

2. 실내 공기 분배

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• 실내기류의 최적치

- 냉방 : 0.25 ~ 0.3 m/s - 난방 : 0.1 ~ 0.25 m/s

• 거주공간의 허용기류속도

조 건 실내온도(^oC) 속 도(m/s)

냉방시 27

26 25

0.35 0.5 0.3

난방시 - 0.5

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패리미터존에 설치한 바닥 디 퓨저의 경우

- 난방 : 실내상하 온도 균일 - 냉방 : 천정쪽에 심한 온도 성층

출처; 건축설비, 김재수 저, 서우, p430

출처; 건축설비계획, 서승직저, 일진사, p370

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2.2 공기 분배 방법과 에너지 절약

• 실내 열환경은 공기분배방법, 공기처리방법에 영향

• 공조공간에서의 적절한 공기분배방법 : 실내환경개선, 에 너지 절약에 효과적

• 공기분배방법의 분류

- 피스톤 공기분배 : 클린 룸, 병원의 수술실 등 - 상승 온난 기류 제어공기 분배

- 제트 컨트롤 공기 분배 : 층고가 높은 실에 유효

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3. 취출구와 흡입구의 종류

• 취출구와 흡입구의 종류는 다양

• 흡입구는 기류의 방향성, 유인성과 관계가 적다 - 종류 : 그릴형, 팬형, 슬롯형, 다공판 등

• 취출구 : 덕트로부터 실내로 공기를 취출하기 위해 쓰여 지는 기구

- 설치위치 : 천장, 벽면, 창대, 바닥면, 천장 조명기구에 혼 합 등

- 종류 : 복류취출구(아네모스탯형, 팬형), 축류취출구(노즐 형, 펑커 루버, 베인격자형), 라인 취출구(브리즈 라인형, 캄 라인형, 슬롯형, 다공판형)

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• 취출구의 종류

분 류 명 칭 풍향조정 비 고

복류 취출구

아네모형 베인가동

천장 디퓨저 베인고정

팬 형 팬가동

팬고정

축류 취출구

노 즐 고 정

팡카루버 수 진 수진형의 노즐

그 릴 형

고정 (펀칭메탈) 고정(고정베인)

베인가동

슬 롯 형 고정

베인가동

면상 취출구 다공판 고정(펀칭메탈)

베인가동 펀칭 메탈 내측에 가동 베인

천정패널 반자를 취출구 패널로 한 것

선상 취출구

라인 디퓨저 베인가동

베인고정

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3.1 취출구의 종류

• 아네모스탯형(Anemostat) - 원형, 장방형

- 실내공기의 유인성이 우수, 천장에 설치하여 사용 - 발생소음이 크다.

• 팬형(Pan Type) - 구조가 간단

- 일정한 기류의 형상을 얻기 곤란 - 냉방에 유효

• 노즐형(Nozzle Diffuser) - 노즐은 구조가 간단

- 도달거리가 길고 소음발생이 적다.

- 극장, 로비, 공장 등에서 취출풍속 5m/s이상으로도 사용

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• 펑커루버(Punka Louver) - 선박의 환기용으로 사용

- 취출공기의 방향 조절과 풍량조절이 용이 - 취출풍량에 비해 공기저항이 큰 단점

- 공장, 주방 등의 국소냉방에 사용

• 브리즈 라인형(Breeze Line)

- 홈(Slot)의 종횡비가 커서 선의 개념을 통한 실내 디자인과 조 - 설치위치 : 외주부의 천장. 창틀 위하여 출입구의 에어커튼, 외화

부존의 냉난방부하를 처리

• 캄 라인형(Calm Line) - 종횡비가 큰 취출구 - 내부존, 외부존에 적용

- 출입구의 에어커튼용, 실내디자인과 조화 이룸

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• 슬롯형(Slot)

- 종횡비가 매우 크고 폭이 좁고 길이가 1m이상되는 것 - 평면 분류형의 기류를 취출

• 베인 격자형(Vane)

- 각형의 몸체에 폭 20~25mm 정도의 얇은 날개(Vane)를 설치하여 공기의 취출방향을 조절

- 고정 베인형 취출구, 가동 베인형 취출구(유니버셜) - 베인의 형태

수직형 : 확산각도를 넓힐 수 있어 방의 폭이 넓은 경우 적용

수평형 : 취출공기의 강하 및 상승거리를 조절 격자형 : 수직형 + 수평형

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출처; 건축설비, 김재수저, 서우, p431

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3.2 흡입구의 종류

• 라인형

- 라인형 취출구에서 풍향조정을 하는 블레이드를 제거한 것

• 격자형

- 사각의 프레임에 루버, 그릴을 부착시킨 것

• 펀칭메탈형

- 사각의 프레임에 펀칭메탈을 부착시킨 것 - 레지스터형, 그릴형

• 머쉬룸형

- 극장 등의 큰 실내의 좌석밑에 설치 - 기류의 침체를 방지하는 것

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4. 취출구와 흡입구의 특성

• 취출기류는 거리가 증가함에 따라 중심속도가 감소

• 등온취출 : 주위의 공기 온도와 같은 온도의 공기를 취출 하는 것

비등온취출 : 냉난방과 같이 주위의 온도와 다른 공기를 취출하는 것

냉풍 -> 하강 온풍 -> 상승

• 취출기류의 확산 반지름 : 취출구로부터 멀어짐에 따라 속도가 감소

- 최대 확산 반지름 : 1개의 취출구 -> 실내거주역에서 0.1

~ 0.2 m/s의 기류속도가 유지되는 범위

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• 취출구와 흡입구의 공기저항 : 풍속의 제곱에 비례하여 증가

• 취출구와 흡입구에서 기류에 따른 소음이 발생 - 소음의 발생 : 풍속이 커지는 만큼 증가

- 기구의 종류, 베인, 댐퍼 등에 따라 다름

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5. 덕 트(Duct)

5.1 덕트내의 기류

• 정압 : 덕트내의 공기가 주위에 미치는 압력

• 동압(속도압) : 공기의 흐름이 있을 때, 흐름 방향의 속도에 의해 생 기는 압력

전압 = 정압 + 동압

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5.2 덕트의 압력 손실

1) 직관 덕트의 압력손실(원형 덕트)

2) 덕트의 국부 압력 손실

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3) 상당관 길이

• 곡관 부분 등의 저항손실을 표시하는 방법

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5.3 덕트 설계

• 종류 : 송풍덕트(고속 또는 저속덕트), 환기 덕트(저속덕트)

• 덕트의 설계 방법

- 등속법 : 개략적인 덕트 크기 결정에 유리

- 등마찰법 : 단위 길이당의 마찰저항의 값을 일정하게 하여 덕트의 단면을 결정

단위길이당 마찰저항 ; 0.08 ~ 0.2 mmAq/m

덕트 경로의 길이에 비례하여 저항이 증가 -> 각 취출구 마다 풍량 조정이 필요

- 전압법 : 덕트 각 부분의 국부저항은 전압 기준에 의해 손 실계수를 이용하여 구하며, 각 취출구까지의 전압력 손실 이 같아지도록 덕트 단면을 결정

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5.4 덕트의 구조와 시공

1) 덕트의 분류

• 주덕트(main duct) : 덕트 배치의 간선을 이루는 것

분기덕트(branch duct) : 주덕트에서 분기되어 필요한 장 소에 배치된 것(지관)

• 풍속 크기에 따른 분류

- 저속 덕트 방식 : 풍속 10 ~ 15m/s, 15m/s이하이며 정압 50mmAq 미만의 것

- 고속 덕트 방식 : 풍속 20~ 25m/s, 15m/s이상이며 정압 50mmAq 이상의 것

풍속이 빨라지면 덕트의 저항이 커져서 덕트 내의 압력은 고압이 됨

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• 배치방식에 따른 분류

- 간선 덕트 방식 : 가장 간단, 설비비가 싸고, 덕트 스페이스가 적어도 됨

- 개별 덕트 방식 : 취출구마다 덕트를 단독으로 설비, 가정용 온 풍로에 많이 사용, 풍량조절이 용이, 멀티존 방식에 적용, 덕트 수가 많아지므로 설비비가 높아지고 덕트 스페이스도 많이 차지 - 환상 덕트 방식 : 덕트 끝을 연결하여 루프로 만드는 형식, 말단 취출구의 압력조절이 용이

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2) 덕트의 형상과 구조

• 형상에 따른 분류

- 장방형 : 스페이스에 따른 형상 제한을 적당하게 조절이 가능, 강도면에서는 약함. 고속 고압 채용시는 보강 고려 - 원형 : 강도면에서 우수, 스페이스면에서 대형에 제한적.

고속에 유리

- 스파이럴 원형 : 내압에 약함, 고압덕트에 부적합

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• 덕트의 재료 : 아연도금 철판, 알루미늄판, 동판 등

- 글래스파이버제 : 소형에 사용, 보온성과 흡음성이 좋음 - 종이제품 : 원형덕트에 사용

종이제품 + 표면에 알루미늄판 첨가 : 내습성, 표면을 평 활하게 유지하고 경량, 설치가 간편한 이점

• 덕트의 이음

- 피츠버그 심, 버튼 펀치 스냅 심

- 철판을 이을 때 : 글로브 심, 판 두께에 용접

- 덕트 내부 풍압에 의한 진동을 방지하기 위해 보강이 필요

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3) SMACNA 공법에 의한 덕트

- 미국의 덕트 공기조화업자 협회에서 채용 - 저속 덕트용

- 기계 가공에 적합 - 작업 능률이 좋다.

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4) 덕트 부속품

(1) 풍량 조절 댐퍼(Volume damper)

• 덕트 내를 흐르는 풍량을 조절, 폐쇄하기 위해 쓰이는 부속품

• 단익 댐퍼(버터플라이 댐퍼) : 소형 덕트에 사용

• 다익 댐퍼(루버 댐퍼) : 2개 이상의 날개, 대형 덕트에 사용

• 스플리트 댐퍼 : 덕트 분기부에서의 풍량 조절에 사용

• 슬라이드 댐퍼 : 덕트 도주에 홈틀을 만들어 1장의 철판을 삽 입하고 이것을 이동하여 풍량을 조절, 전체 개폐에 사용

• 클로스 댐퍼 : 섬유질, 글래스클로스 날개 사용, 원형 덕트용 댐 퍼, 클로스에 의해 원형 단면을 교축하여 풍량을 조절

- 기류에 의한 발생음이 적고 풍량을 덕트의 중심부에서 기류가 흐르는 방향으로 고르게 조절

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• 풍량조절 댐퍼

출처; 건축설비, 김재수저, 서우, p459~460

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(2) 방화 댐퍼(fire damper)

• 화재 발생시 덕트를 통하여 다른 실로 연소되는 것을 방 지

• 덕트내 공기가 72°C이상 : 자동으로 댐퍼 차단

(3) 가이드 베인(guide vane)

• 덕트의 구부러진 부분의 기류를 안정시키기 위한 것

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5.5 덕트의 소음 방지

• 방지법

- 덕트에 흡음재 부착

- 송풍기 출구에 플리넘 체임버 장치 - 소음을 위한 흡음장치 설치

- 댐퍼 취출구에 흡음재 부착

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6. 송 풍 기

6.1 송풍기의 종류

• 송풍기 : 기계적인 에너지를 기체에 주어서 압력과 속도 에너지로 변환시켜주는 기계

- 기체의 압송을 하는 것

- 송풍기의 날개 : 400 ~ 600회전/분

• 정압에 따른 분류

- 블로어 : 1000mmAq ~ 1kg/cm²의 토출압력 - 팬(fan) : 1000mmAq 미만의 토출압력

• 덕트 방식에 따른 분류

- 저속용 : 다익송풍기, 리밋 로드 팬 - 고속용 : 사일런트 팬, 익형 송풍기

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• 사용 장소

- 기계실, 전기실 등의 환기용 : 다익송풍기, 리밋 로드 팬 - 주방, 변소 등 국소배기용 : 다익 축류형 송풍기

- 실험실, 축전기실 등 : 경질 염화 비닐성의 다익 송풍기 - 냉각탑, 증발기 등 : 다익 송풍기(소형), 축류팬(대형) - 에어 커튼용 : 다익 송풍기

• 공조용 송풍기의 종류

종 류 풍량(m3/min) 정압(mmAq) 용 도

원심 송풍 기

다익 송풍기 10~5,000 10~100 국소 통풍용, 저속 덕트용, 에어커튼용 리밋로드 송풍기 20~3,000 10~150 공업용 송배풍용

사일런트 송풍기 60~900 125~250 고속덕트용

익형 송풍기 50~3,000 40~300 고속덕트용, 냉각탑용 냉각팬 축류형 송풍기 300~6,000 10~60 급속 동결실용

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• 다익 송풍기(Sirocco Fan) : 공기 조화용 송풍기로 가장 많이 사용, 회전수가 적고 소음도 비교적 낮다.

• 터보 송풍기(Turbo Fan) : 날개차가 비교적 긴 후향형 날 개를 갖는 것, 비교적 높은 압력용

• 익형 송풍기(Airfoil) : 날개를 익형으로 성형한 것, 효율이 좋고 소음이 비교적 적다.

• 축류 송풍기(Axial Fan) : 프로펠러의 회전에 의하여 축방 향으로 공기를 흐리게 하는 것, 설치공간이 비교적 적다.

소음이 커서 냉각탑, 환기용으로 사용

• 관류 송풍기(Cross Flow Fan) : 기류는 축과 직각인 방향 에서 흡입되므로 폭이 넓은 날개차가 사용, 에어커튼용, 팬코일 유닛이나 실내 순환팬에 사용

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