건물 공기조화 방식 종류 및 특징

건물의 공간에서 사람들에게 쾌적함을 느끼기 위해서는 냉방이나 난방 등을 통해 적정한 온도를 유지하거나 환기를 시켜주어야 합니다. 건물에서 이러한 환경을 조성하는 것을 공기조화라고 합니다. 이번에는 공기조화 방식의 종류와 종류별 특징에 대해 알아보겠습니다.

 

 

공기조화방식 종류

공기조화방식은 크게 열매와 냉매의 종류와 공조기의 설치 방법에 따라 나눌 수 있습니다. 먼저 공조기의 설치 방법에 따른 분류 방법에 대해 알아보겠습니다. 공조기와 열원기를 중앙 기계실에 설치하여 일괄적으로 공조하는 방식을 중앙식 공조방식이라고 합니다. 한편, 각 존이나 층마다 공조기를 분산하여 공조하는 방식은 개별식 공조방식이라고 합니다. 중앙식 공조방식은 중규모나 대규모의 건물을 공조할 때 적합합니다. 하지만 개인의 쾌적함을 위해서 각 실의 풍량을 조절하거나 온도를 설정하는 등 여러 제어가 필요합니다. 개별식 공조방식의 경우, 각 존이나 실마다 단독으로 운전할 수 있기 때문에 공조가 필요한 공간만 필요한 시간에 운전할 수 있어 경제성이 뛰어나고 개별 제어에 유리합니다. 하지만 유지관리에 신경을 많이 써야 한다는 점이 단점입니다. 따라서 대규모의 건물은 이 두 가지의 공조 방법을 공간의 용도에 따라 병용하여 사용하는 경우가 있습니다. 

공조설비는 반송하는 열(냉)매에 따라서도 분류할 수 있습니다. 열매와 냉매의 종류가 물인 경우 물 방식이라고 합니다. 실내에 냉온수를 공급해 팬코일유닛 등을 사용해 냉난방하는 방식입니다. 개별 운전을 비교적 용이하게 할 수 있지만, 실내 공기를 순환하여 사용하기 때문에 습도가 부족하게 되거나 환기가 충분하지 않을 수 있다는 우려가 있습니다. 한편 열매체가 공기인 경우 공기 방식이라고 합니다. 공기 방식은 덕트를 통해 열매체를 공조기에서 실내로 보냅니다. 덕트 스페이스나 기기 설치 스페이스가 커지는 경우가 있습니다. 마지막으로 물 방식과 공기 방식을 병용하여 사용하는 방법을 물-공기 병요방식이라고 합니다. 이 방식은 냉수나 온수를 각 실의 팬코일유닛 등으로 보내 실온을 조절하는 경로와 기계실의 공조기를 이용해 처리한 공기를 실내로 내보내는 경로의 두 경로를 가진 방식입니다.

 

 

중앙식 공조방식 특징

중앙식 공조방식은 가변풍량 단일덕트방식과 정풍량 단일덕트방식, 그리고 각층 유닛 방식이 있습니다. 다음으로는 각각의 특징에 대해 알아보겠습니다.

가변풍량 단일덕트방식은 Variable Air Volume을 줄여 VAV 방식이라고도 합니다. 각 실이나 각 존의 부하가 변동하는 정도에 따라 풍량을 바꿀 수 있는 방식입니다. 각 존마다 VAV 장치 유닛을 설치하고 그 존의 온도를 측정해서 실온이 낮아지면 냉방을 할 때 풍량을 줄이고, 실내 온도가 높아지면 풍량을 세게 하는 등 공조 부하의 변동에 맞게 풍량을 변화시킬 수 있기 때문에 송풍기의 동력을 절약할 수 있습니다. VAV 유닛은 구조상 특징에 따라 유인형 유닛, 교측형 유닛, 바이패스형 유닛으로 나눌 수 있습니다. 유인형 유닛은 공조기로 처리한 1차 공기를 분출시키고 이에 따른 풍량의 변화에 의해 실내로 유인되는 공기의 풍량을 변화시킵니다. 다른 유닛에 비해 덕트 치수를 작게 할 수 있으며, 1차 공기의 송풍 동력이 크기 때문에 고압의 송풍기가 필요합니다. 교측형 유닛은 부하의 증감에 따라 스프링 기구 등 교측 기구를 이용해 급기하는 풍량을 조절합니다. 유닛에서 발생하는 소음이 크지만, 설계와 시공이 용이하다는 장점이 있으며, 송풍기의 동력도 절감할 수 있습니다. 마지막으로 바이패스형 유닛의 경우 부하가 감소할 때 잉여 공기를 천장 속 환기 덕트로 배출함으로써 풍량을 조절하는 방식입니다. 천장 내 조명이 발열될 때 열을 감소시키는 데 사용할 수 있다는 장점이 있지만 송풍기 동력을 절감할 수 없고, 덕트를 증설하거나 개설하기 어렵다는 단점이 있습니다.

정풍량 단일덕트방식은 Constant Air Volume의 줄임말로, 공조기로 만든 공기를 각 실로 덕트를 통해 송풍하는 방식입니다. 건물의 공조방식 중 가장 기본적인 시스템으로써, 건물 전체나 공조 구역별로 공조기를 1대 설치하여 송풍합니다. 먼저 실내 공기의 청정도를 유지하고 환기를 잘 시키기 위해 외기를 유입합니다. 그다음 유입된 공기를 공조기 내부에서 온도와 습도, 청정도 등을 종합적으로 조절하여 송풍기를 이용해 일정 풍량을 실내로 보냅니다. 모든 실에 동일한 온도와 습도의 공기를 송풍하기 때문에 건물의 실별, 층별 온도를 제어하거나 부분적으로 운전 혹은 정지하는 것이 불가능합니다. 보통 극장처럼 큰 공간에서 많이 사용합니다.

 각층 유닛 방식은 단일덕트 방식의 변형된 방식입니다. 이 방식은 각 층으로 공조기를 분산시켜 설치하는 것으로, 각 존이나 층별로 상황에 맞게 운전할 수 있습니다. 공조 부하의 발생 상황이나 사용 상황에 맞게 운전하고 정지할 수 있다는 것이 장점입니다.

이중덕트방식은 온풍과 냉풍을 두 개의 계통의 덕트에 설치해 실내로 취출하고, 혼합유닛으로 온풍과 냉풍을 적당한 비율로 혼합해 설정 온도를 일정하게 유지하게 시켜 실내로 송풍하는 방식입니다. 혼합유닛별로 개별적인 제어가 가능하지만 두 계통의 덕트가 필요하고 온풍과 냉풍을 혼합할 때 소비되는 에너지가 크며, 단일덕트방식에 비해 차지하는 공간이 다는 것이 단점입니다. 보통 일반 사무소 빌딩에는 사용하지 않고, 실험실이나 수술실에서 많이 사용됩니다.

 

 

개별 공조방식 특징

개별 공조방식이란, 압축기와 응축기, 증발기 등 냉동 사이클계 기계와 에어필터, 송풍기, 자동제어기기 등을 케이싱 안에 수납한 패키지 유닛형 공조기를 사용한 방식입니다. 개별 공조방식 종류에는 실내기 여러 개를 한 대의 실외기와 조합시킨 멀티시스템과 실외기 한 대에 실내기 한 대를 조합시킨 스플릿형이 있습니다. 특히 멀티시스템은 일반적으로 상업빌딩이나 사무소 빌딩에 많이 사용됩니다.