|
공기 압축기는 전기모터나 터빈 등의 동력 발생장치로부터 동력을 전달 받아 공기나 냉매 또는 그 밖의 |
|
1. Reciprocating compressors |
|
왕복동 압축기는 산업현장에서 오랫동안 사용되어온 압축기로서, 여러 방면에 가장 넓게 사용되고 있습니다. 왕복동 압축기의 특징은 다음과 같습니다. |
|
2. Rotary screw compressors |
|
스크류 압축기 로터리 용적식 압축기의 가장 일반적인 형태는 스크류 압축기입니다. 무급유식 스크류 압축기는 압축공기 중에 유분이 포함되지 않는 압축기로, 다음과 같은 특징이 있습니다. |
|
3. Turbo compressors |
|
터보 압축기는 회전축의 기계적 에너지를 공기의 운동에너지로 변환시킵니다. |
|
4. Diaphragm compressors |
|
다이아프램 압축기는 용적식, 무급유식 입니다. 횡격막의 운동으로 기계적 구동이나 유압으로 작동 되는 것으로 구분되며, 기계적 다이아프램 압축기는 유압식보다 소형으로 제작됩니다. 결과적으로 두 가지 형태의 중복은 제한된 범위에서만 발생합니다. 기계식은 가격이 비교적 저렴하며, 구조가 간단하며 대기보다 낮은 압력을 압축하는 장치로 사용될 수 있습니다. 기계식이 보통 베어링하중을 고려해야 하기 때문에 제한이 있는 반면, 유압식은 기계식보다 고압을 더 쉽게 형성할 수 있습니다. |
|
5. Rotary sliding vane compressor |
|
베인 압축기는 원통형 실린더 내에 편심으로 로터를 설치하고, 로터에는 가동익(Vane)을 설치하므로 |
|
6. Rotary tooth compressors |
|
Rotary Tooth compressor의 회전자는 단면에서 평행하고 타이밍 기어로 외부에서 맞물려 있습니다. |
■ 압축기 주변기기 - 제습장치(AIR DRYER)
|
가) 압축 공기 드라이어의 필요성 |
|
공기압축기에서 토출되는 압축공기 속에는 대기중의 수분과 먼지, 공해 물질 및 압축기의 윤활유 등이 농축, |
|
나) 수분발생 과정 및 제거 방법 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
우리나라의 기후는 상대습도가 최대 99%에서 20%까지 기록되는데 여름철은 습도가 70∼90% 정도가
|
|
다) 압축공기 건조 |
|
먼지나 미세한 녹 따위의 고형물은 필터로 완전히 제거가 가능하나 화학약품(특히 부식성 가스)은 간단하게 |
|
라) 건조정제장치(Dryer)의 종류 |
|
건조정제장치는 압축기체의 종류 및 건조정도에 따라 아래와 같이 분류할 수 있습니다. |
|
마) 노점(이슬점) : DEW POINT | ||||||
|
압축공기에서 습기응축을 막는 방법은 에어라인이나 설비가 놓여있는 곳의 가장 낮은 온도보다 더 낮은
|
|
바) 계장 및 공정용 탈습장치에 고려할 사항 |
|
① 압축기가 급유식인 경우 흡착식 입구에서 필히 오일을 제거하는 장치를 부착하여야 하고 가급적 냉동식과 필터를 직렬 배치하여 주십시오, |
|
사) 압축공기 제습용 드라이어 선정 |
|
드라이어 선정시에는 필요한 가압노점, 입구공기온도, 시스템 작동압력, 처리유량 및 비용등 5가지 인자를 |
|
공기 압축기의 주변기기로는 공기 저장 탱크(Air Receiver Tank), 압축공기나 가스 속의 수분을 이중에서 저장탱크는 내용적으로 그 크기가 표시되고, 드라이어나 필터 같은 경우에는 처리 가능한 |
|
가) 공기저장 탱크의 중요한 기능 |
|
① 맥동을 감소시켜 탱크 후단 배관내 압력과 유속을 항상 일정하게 유지시켜 줍니다. |
|
나) 공기저장 탱크의 용량선정 계산식 |
|
계산식1) 공기탱크의 저장용량으로 라인에서 요구하는 최저압력까지 하강하는데 걸리는 시간 T = △P X T1 X 60V X 1 위의 계산식 분석해 보면 사용 공기량이 압축기에서 공기를 생산하는 양의 50% 즉, M 값이 0.5일 때 계산식3) 공기생산량/ 공기사용량/ 허용압력강하시간으로 용량을 계산하는 식 V = C X (( 1- (C/Q)) X T X PO * 현장점검을 통한 계산 검토 예 조사된 Data V : 공기저장 탱크 용량 ? ㎥ ① 토출 공기량(FAD) ∴ FAD = 20.51 × 1 = 20.51 ㎥/min ② 사용자측 공기량을 82%로 가정할 때 사용 공기량( C ) ∴ C = 20.51× 0.82 = 16.82 ㎥/min ③ 공기저장 탱크 용량( V ) ∴ V = 2.27 × 1.15 = 2.61102555㎥ 결론> 당사에서는 3.0 ㎥의 용량을 가진 공기저장 탱크를 추천합니다. |
|
다) 안전밸브의 선정 |
|
안전밸브는 한국산업안전공단의 인증 품을 장착하고 탱크에 명기된 작동압력 이상의 것으로 설치되어서는 안됩니다. 안전밸브는 압력용기의 실제 사용압력보다 110% 압력에서 작동되도록 설정합니다. |
|
라) 공기 저장 탱크의 설치 |
|
공기저장 탱크는 압축공기 건조 시스템인 드라이어의 전단 또는 후단에 설치될 수 있으며 각각 나름대로의 공기 저장 탱크를 에어 드라이어 전단에 설치하였을 때, 저장탱크는 압축기의 맥동을 부드럽게 하고 완충 공기저장탱크가 드라이어 전단에 설치 되었을 때, 토출 공기의 냉각과 응축수 전처리, 흡착제 보호 등 많은 드라이어 후단에 공기 저장탱크를 설치했을 경우에는 드라이어를 통과하는 유량이 압축기의 용량을 넘어 |
|
산업분야에서 각각의 용도에 맞게 다양한 필터가 사용되고 있습니다. 압축공기를 사용할 때도 여러 |
|
가) 필터의 종류와 용도 |
|
압축 공기용 필터는 크게 차단(INTERCEPTION)/ 충돌(IMPINGEMENT)/ 흡착(ADSORPTION) 3가지로 분류되고, 용도에 따라 입자, 유분, 가스 제거용으로 사용됩니다. 설치시 전단에 고형입자와 과다한 오염물을 전처리하는 PRE FILTER를 꼭 설치하십시오. -주사용처: 급유식 공기 압축기의 유분 제거용 세퍼레이터 엘리멘트, 배관내 유-수분 제거용, 흡착식 에어 드라이어 전단에 수분 제거용으로 사용됩니다. |
|
공기압축기에서 발생하는 문제점은 유형에 따라 다양한 형태로 나타나며 여러 가지 요인에 의해서 발생합니다. 스크류형 압축기에서 급유식 압축기와 무급유식 압축기에서 발생하는 문제점에 대한 TROUBLE SHOOTING GUIDE를 참고하십시오 압축기에서 발생하는 문제의 대표적인 사례는 다음과 같습니다. 1) 유량 저하 |
|
(1) 유량 저하 |
|
이와 같은 경우는 보통 압축기의 흡입 계통에 문제가 있는 경우가 많습니다. |
|
(2) 온도 상승 |
|
압축기의 토출온도가 상승하는 경우는 냉각계통(쿨러류)의 오염이나 냉각매질(공기 또는 냉각수)의 부족/ |
|
(3) 과전류 |
|
압축기의 전동기에 과전류가 발생하는 것은 전원계통에 있거나 실제 압축기 부하가 커지는 경우의 두가지 |
|
(4) 압력상승 |
|
압축기의 압력이 상승하여 안전변이 작동하는 경우는 거의 제어 계통의 이상입니다. |
|
(5) 오일소모량 과다 |
|
급유식 압축기에서는 오일소모량이 많아지는 문제가 생길 수 있습니다. |
다음 표는 급유식 압축기와 무급유식 압축기의 고장 원인과 대책 및 유지보수 정비기준 입니다.
급유식 스크류 압축기의 고장의 원인과 대책 (1/1)
|
NO |
내 용 |
원 인 |
대 책 |
|
1 |
기 동 불 능 |
1) 기동반의 고장 |
점검, 수리 |
|
2 |
압축기 본체의 |
1) 베어링의 이상 |
점검, 수리 |
|
3 |
작동압력의 상승 |
1) 압력조정밸브의 풀림 |
재조정 |
|
4 |
토출 공기 압력의 강하 |
1) 압력계 고장 |
교환 |
|
5 |
토출 공기 온도가 |
1) 온도조정밸브 불량 |
온도조정밸브의 Element 교환 |
|
6 |
토출온도 relay의 |
1) Oil cooler의 능력저하 |
Oil cooler청소 |
|
7 |
안전밸브의 작동 |
1) 용량 조정장치 불량 |
분해, 점검, 청소 |
|
8 |
윤활유 소비량의 |
1) 유회수기 연결 오리피스 막힘 |
분해, 점검, 청소 |
|
9 |
과전류 릴레이의 작동 |
1) 과전류 |
전류측정 |
|
10 |
압축기 구동축 누유 |
1) Mechanical seal 불량 |
점검, 교환 |
다음은 공기 압축기와 시스템을 취급함에 지켜야할 안전사고 예방법이며, 이 경고를 따르지 않으면
공기 압축기의 손상은 물론, 인명과 재산에 막대한 피해를 줄 수 있습니다.
| ■ 공기 압축기는 정상적인 대기공기만을 흡입하여 압축하도록 설계되어있으므로, 다른 종류의 가스, 기체, 증기류는 공기 압축기에 흡수되거나 사용되지 말아야 합니다. |
| ■ 공기 압축기의 정비작업 개시전에 리모트 컨트롤러를 포함하여 모든 전원을 차단하여야 합니다. (전원차단기는 가급적 압축기 유니트 외부에 별도로 장착하는 것이 안전합니다.) |
| ■ 정비작업전 공기 압축기의 내부압력을 모두 제거하여야 합니다. 시스템의 압력차단을 목적으로 체크밸브에 의존하지 마시고 촉감과 압력계기 모두 확인하십시요. |
| ■ 알맞은 규격의 안전밸브를 설치하여야 합니다. 안전밸브의 미비는 공기 압축기와 그 부품의 파손 또는 폭발을 가져올 수 있습니다. |
| ■ 안전밸브의 설정압력을 변경하거나 그 기능을 제한하거나 플러그로 대체하지 마십시오. 공기 압축기 시스템의 과도한 내부압력은 막대한 인명과 재산상의 피해를 줄 수도 있습니다. |
| ■ 공기 압축기 시스템 어느 부분에도 플라스틱 파이프, 고무호스 또는 납땜을 사용하지 마십시오. 사용압력보다 충분한 강도를 지닌 사용이 허가된 파이프를 시공치않으면 매우 위험합니다. |
| ■ 에어 필터나 부품의 세척에 인화성 또는 독성이 있는 신나,솔벤트를 사용하지 마십시오. |
| ■ 공기 압축기가 작동중일때에는 정비작업을 시도하지 마십시오 |
| ■ 규정된 압력이상으로 공기 압축기를 작동하지 마십시오 |
| ■ 공기 압축기가 작동중일때에는 보호외피나 판넬을 제거하지 마십시오 |
| ■ 매일 게이지를 관찰하여 공기 압축기가 정상작동임을 확인하십시오. |
| ■ 모든 보수/정비 수칙을 지키고, 모든 안전장치를 정기점검계획에 따라 점검하십시오 |
| ■ 압축된 공기는 위험하므로 함부로 다루지 마십시오. |
| ■ 항상 순정 윤활유를 사용하시고 교환시간을 지키십시요 |
출처:한신고주파
* 압축기의 작용
압축기의 역할을 간단히 말하면 증발기에서 증발한 냉매증기가 응축되기 쉽도록 냉매증기의 압력을 높이는 것, 즉, 증기를 압축하는 것이라고 할 수 있다. 이러한 압축기의 작용에 의하여 냉매는 응축과 증발과정을 반복하면서 냉동장치 내를 순환하며 열을 차가운 곳에서부터 따뜻한 곳으로 운반하게 되는 것이다. 이것을 인체에 비교하면, 냉매는 혈액에 상당하는 데, 혈액을 순환시키는 것이 심장이므로, 냉동장치에서의 압축기는 바로 냉동장치의 심장이라고 말할 수 있다.
그러므로 이러한 역할만 할 수 있는 기계라면 어떤 형식이라도 압축기로 사용할 수 있으며, 오늘날 여러가지 형태의 압축기(왕복동식, 회전식, 스크류, 원심식 스크롤식 등)가 사용되고 있다. 그러나 옛날부터 가장 보편적으로 사용되고 있는 압축기는 왕복동식 압축기인데, 이것은 실린더 안에서 상하로 움직이는 피스톤에 의하여 증기를 압축하여 압력을 높이는 것이다.
장치 싸이클의 중요부분은 ① 냉동되는 공간이나 물품으로부터 증발하는 냉매로 열을 통과시켜 주는 역할을 하는 증발기, ② 증발기로부터의 저압증기를 압축기의 흡입관까지 옮겨주는 통로인 흡입관, ③ 증발기로부터 증기를 제거시켜 주고 증기의 온도와 압력을 보통의 응축매체로 응축될 수 있는 온도까지 상승시켜 주는 증기 압축기, ④ 압축기 토출관으로부터 나오는 고압, 고온의 증기를 응축기까지 운반하는 통로인 고온가스관 혹은 토출관, ⑤ 고온의 냉매증기로부터 응축매체로 열전달 표면을 통해 열을 통과시키는 역할을 하는 응축기, ⑥ 응축된 액을 보관하여 필요에 따라서 증발기에 필요한 액을 일정하게 공급해주는 역할을 하는 수액기, ⑦ 수액기로부터 냉매유량 조절기까지 액냉매를 운반해 주는 통로인 액관, 그리고 ⑧ 증발기로 들어가는 냉매액의 유량을 조절하고 액관에 있는 고압의 액체냉매를 필요한 저온도에 상당하는 포화압력까지 저하시켜 바람직한 저온에서 냉매가 증발하도록 하는 냉매유량 조절장치 등으로 구성되어 있다.
이러한 방식의 냉동기는 효율이 좋기 때문에, 가정용 냉장고, 공조용이나 대형냉장고 등 소형에서 대형에 이르기까지 가장 넓게 사용되고 있고, 사용할 수 있는 온도범위도 넓다.
◆ 다단 압축 사이클
(multi stage compression refrigeration cycle)
지금까지 이야기한 냉동사이클은 증발온도가 비교적 높은 경우에 적용하는 단단압축(1단압축) 냉동사이클에 대한 것이다.
그러나 증발온도가 －30℃ 정도나 그보다 더 낮은 저온으로 되면 증발압력이 대단히 낮아서 한대의 압축기로서 증발압력에서 응축압력까지 냉매를 압축하는 것은 여러 가지로 무리가 따른다. 즉, 앞 절에서 언급한 압축비(증발압력과 응축압력과의 비)가 크게 된다. 이렇게 되면 압축기기의 체적효율은 현저하게 감소하게 되고, 압축기에서 토출되는 가스의 온도도 높게 될 뿐만 아니라 냉동능력도 저하하게 된다. 따라서 이와 같은 경우에서는 증발기에서 증발한 저온의 냉매가스를 2대 혹은 3대의 압축기를 사용하여 단계적으로 가스를 압축하여 응축압력까지 압력을 높이는 것이 효율적이다.
압축비의 증가 및 압축기 토출가스의 온도상승은 냉매의 종류에 따라서 다른데, 비열비가 클수록 크다. 여기서, 몇가지 물질에 대한 비열비의 순서를 보면 공기>암모니아>R-22>R-12와 같다. 따라서 공기를 압축할 경우에는 토출가스의 온도가 대단히 높게 되며, 암모니아는 CFC계 냉매보다 토출가스의 온도가 높다. 암모니아를 냉매로 사용할 경우 증발온도가 －40℃ 정도일 때 건조포화증기를 흡입하여 압축하면 토출가스의 온도가 164℃로 된다. 이 온도는 너무 높아 압축기에 여러 가지 무리를 초래할 수 있으므로, 암모니아 냉동기에서는 증발온도가 －30℃ 이하가 되면 2단압축 방식을 택하는 것이 유리하다. 그러나 CFC계 냉매는 암모니아에 비해 토출가스의 온도가 그다지 높지 않다. 그렇지만 압축비가 증가하면 체적효율이 저하하므로 역시 증발온도가 －40℃ 이하의 저온일 때는 2단압축 방식을 택하는 것이 유리하다.
3단 이상은 특수한 경우에 사용하며, 일반적으로 2단압축까지만 사용한다.
2단 이상으로 일반 냉동공업에서 압축하는 방식을 다단압축방식(다단압축 냉동사이클)이라고 하나, 다단압축 사이클은 바로 2단압축 사이클을 말하는 것이라고 생각하여도 된다.
2단압축을 하면 각 압축기에 대한 압축비가 적어지고, 압축기 토출가스 온도도 그다지 높지 않게 된다. 증발온도가 낮을 경우에는 한대의 압축기를 사용할 때보다 2대의 압축기를 사용할 경우, 즉, 2단압축을 하면 어느 정도 동력도 절약할 수 있다.
극저온을 필요로 할 때에는 냉동장치의 저압측이 현저하게 낮아져 1대의 압축기로 저압가스를 응축압력까지 압축하기가 힘이 드는데, 이 때는 보조압축기를 사용하여 그 압력을 저압압력과 응축압력의 중간압력까지 압축하는 방식이다. 다시 말하면, 1단압축 사이클로 작용하고 있는 냉동기의 증발온도, 즉, 증발압력을 내리기 위하여 저단압축기를 추가하고, 증발기에서 나온 냉매를 일단 저단압축기에 흡입해서 이것을 고단압축기의 흡입 압력까지 압축하는 것이다. 따라서 2단압축 1단팽창 사이클과 같이 동력절약을 주목적으로 해서 중간압력 P3를 P3=(P1·P2)1/2로 결정하는 것이 아니고, 고단측 압축기의 흡입압력을 중간압력으로 채용하여 이것보다 낮은 증발압력 P2를 얻기 위하여 보조압축기인 부스터(booster)를 사용할 때의 냉동사이클이다. 따라서 이 사이클은 2단압축 사이클의 방식이므로 각종 냉동량 계산은 2단압축 팽창 사이클과 같다.
◆ 다원냉동 사이클
(cascade refrigeration cycle)
다단압축 냉동사이클은 압축과정을 2단 이상으로 나누어서 하는 것이나, 다원냉동 사이클이라고 하는 것은 냉동 사이클을 온도적으로 2단 이상 분할한 방식이라고 할 수 있다. 즉, 다원냉동 사이클중의 하나인 2원냉동 사이클은 2개의 독립된 냉동장치로 된다고 생각하면 된다. 단, 고온측 냉동장치의 증발기는 동시에 저온측 냉동장치의 응축기이므로 고온측 사이클의 증발기에 의하여 저온측 사이클의 토출가스를 응축하게 된다.
-70℃이하의 증발온도에 효율적인 이원냉동 사이클에서는 일반적으로 고온측과 저온측에 서로 다른 냉매가 사용되는데, 고온측에서는 응축 압력이 낮은 R-12 또는 R-22, 저온측에는 비점이 낮으면서도 저온에서 우수한 특성을 가지는 R-13, R-14 또는 에탄 등이 사용된다.
다원냉동장치의 또 한가지 특징이라면 바로 팽창탱크이다. 팽창탱크는 저온측 냉동기를 정지하였을 때 초저온 냉매의 증발로 인하여 저온측 냉동 장치의 증발기내 압력이 높아져 증발기 배관을 파괴하는 일이 있는데 이것을 방지하기 위하여 저온측 증발기에 팽창 탱크를 부착하여 압력이 일정 이상이 되면 가스를 저장하는 장치이다.
다단압축 사이클에서와 마찬가지로 다원냉동 사이클에서도 3원냉동 사이클을 만들 수 있다. 이 때는 R-12, 22를 고온측, R-14를 저온측 냉동사이클 냉매로 사용할 수 있다. 이 사이클의 장점은 앞의 설명에서 쉽게 알 수 있는 것과 마찬가지로 냉매의 선택이 자유롭기 때문에, 전 항의 다단압축 방식보다도 저온에서 좋은 효율을 얻을 수 있어 2원에서는 -100℃∼－120℃ 정도까지 가능하다.
◆다효압축 사이클
(dual or multiple effect compression cycle)
증발온도가 다른 2개의 증발기에서 발생하는 압력이 서로 다른 가스를 한 개의 압축기 실린더로 동시에 흡입해서 압축하도록 한 것이다. 즉, 응축기에서 액화한 냉매는 제1팽창밸브에서 중간압력까지 감압되면 온도가 강하됨과 동시에 일부가 증발하여 증기로 된다. 이 증기를 분리기에서 액과 분리하여 액은 다시 제2팽창밸브를 통하여 증발기로 들어가게 하고, 여기서 증발하는 가스를 압축기로 흡입, 압축하게 되는 데, 이 흡입행정의 최후에 기통벽에 있는 구멍으로 분리기에서 분리된 중간압력의 증기를 흡입하는 사이클이다. 탄산가스 냉동기에서 냉각수의 온도가 높을 때는 팽창밸브를 나온 직후 상당부분의 액이 증발하여 다량의 증기가 된다.
이와 같은 경우에 다효압축방식을 이용하면, 냉동효과를 내지 않는 증기를 필요 없이 팽창시켜 냉각기내를 통과시키는 일 없이 압력이 높고 밀도가 큰 상태에서 압축기로 흡입시킬 수가 있다. 따라서 보통의 단단압축방식에 비하여 50∼60%정도 냉동능력을 증가시킬 수가 있으며, 약 10%의 소요동력을 절약할 수가 있다. 특히 다효압축방식에 있어서는 분리기의 압력을 적당히 선정함으로 해서 발생한 증기는 과부족없이 압축기로 흡입되도록 하는 것이 중요하다.
출처:냉동공조정보
◇ 공기조화의 4요소 : 「온도」「습도」「기류」「청정도」
거주자의 쾌적성 증대, 외부오염의 방지, 작업능률의 향상을 위해 최적의
실내공기조건을 조성해 주기 위해서는 공기조화의 4요소를 조정해야 한다.
2. 온도
◇ 온도 : 차고 더움의 정도를 나타내는 지표 , 한국 [℃]
※ 온도차를 나타내는 단위 : [℃] , [deg]
◇ 건구온도[Dry Bulb Temperature] DB : 일반적인 온도계로 측정한 온도
※건구온도만으로는 공기의 습기를 알수 없고, 인간이 느끼는 쾌적의 판단이 어렵다.
◇ 습구온도[Wet Bulb Temperature] WB} : 공기가 건조한 만큼 가재에서 수분의 증발이 활발해지고
그 증발열에 의해 온도 측정구 부분이 차거워져 그때의 건구온도보다는 내려가는 폭이 커진다.
3. 공기중의 수분은 자유자재로 변화하는 요소
◇ 인간이 느끼는 차고 더움이나 쾌적감은 온도, 습도, 기류, 복사(방사)의 4가지 물리적 조건에 의해
좌우된다. → 이중 복사(방사)를 제외한 건구온도, 습구온도, 기류를종합해서 쾌적의 감각을
나타내는 체감온도를 ET(Effective Temperature : 유효 온도)라고 한다.
◇ 공기조화에서는 유효온도가 실내기후조건의 표준지수로 이용된다.
※온도센서
-. 액체의 팽창,수축 : 수은 자동제어에서의 온도센서
-. 백금저항온도계(PT:전기저항)-서미스터(Thermistor : 반도체의 저항온도 특성)-
APT 전 자식 실내온도조절기
-. 열전온도계(초전력) : K/T type
-. 바이메탈 온도계(변위)
◇ 자연의 공기 : 학문적 (대기)
공기조화 분야 (신선공기)
※대기는 산소, 질소같은 성분 이외에 수증기라는 눈에 보이지 않는 상태로 약 1%의 수분을 함유하고
있다. 산소나 질소의 성분비율은 지구상 어디나 거의 일정하나, 수분은 기후나 기온 등 기상조건에
따라 늘 복잡하게 변화하는 특성이 있다.
※ 건조공기⇒ 습공기에 대해 수분을 전혀 함유하지 않은 상태의 공기
· 자연에 존재하지 않는다.
· 공기조화 계산상 이론적으로 생각한 것임.
· 수분을 함유한 자연의 공기를 습공기라 한다
◇ 습공기의 수분함유 비율은 자연조건에 따라 늘 변화하므로 공기조화란 극단적으로 말하면 공기
(건 조공기)와 수증기(수분)를 인위적으로 혼합시키고 조정하는 기술이라고 할 수 있다
◇ 공기의 조성
0 [oC] , 1기압에서 건조공기의 조성은 일산화탄소, 네온, 메탄, 헬륨, 수소 등이 미량 함유
수증기의기압은 온도상승에 따라 높아지므로 수증기가 많아 진다. 100[oC]에서는 1기압이 되고
수증기만으로되기 때문에 건조공기는 없어진다.
4. 상대습도
◇ 절대습도 : 신선공기를 목적한 방으로 공급(급기)하기 위해 미리 온도,습도를 조정하는 조화공기의
가습량이나 감습량 계산에 사용된다.
|
|
질 소 |
산 소 |
아르곤 |
탄산가스 |
|
용적조성 |
0.7809 |
0.2095 |
0.0093 |
0.0003 |
|
중량조성 |
0.7553 |
0.2314 |
0.0128 |
0.0005 |
◇ 습도 [Humidity] :습공기중에 수분을 함유하고 있는 정도를 나타낸 값
:건조공기 1[kg]중에 수분이 몇[kg]이 함유되어 있는 지를 숫자로 표시「단위 : [kg/kg]
◇ 관계습도 [Relative Humidity]:공기의 습한상태를 나타낸 것으로 공기조화의 설계조건에 이용된다
단위 : [%RH]
◇ 수증기분압 (Vapor Pressure : VP) : 혼합기체에 있어서 그중 하나의 성분만으로 전체적을 채워
놓았다고 가정하여 예상하는 압력을 분압이라고 하며, 각 성분의 분압의 합은 혼합기체의 압력과
같아진다. 습공기는 건조공기와 수증기와의 혼합기체라고 생각할 수 있기 때문에 이때 수증기가
갖는 압 력을 가정하여 수증기 분압이라고 한다.
◇ 습공기는 같은 1[kg]의 공기라도 온도가 다르면 함유할 수 있는 수분의 양이 달라지고 온도가 높을
수록 많은 수분을 함유 할 수 있다. 수분은 무제한으로 공기중에 함유할 수는 없는데 그 온도에서
함유할 수 있는 최대의 수분을 함유하고 있는 상태를 포화상태라 하며, 그상태의 공기를
포화공기라고 한다.
· 공기조화에서 상대습도 규제치 : 40[%RH] ∼ 70[%RH]
· 설계 실내온습도 조건 : 여름철 50[%RH] ∼ 60[%RH]
: 겨울철 40[%RH] ∼ 50[%RH]
5. 불쾌지수
◇ 인간이 무덥다든지 바짝 마른다든지 느끼는 것은 상대습도가 높은지 낮은지에 따라서이며,
절대습도가 어느정도인지를 피부(신체)로 느끼는 것은 어렵다.
상대습도가 높을때는 일반적으로 불쾌감을 느끼기 때문에 온도(건구온도)와 상대습도 양쪽에서
불쾌 감을 느끼는 상태를 수식을 이용해 실험적으로 얻어진 것을 불쾌지수라고 하며, 여름철
온습도 조건 의 감각지표로서 이용된다.
◇ 불쾌지수의 정도
※불쾌지수 = (건구온도+습구온도) x 0.72 + 40.6 불쾌지수
◇ 불쾌의 정도
|
불쾌지수 |
불쾌의 정도 |
|
86 80 75 70 68 |
참을수 없는 불쾌감 (무더워서 견딜수 없다) 모든사람이 불쾌하게 느낀다 (더워서 땀이난다) 반수 이상의 사람이 불쾌하게 느낀다 (약깐 더위를 느낀다) 불쾌감이 들기 시작한다 쾌적 |
6. 히트쇼크
냉 난방시에 실내공기온도와 바깥공기의 온도차가 현저할 때, 실내와 밖을 출입했을 때 인체가 받는
충격이나 현저한 불쾌감을을 말한다. 온도쇼크는 냉방시의 콜드쇼크(Cold Shock)와 난방시의
핫쇼크 (Hot Shock)로 나누어 진다.
◇ 히트쇼크를 일으키지 않는 온도차 : 냉방시 3 ∼ 5 [℃] 이하
: 난방시 10 ∼ 20 [℃] 이하
7. 결로
공기가 가장 눅눅한 때는 상대습도 100[%]인 포화공기로 이 상태가 되면 공기중의 수분을 더 이상
함유할 수 없게 된다. 그래서 공기중의 기체인 수증기(수분)이 응축되어 액체인 물방울 상태로
변화되어눈에 보이게 된다. 이 현상을 결로 또는 응축이라 한다.
◇ 결로가 시작될때의 온도를 노점온도라고 한다.
1) 여름철 냉장고에서 차거워진 맥주병을 꺼내면 표면에 물이 흐르는 현상을 경험하는데, 이것은 맥주병
주위의 습공기가 노점온도이하로 급냉각되면서 상대습도 100[%]를 넘는 상태로 급변하여 더 이상
함유할 수 없어진 공기중의 수증기가 결로되기 때문이다.→ 더운공기는 차거운 공기보다 수분을더
함유하기 때문에
2)여름철 냉방으로 인한 이불장안의 눅눅한 이불]
3)겨울철 난방시 유리창의 물흐름]
4)겨울철 밖에서 실내로 들어 갈 때 안경 안개] ......
◇ 결로방지
예) 난방시 실내 유리면에 결로가 생기지 않기 위해서
ㆍ실내습도를 낮춘다 [환기 ......]
ㆍ이중창 사용 등 단열효과 증대
ㆍ난방시 가습을 하지 않는다
ㆍ가습을 할 경우도 겉으로 드러날 정도(현저하게) 실내습도를 낮춘다
8. 기류 : 드래프트(Draft)라고도 하며, 외기가 이동하는 속도 즉, 바람의 속도를 풍속이라 한다.
◇ 실내기류 규제 ⇒ 0.5 m/sec 이하
◇ 일반적으로 0.3 m/sec 정도면 피부로 느낌
◇ 0.1 m/sec 이하는 무풍 느낌 [환기가 안된다고 평가]
◇ 최적의 기류는 그 사람의 활동에 따라 다르다.
◇ 사무작업시 : 0.13 ∼ 0.18 m/sec
◇ 백화점 쇼핑시 : 위값의 3배도 괜찮다.
◇ 공기조화에서 실내에 생기는 기류세기의 균등성을 기류분포라 함
9. 청정도
◇ 공기오염 : 공기중에 세균, 유해한 부유물 증가, 악취, 온습도 상승하여 기류정체등이 불쾌감 조장
◇ 불쾌감, 두통, 구토, 빈혈 : 측정해보지 않으면 모르는 탄산가스(이산화탄소), 부유분진 등이 있다.
◇ 건물병증후군(Sick Building Syndrome) : 공기오염의 원인이 되는 오염물질은 많은데
공기조화에서는 그 주된 것으로 요컨데 청정도의 지표물질로 부유분진, 일산화탄소,
탄산가스(이산화탄소)가 있다.
10. 부유분진이 인체에 미치는 악영향
◇ 부유분진 : 부유먼지라고도 하며 공기중에 포함되어 있는 먼지중 입자입경이 큰 것 은 시간이
경과함에 따라 침강하지만, 담배연기처럼 입자입경이 10μm[1/100mm]이하가 되면 침 강하지 않고
언제 까지나 공기중에 떠 다니고 있기 때문에 이것을 부유분진이라고 한다.
◇ 부유분진량 : 공기 1[m3]중에 포함되어 있는 입자입경 10μm이하인것이 몇 「mg]인지 "[mg/m3}을
단위로서 나타낸다. → 규제치 : 0.15 [mg/m3] 이하
11. 산소결핍증 : 공기중에 산소농도가 18% 미만의 공기를 "산소결핍공기"라고 한다.
산소결핍공기 흡입 으로 인한 질식증상
12. 탄산가스
◇ 정식명칭 : 이산화탄소 (CO2)
◇ 무색무취의 기체로 대기중에는 자연상태에서 약 400[PPM] 이 함유되어 있다. CO2는 연료속의
탄소성 분이 완전연소한 경우에 발생하지만 인간의 폐에서 체외로 내뱉는 공기인
호기(내쉬는 숨)에서도 발 생한다.
◇ 호기속에 함유되어 있는 CO2는 약 40,000[PPM]으로, 대기의 100배나 되는 농도로 인간은
연소장치와 더불어 "탄산가스 발생기"라고 할 수 있다.
→ 실내 공기중의 탄산가스 농도는 환기에 큰 척도가 됨
→ 농도가 10,000[PPM]이 넘으면 건강상 악영향을 미침
→ 이산화탄소 규제치 : 1,000 [PPM] 이하
◇ [PPM] 은 중량 백만분율 ⇒ 농도단위
열부하 : 실내를 일정한 온도, 습도로 유지하고 있는 경우, 실외에서 유입되는 열과 실내에서
발생하는 열을 열취득이라 하며, 실외에 유출되는 열을 열손실이라고부른다. → 어떤 실내를
주어진(설계조건) 온도, 습도로 유지하기 위하여 제거하거나 공급해야하는 열량을 열부하
(Heat Load) 라고 한다.
※ 열부하 값은 열취득이나 열손실과 약간 다른 값을 갖는다.
최대부하계산 : 건물의 부하는 시시각 변화하는데, 하루중에서 최대가 되는 시각에 대해
열량(부하)을 계산하여 공기조화의 각종 설계에 사용하는 경우가 있다.
→ 공기조화장치의 장치용량 산정 ......
→ 최대부하시(Peak Hour)에 대한 부하계산
→ 최대부하계산(Peak Load Design)
기간열부하계산 : 1년간 또는 어떤 일정기간에 걸쳐 모든 시각의 부하를 계산하는 방법으로,
컴퓨터를 사용해야 하는 방대한 작업이 요구됨 → 보다 정확한 연간 에너지소비량을 계산
2. 대표적인 방법
① 동적 열부하계산법 :
[국외] DOE-2, TRNSYS, HASP/ACSS,ACLD
[국내] HYUNBEST
② 냉난방 도일법
③ 확장도일법
④ (수정)빈 법
⑤ 축열계수법
냉방부하 : 실내의 온습도를 일정하게 유지하기 위해 실내의 취득열량에 대응하여 제거해야 할
열량을 냉방부하(Cooling Load)라고 하며, 여기에는 <표 1>에 나타낸 바와 같은 부하가 있다.
계산은 이들 순서에 따라서 현열과 잠열로 구분하여 시행한다.
<표 1> 냉방부하의 종류
|
구 분 |
내 용 |
열의 종류 | |
|
실 내 부 하 |
태양 복사열 |
○유리를 통과하는 복사열 |
현 열 |
|
온도차에 의한전도열 |
○유리를 통과하는 전도열 |
현 열 | |
|
내부 발생열 |
○조명에서의 발생열 |
현 열 | |
|
침입 외기 |
○외창섀시, 문틈에서의 틈새바람 |
현열·잠열 | |
|
기타(실내부하에준하는 것) |
○급기덕트에서의 손실 |
현열·잠열 | |
|
외 기 부 하 |
도입 외기 |
○외기를 실내습도로 냉각감습 시기는 열량 |
현열·잠열 |
|
기 타 |
기 타 |
○환기덕트, 배관에서의 손실, 펌프의 동력열 |
현열·잠열 |
난방부하 : 동계의 열부하 즉, 난방부하는 공조(또는 직접난방)장치 가운데 보일러, 공기가열기
(또는 방열기)등 설비기기 용량의 산정 및 연료소비량의 추정에 사용되는 기초자료이다. 난방부하는
<표 2>에 나타낸 바와 같이 냉방부하보다 내용은 간단하다. 이는 냉방부하에서 고려할 일사의
영향이나 조명기구, 재실자의 발생열량 등은 일반적으로 무시되며, 냉방의 경우처럼 시각별 계산의
필요도 없기 때문이다.
그러나 조명기구나 재실자의 발생열량이 특히 많은 경우에는 이를 고려해야만 하는데, 이에따라
기기용량이 과다해 지는 예가 있으므로 주의를 해야 한다.
<표 2> 난방부하의 종류
|
종 류 |
내 용 |
열의 종류 |
|
실내 손실부하 |
○구조체를 통한 손실열량 |
현 열 |
3. 부하계산시 설계조건
최대부하계산 냉방시 :
① 냉방설계용 외기조건 → 위험율 ?% (TAC"Technical Advisory Committee"초과확률)을 사용하는
이유 : 외기온도를 ? % 만큼 상향(난방),하향(냉방)조정하여 부하계산을 실시하면 system(열원기기)
용량이 적어져서 초기투자비가 감소되며, 연중 대다수의 시간은 부분부하 운전이므로 부분부하시의
기기효율을 향상 시킴으로써 에너지 절약에 기여
② 외기조건의 시각별 보정
③ 실 내조건의 기준치
최대부하계산 난방시 :
① 난방설계용 외기조건
② 난방설계 실내조건
③ 실내온·습도 조건
4. 냉방부하를 구하는 법
① 설계조건을 결정 : 부하계산을 함에 있어서, 우선 결정해야 할 조건으로 실내조건 및 외기 조건이
있다.
→ 외기 조건이란 대충 말하면 그 지역의 외기 온·습도가 최고상태인 것을 말한다. (최대 부하계산시)
→ 우리들이 설계시 사용하는 외기 조건은 기상대에서 과거에 기록한 최고상태보다 약 2.5% 또는 5% 낮은 값을 사용한다.
→ 이것은 한여름 중에서도 최고상태가 되는 날은 겨우 1∼2주 전후이기 때문에 최고조건에 맞추어
장치를 선택한다면 너무나 비경제적이기 때문이다.
→ 실외에 면한 방의 방향에 따라 각각 부하가 최대가 되는 시각이 틀리기 때문에 외기 조건으로서는 각각의 방의 부하가 최대로 되는 시각의 것을 사용한다.
→ 외기 조건이 정해지면 실내온도 및 습도를 쾌감온도 선도나 기준[ASHRAE Standard......] 등을
참조하여 결정한다.
② 유리창에서의 복사열을 구함 : 유리창에서의 열 부하는 유리를 통과하여 실내로 직접 들어오는
복사열과 실내와 외기와의 온도차에 의해 실내로 흘러 들어오는 전도열 두 가지가 있으나, 지금은
복사열만 생각하고 전도열은 뒤에서 구하자. → 태양으로부터의 복사열은 두 경로로 지상에 도달
1) 직접 태양에서 일사로서 도달 ⇒ 태양복사
2) 천공의 티끌(먼지)나 오존 등에 부디친 태양광선이 반사하여 지상에 도달하는 것→천공복사
※ 천공복사에 의해 직접일사가 없는 북측 혹은 차양, 그외 건물의 음지인 부분의 창에도
복사열이 들어온다.
[계산식]
QGR = Igr x Ag x SC [kcal/h]
QGR : 유리창에서 태양복사에 의한 취득열량 [kcal/h]
Igr : 표준 일사열 취득 [kcal/m2·h]
Ag : 유리창의 면적 [m2]
SC : 차폐계수
③ 외벽이나 지붕으로부터 전도열량을 구함 : 여기서는 일사를 받아 데워진 벽이나 지붕으로부터 의 열과 외 기온과 실온과의 차에 의해 실내로 들어오는 열에 의한 부하를 동시에 계산
→상당외기온도를 쓰면 일사 및 온도차 영향을 동시 에 고려할 수 있다.
5.상당외기온도 (Sol-Air-Temperature) : 복사열의 영향 고려한 실제의 외기온도보다 온도가 높은 온도 → 상당외기온도와 실온과의 차를 상당외기온도차
[계산식]
Qs = Ks x As x Δte [kcal/h]
Qs : 외벽,지붕으로부터의 취득열량 [kcal/h]
Ks : 구조체의 열관류율 [kcal/㎡·h·㎡]
As : 구조체의 면적 [㎡]
Δte : 상당온도차 [℃]
④ 벽, 지붕이외의 전도열을 구함 : 이미 유리창을 통해 들어오는 복사열량은 계산이 끝났기 때문에
여기서는 유리로부터의 전도열만 구하면 됨. 그외 천장, 바닥, 칸막이 등의 전도열도 전부 여기서 구한다.
[계산식]
Qwg = Kwg x Awg x Δt [kcal/h]
Qwg : 천장,바닥,칸막이,유리 등으로부터의 취득열량 [kcal/h]
Kwg : 구조체의 열관류율 [kcal/㎡·h·℃]
Awg : 구조체의 면적 [㎡]
Δt : 실내·외 온도차 [℃]
⑤ 틈새바람의 부하를 구함 : 이 부하에 대해서는 신선외기를 혼합해서 급기하고 있을때는 그것에 의해
틈새바람은 방지된다. (실내 + 압) → 일반건물에서는 이것을 계산하지 않는 일도 많으며, 밀폐창인
경우에는 냉방시 틈새바람의 계산은 생략한다. 그러나, 틈새가 많은 구조의 섀시라든가 개폐 할 수
있는 창이 많은 실에 대해서는 계산할 필요가 있다.
※ 틈새바람의 양의 계산은 난방부하계산을 참조
[계산식]
틈새바람의 양이 결정되면 다음식에 의해 부하계산
QI = qIS x qIL [kcal/h]
qIS = 0.29·Q(to-ti) [kcal/h]
qIL = 720·Q(xo-xi) [kcal/h]
QI : 틈새바람에 의한 취득열량 [kcal/h]
qIS : 틈새바람에 의한 취득 현열량 [kcal/h]
qIL : 틈새바람에 의한 취득 잠열량 [kcal/h]
Q : 틈새바람의 양 [m3/h]
(to-ti) : 외기온도와 실내온도의 차 [℃]
(xo-xi) : 외기와 실내공기의 절대습도차 [kg/kg']
공조를 할 경우, 환기를 목적(실내공기의 청정도를 높이기 위해)으로 반드시 어떤 비율의 외기를
도입한다.
→총 급기 = [신선외기 도입] + 재순환공기
→일반적으로 (신선)외기량은 총 급기량의 20∼30%
⑥ 도입 외기(부하)량을 구함 : 필요한 도입외기량을 구하는데는 우선 데이터(표)에 실려있는 1인당에
필요한 외기량에 재실인원수를 곱해서 구한 값과 그것과는 별도로 도시(지역)에 따라 법규로서
정해진 최소외기량의 값과 비교한 뒤, 큰쪽을 채용한다.
필외기량
[계산식]
도입 외기부하는
QF = qFS x qFL [kcal/h]
qFS = 0.29·qF·(to-ti) [kcal/h]
qFL = 720·qF(xo-xi) [kcal/h]
QI : 도입 외기부하 [kcal/h]
qFS : 외기로 부터의 취득 현열량 [kcal/h]
qFL : 외기로 부터의 취득 잠열량 [kcal/h]
(to-ti) : 외기온도와 실내온도의 차 [℃]
(xo-xi) : 외기와 실내공기의 절대습도차 [kg/kg']
⑦ 내부발생열량을 구함 : 실내에 있는 모든 발열체에 대해 계산한다. → 즉, 인간, 조명이나 기계기구
등에 대하여 그 발열량을 계산하는 것이다. [현열부하 + 잠열부하]
인체에서의 발생열 : →현열과 잠열로 나누어 계산
QH = QHS x QHL [kcal/h]
QHS = 1인당 현열량 x 재실인수 [kcal/h]
QHL = 1인당 잠열량 x 재실인수 [kcal/h]
QH : 인체로부터의 취득열량 [kcal/h]
QHS : 현열 취득열량 [kcal/h]
QHS : 잠열 취득열량 [kcal/h]
기기로 부터의 발생열 : 실내에서 발생할 수 있는 열원이 되는 기기는 조명기구, 전동기와 같이
현열만을 발생하는 것과 전기기구, 가스기구와 같이 수증기를 발생시켜 잠열도 고려할 필요가 있는
것이 있다.
각종 기기로부터의 발열량 산정식
-. 백열등 QES = 860kW·f [kcal/h]
-. 형광등 QES = 1,000kW·f [kcal/h]
-. 전동기 Qm = {860kW(1-ηm)·f}/ηm [kcal/h]
-. 기타기기 QA = 860kW·f [kcal/h]
kW : 소비전력 [kW]
f : 부하계수 [%]
ηm : 전동기 효율 [%]
(1kW 이하 50∼70%, 1kW 이상 80∼90%)
실내기구에서의 발생열 : ②∼⑦항의 현열부하 소계를 구함 → 각 항에서의 계산된 현열부하를 집계한다.
⑨ 안전율을 계산에 넣음 : 공조기에서부터 실내로 송풍하기 위해서는 덕트를 사용하는데, 공조장치에서
약 10℃∼15℃로 냉각된 공기가 공조되고 있지 않은 온도가 높은 장소를 덕트가 통과하면 덕트
내·외의 온도차이 때문에, 덕트내 송풍공기는 열을 흡수하여 공조기의 출구상태에 비해 온도가 올라간다. 이외에도 시공불량에 의한 덕트의 공기누설이나 예기 치 않았던 부하들이 있을지도 모른다.
따라서 ⑧의 소계 값에 안전율로서 일반적으로 10% 정도의 여유를 계산에 넣어준다.
→ 일반적인 경우 안전율 10%
→ 고속덕트 등 송풍기 정압이 높은 경우 안전율 10%
→ 급기덕트가 없거나 짧은 경우 안전율 10%
⑩ 바이패스 외기의 현열부하를 구함
⑪ 실내 잠열부하를 구함
[계산식]
QBSH = V x B.F x (실내·외온도차) x 0.29
QBSH : 바이패스 외기의 현열부하 [kcal/h]
V : ⑥항에서 구한 도입 외기량 [㎥/h]
B.F : 바이패스 팩터
0.29 : 공기의 비열 x 비체적 [kcal·㎥/oC]
①∼⑨ 항의 합계를 실내현열부하 [현열성분만]
①∼⑩ 항의 합계를 유효실내현열부하 [현열성분만]
→⑤항의 틈새바람 부하중 잠열부하
+ ⑥항의 도입외기 부하중 잠열부하
+ ⑦항의 내부발생열중 인체의 잠열부하
+ ⑦항의 내부발생열중 각종기기의 잠열부하
⑫ 안전율을 계산에 넣음 : 이상의 잠열부하를 합계하여, 그 값에 보통 5∼10%의 안전율을 계산에
넣어준다.
⑬ 바이패스 외기의 잠열부하를 구함
QBLH = V x B.F x (실내·외 절대습도차) x 720
QBLH : 바이패스 외기의 잠열부하 [kcal/h]
V : ⑥항에서 구한 도입 외기량 [m3/h]
B.F : 바이패스 팩터
720 : 물의 증발잠열 x 밀도 [kcal/㎥]
⑭ 유효실내 전열부하를 구함 : ⑪∼⑬의 각항에서 구한 잠열부하를 합계한 것이 유효실내잠열부하이며,
유효실내전열부하는
= 유효실내현열부하 + 유효실내잠열부하
⑮ 콘텍트 외기부하를 구함 : 바이패스되지 않고 냉각코일과 접촉한 공기를 냉각하기 위한 부하를
구한다.
→ 이것은 실내의 열부하로 되지 않는다.왜냐하면, 콘텍트 공기는 냉각코일에 의해서 실내로
들어오기전에 공조기에서 냉각되지 않으면 안되기 때문이다.
→ 이것은 냉각코일에 의해서 처리해야만 하는 장치부하이다.
[계산식]
현열부하 QCASH = V x (1-B.F) x (실내·외온도차) x 0.29
잠열부하 QCALH = V x (1-B.F) x (실내·외 절대습도차) x 720
QCASH : 바이패스 외기의 현열부하 [kcal/h]
V : ⑥항에서 구한 도입 외기량 [㎥/h]
B.F : 바이패스 팩터
0.29 : 공기의 비열 x 비체적 [kcal·㎥/℃]
QCALH : 바이패스 외기의 잠열부하 [kcal/h]
720 : 물의 증발잠열 x 밀도 [kcal/㎥]
상기에서 구한 현열부하(QCASH)와 잠열부하(QCASH)의 합계에 유효실내전열부하를 더하여
냉방부하의 소계를 구한다.→이것으로 냉방하려고 하는 방에서 제거해야만 하는 열량과 그 방에
보내어 주는 외기로부터 제거하는 열량의 합계가 구해진 것이다.
제어방식에 따른 공조방식의 분류
◇ 공조방식을 제어방식에 따라 분류
① 전체제어방식
② 존(zone) 제어방식
③ 개별제어방식
1-1 전체제어방식이란 : 전체제어방식⇒단일덕트·일정풍량방식이라고도 함
◇ 하나의 건물을 하나의 공조장치로서 여름에는 냉풍을 만들고, 겨울에는 온풍을 만들어 하나의
덕트계통으로 각 방에 일정한 풍량으로 송풍하는 방법이다.
◇ 가장 간단한 방법이자 공조방식의 근본으로 다른 방식은 이 방식에서 발전한 것이다.
◇ 이 방식은 각 실마다 부하의 차가 있으므로 너무 춥거나, 너무 덥기도 한 결점이 있다.
◇ 하나의 실만을 사용할 경우에도 건물 전체 를 공조해야 한다는 불합리한 면을 가지고 있다.
[그림] 단일덕트·일정풍량방식
1-2 존 제어방식은 합리적 : 전체제어방식의 결점을 보완하기 위해 건물에서 공기조화를 실시하는 구역을
몇 개로 분할하고 각 구역에 대한 공조계통을 나누어서 공조운전을 경제적으로 하고, 온·습도 조건을
각 구역별로 조정하는 것이 좋은데, 이것을 조닝이라고 하며 분할한 구역을 존(zone)이라고 한다.
① 방위별 조닝 : 열부하의 성질에 따라
② 사용별 조닝 : 실의 사용목적에 따라
※ 일반적으로 두가지를 적당히 복합해서 사용
◇ 방위별 조닝 : 건물의 바깥쪽에서 6m이내를 외부존(페리미터 존), 외부존의 안쪽을 내부존(인테리어 존)
으로 두 개의 존으로나누며, 또한 외부존을 다시 방위에 따라 동쪽존, 서쪽존, 남쪽존, 북쪽존으로
분할하는 조닝을 말한다.
◇ 외부존
→ 건물의 바깥쪽에 창문이 많이 배치되어 있는 관계로, 창문으로부터 일사(햇볕)에 의한 열부하의 비율이
크다. 열부하는 시간 및 방위에 따라 크게 변화하며, 외기온의 영향도 커진다.
→ 외부존을 방위별로 분할하여 동서남북의 각 존별로 단독으로 제어할 수 있는 공기조화장치를 설치한다.
◇ 내부존
→ 사람이나 조명 등 내부 부하만 있기 때문에 옥외의 기상상태의 영향을 거의 받지않아 일년내내 부하가
변동하지 않는 경향이 있으므로 넓은 내부존이라도 한 개의 공조계통으로 제어해도 된다.
→ 내부존 안쪽에 있는 코어(core)부분이란 화장실, 급탕실, 엘리베이터실, 라카 등 건물의 공용부분을
1개소로 정리한 부분을 말하며, 코어는 환기를 필요로 하는 곳도 있으나 공조는 필요로 하지 않는다.
◇ 사용별 조닝 : 예를들면, 지하는 상점, 1층은 은행, 2∼3층은 사무실로, 4층은 레스토랑으로 사용한다고
하면 건물의 각 층이나 각 실별로 분할해서 각 실의 사용목적이나 부하관련을 조사해서 조닝하는 방식을
사용별 조닝이라고 한다. →그러나, 외부존은 옥외 기상상태에 따른 열 부하의 변동이 심하므로 사용별
조닝을 단독으로 하지 않고 반드시 방위별 조닝과 조합해서 실시한다.
1-3 호텔이나 여관에서는 개별제어방식 : 건물의 각 실마다 공조 유닛(unit)를 배치하고 각 실에서 적당하게
온도, 습도, 기류를 조절할 수 있도록 한 방식을 개별제어방식이라고 한다. ⇒ 덥고 추움의 정도가
틀리므로 전체제어방식 또는 존제어방식중 한가지를 이용해서 전체 실(room)을 일정 온도로 유지하면
불만이 터져 나올 것이다. 각 실에서 온도, 습도, 기류를 조정할 수 있도록 개별제어방식 채용
→ 개별제어방식의 경우 그림자의 영향(일사 영향)으로 항상 냉방과 난방을 할 수 있어야 할 경우가 많다.
※ 개별제어방식은 단일덕트 정풍량방식(전체제어방식)을 제외한 모든 공조방식에서 채용이 가능하다.
1-4 단열원 방식과 복열원 방식 : 흔히 "여름에는 시원하고 겨울에는 따뜻하면 된다"라고해서, 여름에는 냉방,
겨울에는 난방으로 확실히 구분해서 공조를 한다.
◇ 여름에는 냉풍, 냉수, 냉매중 한가지를 공조기에서 보내고, 겨울에는 온풍, 온수, 증기중 한가지를 공급
하면 된다. → 이와 같이 계절에 맞춰 냉열원, 온열원 중 한가지만을 공조기에 공급해서 공조하는 방식을
단열원 방식이라고 한다.
개별제어방식이나 방위별 존제어방식과 같이 늘 냉방과 난방 모두를 할 필요가 있을 경우에는 냉열원과
온열원 둘을 항상 준비해 두고 필요에 따라 어느쪽도 자유롭게 공조기에 공급할 수 있도록 해야 한다.
이와 같은 방식 을 복열원 방식이라고 하는데 설비비나 공조비용이 높 아지는 것은 부득이 하다.
2. 열매 운반방식에 의한 공조방식 분류
◇ 열매 운반방식에 의한 공조방식 : 물체를 가열하기 위해서, 열을 운반하기 위해 이용하는 기체 및 액체를
총칭해서 열매라고 한다. 반대로, 물체를 냉각(흡열)시키기 위해서, 열을 운반하기 위해 이용하는 기체 및
액체를 총칭해서 냉매라고 한다.
→ 1차냉매 ⇒ 프레온가스 등 냉동기의 냉동사이클이 되 는 작동유체를 말한다.
→ 2차냉매 ⇒ 냉동기로 냉각한 물 (냉수)
→ 냉방에서의 냉매로는 냉풍, 냉수(2차냉매), 냉매(1차냉매)가 이용된다.
→ 공조에서는 열매나 냉매의 운반방법, 즉 무엇을 이용 해 방으로부터 열을 이동시키는가에 따라
네가지로
① 전공기방식(全空氣方式)
② 전수방식(全水方式)
③ 수·공기방식(水·空氣方式)
④ 냉매방식(冷媒方式)
2-1 전공기방식 : 전공기방식이란 지하실이나 옥상 등에 설치하는 중앙 공조기로 소정의 조정공기(냉풍 또는
온풍)을 만들고 덕트로 각 실에 공급해서 공조하는 방식으로, 실내에서 발생하는 부하는 모두 공기로
처리된다.
① 단일덕트방식 : 1대의 덕트로 냉풍, 온풍을 보내고 각 실의 취출구로 부터 공급해서 공조하는 방식이다.
② 각층 유닛(unit)방식 : 덕트방식의 공조기를 배치(분산)해서 존 제어를 할 수 있도록 한 방식으로, 백화점
등에서 채용되고 있으며, 외기처리하는 1차 공조기를 중앙공조실에 배치하고 각층 또는 각 존에
실내부하를 처리하는 2차 공조기를 배치하여 양자를 조합해서 할 때가 많다.
③ 이중덕트방식 : 중앙식 공조기에서 냉풍과 온풍을 만들어 각각 다른 덕트에서 송풍한다. 각 존 또는 각
실의 취출구로 냉풍과 온풍을 적당 한 비율로 혼합하는 혼합박스를 마련하고 각 실의 서모스텟
(Thermostat)에서의 제어신호에 맞춰 냉풍과 온풍을 혼합해서 적당한 온도로 실내에 송풍하는 방식이다.
④ 멀티존 유닛(unit)방식 : 공기가열기와 공기냉각기를 병렬로 늘어뜨린 공조기의 출구부에 이중덕트방식의
혼합박스를 크게한 것을 몇 개 모아놓고, 여기에 송풍과 온풍을 혼합해서 각 존에 덕트로 송풍하는 멀티존
유닛이라는 공조기 를 이용해 각 존별 서모스텟의 신호에 따라 존별로 적당한 온풍과 냉풍을 혼합해서
송풍하는 방식이다.
◇ 단일덕트방식
① 단일덕트 방식
② 단일덕트·재열방식
단일덕트·일정풍량방식에서는 동일 공조계통 내에서 부하변동이 있을 경우 제어할 수 없으므로 중앙
공조기를 분할하는 조닝의 방법이 있다. 그러나, 기계실 면적(스페이스)와 장치용량의 문제 등으로 공조기의
분할이 불가능 한 경우에는 여러개의 존에 공통인 공조기를 두고, 각 존별로 나누어 지는 덕트속에 재열기를
설치하여 각각 개별제어한다.
냉방시에는 중앙공조기로부터 냉풍을 급기하여 현열 부하가 적게된 존은 재열해서 실온의 과냉을 방지할
수 있다. 난방시에는 중앙공조기의 가열코일에서 1차로 가열하고, 필요에 따라 덕트속의 재열기
(reheating unit)에서 2차 가열을 한다. → 단일덕트 존 리히트 방식
◇ 이러한 존 리히트 방식도 일정풍량방식과 마찬가지로 존의 제어가 가능하지만, 각 실마다 부하변동이
생기는 경우 개별제어는 불가능하다. 그러나, 각 실에 급기되는 덕트의 터미널에 재열기를 설치해서
재열하면 개별제어가 가능하므로 호텔과 같이 개실(個室)이 많은 건물에서는 이 방법을 사용해도 좋다.
→ 단일덕트 터미널 리히트 방식
③ 단일덕트·가변풍량방식
단일덕트·일정풍량방식(CAV방식 : constant air volume system)에서는 송풍량을 일정하게 하고
송풍온도를 바꾸어 실온을 제어하지만, 가변풍량방식(VAV방식 : variable air volume system)은
송풍온도를 일정하게 하고 송풍량을 변경해 부하변동에 따라 실온을 소정의 상태로 유지하는 방식이다.
2-2 전수(全水)방식 : 전수방식이란 팬코일 유닛(unit)이라는 냉온수 코일, 송풍기, 에어필터 등을
케이싱(casing)안에 넣은 소형 공조기를 각 실에 배치, 이 팬코일 유닛까지 난방시에는 온수를
냉방시에는 냉수를 중앙기계실로부터 직접 공급하여 실내공기를 강제순환 시키면서 냉방, 난방을 하는
방식이다.
◇ 전수방식 ⇔ 팬코일 유닛(unit)방식 : 전수방식은 중앙기계실과 각 실의 팬코일 유닛사이를 냉온수
배관만으로 연결 했으므로 전공기방식과 같이 큰 덕트공간이 필요하지 않은 장점이 있다. → 여관이나
요정 등 비교적 거주인원 밀도가 낮은 소규모 건물에 채용되는데, 그 이유는 바깥공기(신선외기)의
공급이 출입구문 개폐시와 같이 외풍에만 의존하기 때문에 안정된 환기량을 얻을 수 없기 때문이다.
2-3 수-공기(水-空氣)방식 : 수-공기방식이란 전공기방식과 전수방식의 병용시스템이다. 수-공기방식은
실내에 배치한 공조기에 공기와 물을 보내어 냉난방하는 방식으로 유인유닛방식과
팬코일 유닛·덕트병용방식이 주로 채용되고 있다.
◇ 팬코일 유닛·덕트병용방식 : 팬코일 유닛방식으로는 환기가 이루어지지 않는 결점을 보완하기 위해
재실자에게 필요한 외기를 1차 공조기로부터 덕트를 통해 실내로 공급하는 방식이다.
◇ 유인 유닛방식 (인덕션 유닛방식) : 각 실에 유인 유닛이라는 공조기를 배치하고 중앙기계실의 1차
공조기로 필요 바깥 공기량을 냉각감습, 또는 가열가습한 공기를 고속덕트에서 유인 유닛으로 송풍한다.
이 1차 공기가 유닛내의 노즐에서 고속으로 분출할 때 분무기와 같은 원리로 유닛 하부에서 실내공기를
2차 공기로서 공기가 실내를 강제순환한다. 그리고 유닛 내의 냉온수 코일에 역시 중앙기계실에서
공급되는 냉수, 온수에 의해 순환하는 실내공기(2차 공기)가 가열 또는 냉각되어 냉·난방이 이루어 진다.
유인 유닛방식은 규모가 큰 호텔이나 병원과 같이 부실이 많은 건물의 외부존의 공조에 탁월한 성능을
가지고 있다.
2-4 냉매방식 : 이것은 냉동기의 냉동사이클이 되는 냉매(1차 냉매)를 냉동기의 증발기(냉각코일)에서
기화시켜 냉방을 하는 방식으로 패키지 유닛방식과 소형 히트펌프방식으로 크게 나누어 진다.
◇ 패키지형 유닛방식 : 냉동기, 냉각코일, 송풍기, 에어필터 등을 하나의 케이싱으로 조합한 공조기를
패키지 유닛 또는 패키지형 공조기하고 한다. →이 유닛은 실내나 존에 배치해서 냉방을 하는 방식이 다.
난방은 유닛에 가열코일을 부설내장하고 이것에 증기 또는 온수를 공급해서 한다.
◇ 소형 히트펌프 유닛방식 : 소형의 히트펌프 유닛을 건물의 내부존, 외부존에 배치하고 냉각수
배관(냉수배관과 겸용)으로 연결하는 방식으로 이 유닛은 냉방부하가 있는 부실에서는 냉방사이클이
되어 냉각수에 열을 버리고 냉방을 한다. 그리고, 난방주하가 있는 부실의 유닛에서는 난방사이클이 되어
냉각수로부터 열을 빼앗아 난방을 한다.
◇ 복사냉난방 방식 : 이 방식은 파이프 코일(혹은 패널)을 천장에 설치하여 냉수 혹은 온수를 보내고,
이것과 병용한 중앙의 조화장치에서 조화한 공기를 덕트로 실내에 보내 냉난방하는 것이다.
→ 공기조화하는 방식은 다양하며 건물의 사용목적이나 입지조건에 따라 각기 적당한 공조방식이
채용되고 있다.
그러나, 어떤 공조방식이라도 공기조화의 4요소를 그 목적에 맞는 조건으로 조정하여, 조화공기를 실내에
균일하게 분포시켜야 한다. 이때 필요한 주기기나 보조기기, 부속품 등의 장치를 일관해서
공기조화설비라고 하며, 기본적으로 공기조화 장치(공기조화기), 열원장치, 열운반장치, 자동제어장치로
구성되어 있다.
◇ 공조방식을 결정하는 요인
① 건물의 규모, 구조, 용도
② 설비비 및 운전비의 경제성
③ 공조부하에 대한 적응성
④ 죠닝에 대한 적응성
⑤ 온습도를 포함한 실내 환경성능의 정도
⑥ 사용자 및 유지관리자의 취급과 조작성의 간단여부
⑦ 설비·기기류의 설치공간
공기조화기 : 공기조화장치는 공기를 정화, 냉각·감습, 가열·가습하는 부분으로, 여기에 송풍기를
부가하여 각 실내에 송풍하기 위한 기능을 가미한 것을 말한다. → 중앙식 공기조화기와 개별식
공기조화기로 구분
1-1 중앙식 공기조화기 : 전체제어방식이나 존제어방식에서 중앙의 공조기실 또는 존별 공조기실에
배치하는 것을 말한다.
① 현장조립식 공조기(시설형 공조기) : 대규모 건물의 중앙 공조기 또는 1차 공조기로 이용되는 대형
공조기로, 냉열원(냉수) 또는 온열원(온수)를 공급받아 공기와 열교환을 하는 열교환 부분(공기 가열기,
공기 냉각기 등)과 공기를 여과하거나 송풍하는 공기처리 부분을 각기 단독으로 현장에서 조립하고,
그 사이를 케이싱으로 이어 일체화 한 것을 말한다.
② 에어핸들링 유니트(Air Handling Unit) : 중형, 소형 중앙식 공조기의 설비비 절약, 시공성 등을 도모할
목적으로, 업체 공장에서 사전에 각 기기를 1개의 케이싱내에 조립해서 패키지화 한 것을 말한다.
③ 멀티존 공조기 : 1대로 몇 개 존의 공조 즉, 멀티존 유닛 방식의 공조를 하도록 한 것이다. 송풍기는 보통, 삽입식으로 공기냉각기와 공기가열기로 공기를 보내고 출구에서 이 2개의 공기를 댐퍼(Damper)로
적당히 혼합해서 그 존에 필요한 송풍온도로 조정하는 조정댐퍼 부분을 몇 개 조합해서 구성되어 있다
1-2 개별식 공기조화기 : 개별제어방식의 공조에서 각 부실에 배치되는 소용량의 공조기를 말하며, 공조용 각 기기가 케이싱내에 합리적으로 수납되고 그 용량이나 용도에 맞는 기종이 있어 소규모 건물의
공조용과 더불어 중규모나 대규모 건물에서도 중앙식(1차) 공조기와 병용해서 사용되고 있다.
① 팬코일 유닛 : 팬코일 유닛 방식의 공조에 사용되는 것으로 공기냉각기, 가열기 겸용의 냉온수 코일,
에어필터, 송풍기 및 전동기를 케이싱내에 수납하여 유닛화 한 것이다. → 바닥형설치형 , 천정형
② 유인 유닛 → 유인 유닛방식의 공조에 사용되는 것으로 냉온수 코일, 에어필터 및 중앙식 공조기에서
고속덕트로 송풍되어 오는 1차 공기의 소음, 취출용 노즐부착 챔버가 케이싱내에 수납되어 있다.
⇒ 바닥형설치형 , 천장형
③ 패키지형 공조기 : 냉동기, 에어필터 및 송풍기를 케이싱내에 수납한 것으로 기본적으로는 냉방용이지만 공기가열기, 가습기를 끼워 넣어 이른바 냉·난방을 할 수 있으며, 주로 개별제어방식의 공조에
사용되는데 덕트나 취출구를 병용함에 의해 존 제어방식을 할 수 있다.
◇ 공기여과기 : 공기여과기는 일반적으로 에어필터 또는 필터라고 불리며, 면, 유리섬유, 플라스틱,
스폰지 등과 같은 여과재에 의해 공기의 흐름을 타고 날아온 분진을 포집하는 것이다.
① 건식 에어필터 : 유리섬유나 합성섬유 등 여과재의 층을 통과시켜 여과시키는 형식으로 에어필터의 대부 분은 건식이 이용되도 있다.
※ 건식 여과재는 부착한 분진을 물로 세정해서 제거하여 재사용할 수 있는 것과 유리섬유 처럼 재질상,
세정이 불가능하여 정기적으로 새로운 여과재로 교환해야 하는 일회용도 있다.
② 습식 에어필터 : 점착식 에어필터라고도 하며 섬유상으로 한 구리, 철, 알루미늄 등 여과재에 무취성
점착유를 흡입시켜 통과 공기중의 분진을 분리하여 부착시키는 것으로 주로 조진포집용으로 이용한다.
③ 유닛형 에어필터 : 50cm x 50cm 정도 크기의 틀내에 여과재(종이, 면, 유리섬유, 플라스틱, 스폰지...)
를 수납하여 1개의 유닛으로 한 것으로 필요에 맞는 매수를 사용한다.
④ 고성능 필터 : 병원 수술실이나 반도체 조립공장과 같이 청정공기가 필요한 클린룸에 사용하는 에어필터이다.
※ 예를들면, 글라스 울, 아스베스토스(석면) 섬유 1[μ]이하의 밀도가 높은 여과재를 접고, 간격을 유지하기위해 세퍼레이터를 놓아 여과면적을 넓힌 것 등이 있다. → 고성능 필터는 1[μ]이하 분진의
포집율이 99[%]이상의 성능을 필요로 한다.
⑤ 자동권취형 필터(롤형 필터) : 여과재를 매트형으로 하고 길이 20m정도를 롤형으로 감아 두어 모터
구동에 의해 자동적으로 이송되며, 집진후 여과재를 말아 빼내는 구조의 에어필터 이다.
<표> 정화원리
|
방식 |
정화 원리 |
|
정전식 여과식 충돌점착식 |
정전기에 의해 분진을 흡착제거한다. 여과 매체에 의해 분진을 여과제거한다. 점착제에 의해 분진을 점착제거한다. |
◇ 공기냉각기 : 공기냉각기는 단순하게 냉각기나 냉각코일이라고 하며, 기기(코일)안을 통과하는
냉매와 기기 밖을 통과하는 공기를 열교환(냉매에 의해 공기로부터 열을 흡수하고 공기를 냉각시켜
냉풍으로 만드는 것)시키는 기기이다. 공기냉각기는 공기의 냉각효율을 높이기 위해 동관 주위에
구리제 또는 알루미늄제인 다수의 핀을 플레이트(plate:판형)으로 장치한 플레이트핀형 또는
리본형이나 나선형으로 장치한 에로핀형이 있다. → 자동차 엔진의 냉각수 온도를 상승시키지 않기
위해 라지에터의 코일에 다수의 핀을 장치하여 방열면적을 크게하는 것과 같은 원리이다.
◇ 공기냉각기를 따뜻한 공기가 통과할 때 급냉각되어 결로하는데, 공기중의 수분이 물방울로
분리되면서 냉각기에 부착되고 물방울로 낙하된다. → 공기냉각기는 공기를 냉각시킴과 함께
감습기능도 겸하게 된다.
◇ 공기가열기 : 기기(코일)안을 지나는 열매와 기기밖을 통과하는 공기를 열교환시켜 공기를 가열하고
온풍으로 만드는 기기로 그 구조는 공기냉각기와 거의 같다. 그러나, 공기를 가열하면 상대습도가
저하되고 감기가 잘 걸리는 등 환경 위생상 갖가지 폐해가 발생하기 때문에 적당한 가습이 필요하다.
따라서, 공기가열기에는 가습기를 병설해야 한다. 공기가열기는 열매로서 기기안에 온수보일러로
부터 온수를 유동시킬 경우는 온수코일이라고하며, 냉방시에 냉수방식을 취할 경우 냉수코일과
온수코일 2가지를 설치하지 않고 하나의 코일에 겨울에는 온수를 여름에는 냉수를 유동시키는
냉·온수코일로 하는 것이 일반적이다.
→ 온수코일 관내 온수온도 = 80℃이하
→ 냉수코일 관내 냉수온도 = 5 ∼ 15℃ 정도
◇ 공기가열기는 열매로 증기보일러로부터 나오는 증기를 이용할 경우는 증기코일이라고 불린다.
→ 증기압력 = 0.35 ∼ 1kg/cm2·G (저압)
◇ 가습을 하는 방법 : 공기에 수분을 주고 습도를 높이기 위한 장치를 가습기라고 하며, 가습방법에
따라 다양하다.
① 물분무식 가습기(에어워셔형 가습기) : 펌프로 물을 3[kgf/㎠]이상으로 가압해서 노즐로부터
분무시키고, 분무된 물의 입자를 공기와 열교환을 통해 증발시켜 가습하는 것으로서 가습기로서
널리 알려져 있다. 물분무식 가습기는 분무된 물방울이 송풍기에 부착되거나 급기덕트로 운반되면
고장이 발생하므로 이것을 방지하기 위해 알루미늄 또는 saran(합성섬유의 일종)망으로 된
일리미네이터(eliminator)라는 물의 흐트러짐을 방지하는 장치를 해야 한다.
② 증기분사식 가습기 : 증기보일러에서 0.3[kgf/㎠] 정도의 증기를 분사시키는 것으로 가습의 제어성이
양호하지만 증기보일러를 이용할 경우에만 이용할 수 있다.
③ 원심분무식 가습기 : 원심력으로 물을 분무화 시킴과 동시에 바람으로 뿜어 올려 가습하는 방식으로
실내의 구석에 배치하여 그 방만을 가습 할 수 있다.
④ 강제증발형 가습기(팬형 가습기) : 수조안의 물을 전열기로 가열하고 수면으로부터 증발하는 증기에
의해 가습하는 것으로 주로 패키지형 공조기에 이용된다. 이 방식의 가습기는 수중의 불순물이 농축,
석출되어 스케일(녹)이 되고, 이것이 전열기에 부착되므로 매년 이것을 제거해야 하는 것이 매우
중요하다.
2. 열원장치
2-1 냉열원장치⇒냉동기
◇ 증기압축식 : 증기압축식 냉동기(압축식 냉동기)는 냉동싸이클에서 냉매증기(냉매가스)를
압축시키는 압축기라는 기계적인 수법을 이용한 방식을 말한다. → 사용하는 압축기 종류에 따라
다음과 같이 분류한다
① 왕복동식 냉동기 : 왕복동식 압축기를 이용한 냉동기 → 냉동능력이 200냉동톤 정도 이하일 경우
② 회전식 냉동기 : 회전식 압축기를 이용한 것으로 로터리식 압축기를 이용할 경우 로터리식 냉동기라고
한다. → 냉동능력이 160냉동톤 정도 이하일 경우
③ 스크류식 냉동기 : 스크류식 압축기를 이용한 경우 → 냉동능력이 1,900냉동톤 정도 이하일 경우
④ 터어보 냉동기(원심식 냉동기) : 터보 송풍기를 증속기로 사용, 고속으로 회전시켜 냉매가스를
압축하는 원심식 압축기(터보 압축기)를 이용한 냉동기이다. → 냉동능력이 8,000냉동톤 정도 이하의
대용량 냉동기
※ 냉동톤 : 냉동톤은 냉동기의 냉동능력을 나타내는 일반적인 방법으로 이용되는 것으로 냉동기를
24시간 연속운전한 경우, 몇톤 무게의 얼음을 만드는 능력을 가지고 있는지를 표시하는 방법이다.
→ RT라는 단위기호
※ 냉동톤(RT)와 미국냉동톤(USRT)로 구분 : (약 10% 차이)
→ 냉동톤은 우리나라의 경우에 표준냉동능력을 나타내는 단위로 0[℃]의 물 1톤을 24시간에 0[℃]의
얼음으로 만드는 능력을 1냉동톤(1RT)이라고 한다.
→ 1RT = 3,320 [kcal/h]
→ 1USRT = 3,024 [kcal/h]
◇ 흡수식 냉동기 : 흡수식 냉동기는 가스에 압축에 해당하는 과정으로 압축기라는 기계적 에너지를
사용하지 않고 보일러로부터의 증기나 고온수 또는 연소가스와 같은 열에너지를 사용하는
냉동기이다. 그러나, 냉매에 해당하는 것이 화합물이 아니라 물로, 냉동싸이클 수행에 흡수성이
대단히 강한 리듐브로마이드이라는 흡수액을 이용하여 화학적인 작용에 의해 냉각작용이 이루어
지기 때문에 진동이나 소음발생이 없어 운전은 매우 조용하다.
◇ 냉각탑 : 일반적으로 쿨링타워(Cooling Tower)라 불리며, 냉동기의 응축기에서 냉매가스를
냉각하고 액화시켜 온도가 상승한 냉각수를 대기에 접촉시킴과 아울러 일부를 증발시키고 그
기화열로 냉각수의 온도를 낮추는 수냉식 응축기의 냉각수를 버리지 않고 몇번이고 반복해서 순환
사용할 수 있도록 하는 역할을 하는 장치이다. → 공기와 물이 흐르는 방향에 따라 대향류형과
직교류형으로 구분
2-2 온열원장치⇒보일러
냉동기는 증발기의 흡수열로 냉방을 하는 것으로 원칙적으로 물체를 냉각시키기 위해 이용된다. 그러나,
냉동기로 난방도 가능한데, 냉동기를 냉방뿐만 아니라 난방에도 이용할 수 있도록 장치한 경우를
히트펌프 또는 히트펌프 냉동기라고 한다.
◇ 여름(냉방시)에는 옥외의 응축기(실외코일)에 외기를 통해서 실내의 증발기(실내코일)로 실내를
냉방하고, 겨울(난방시)에는 전환밸브에 의해 냉매가 흐르는 회로를 전환해서 실외코일을 증발기로
이용하고 실내코일을 응축기로 해서 난방에 이용한다. 공기를 가열해서 온풍으로 실내에 공급하는데
필요한 열원을 온열원이라고 하며, 온열원을 만들어 내는 장치가 보일러로 발생시키는 온열원의
상태에 따라 증기보일러와 온수보일러로 나누어 진다.
◇ 증기보일러 : 연소가스에 의해 물을 가열해서 대기압을 넘는 압력의 증기를 발생시키고, 이것을
공조기의 공기가열기나 가습기로 공급하는 기계를 말한다.
◇ 온수보일러 : 연소가스에 의해 압력을 가지는 물을 가열해서 온수(60∼85[oC])로 만들고, 이 온수는
순환펌프에 의해 공급된다.
◇ 공조기용 보일러 :
① 주철제 보일러
→조립식이므로 용량을 쉽게 증가 시킬 수 있으며, 반입이 자유롭고 수명이 길다.
→사용압력은 증기용 압력은 1kg/㎠ 이하, 온수용은 수두 50m이하로 제한 된다.
② 노통연관 보일러: 부하의 변동에 대해 안전성이 있으며, 수면이 넓어 급수조절이 쉽다. 그리고 수처리가 비교적 간단하며 현장공사가 거의 필요치 않다. 그러나, 기동시간이 길고 주철제에 비해 가격이 비싸다. → 사용압력은 7∼10kg/㎠
③ 수관 보일러 : 기동시간이 짧고 효율이 좋으나, 고가이며 수처리가 복잡하다. 다량의 고압증기를 필요로 하는 병원이나 호텔 등에 쓰이는 외에도 지역난방의 대형 원심 냉동기 구동을 위한 증기
터빈용으로도 사용된다.
④ 관류 보일러 : 증기 발생기라고도 불리며, 하나의 관내를 흐르는 동안에 예열, 가열, 증발, 과열이
행해져 과열 증기를 얻기위한 것이며, 보유 수량이 적기 때문에 시동시간이 짧고 부하변동에 대해
추종성이 좋으나 수처리가 복잡하고 고가이며 소음이 높다.
⑤ 입형 보일러 : 설치면적이 적고 취급이 간단하여 소용량의 사무소, 점포, 주택 등에 쓰이며 효율은
다른 보일러에 비해 떨어지지만 구조가 간단하고 가격이 싸다.
⑥ 전기 보일러 : 심야전력을 이용하여 가정 급탕용에 사용하면 유리하다. 그리고, 태양열 이용 시스템의
열회수 공조용 보조열원에 이용되기도 한다.