공기조화방식과 습공기선도·냉방부하·송풍량 계산
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15문항
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습공기의 상태변화
가장 자주 함께 나온 논점 (1문항)
출제 회차 11회 · 12회 · 13회 · 14회 · 15회 · 16회 · 17회 · 18회 · 19회 · 21회
2 쉬운 설명
공기조화 = 공기의 온도·습도를 맞춰 방으로 보내는 일
먼저 습기를 품은 공기(습공기)의 온도 세 가지를 구분하고, 방에서 생기는 열을 찬 공기로 얼마나 실어 낼지(송풍량) 계산한 뒤, 그 공기를 어떤 방식으로 보낼지 고릅니다.
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습공기의 세 온도
| 공기 상태 | 건구·습구·노점온도 | 이유 |
|---|---|---|
| 상대습도 100%(포화) | 세 온도가 같다 | 수증기를 더 담을 수 없어 조금만 식어도 이슬이 맺힙니다 |
| 상대습도 100% 미만 | 건구 > 습구 > 노점 | 물이 증발하며 열을 빼앗아 습구온도가 더 낮습니다 |
노점온도는 절대습도가 정합니다. 절대습도가 그대로면 건구온도만 올려도 노점온도는 그대로이고, 건구온도가 그대로인데 절대습도만 오르면 습구온도는 높아집니다. 엔탈피는 온도를 올리는 데 쓰인 열(현열)에 수증기가 가진 열(잠열)을 더한 값입니다.
송풍량은 이렇게 구한다
방에서 생기는 열을 찬 공기로 실어 내는 일이라, 찬 공기 1 ㎥가 실어 낼 열(밀도 × 비열 × 온도차)로 현열부하를 나누면 됩니다.
온도차 26 − 16 = 10 K→1.2 × 1.01 × 10 = 12.12→10.1 ÷ 12.12 = 0.8333 ㎥/s→× 3,600 = 3,000 ㎥/h
공조방식 비교
| 방식 | 좋은 점 | 아쉬운 점 |
|---|---|---|
| 전공기방식 | 공기가 곧 환기량이라 환기가 쉽고 외기냉방도 된다. 실내 수배관이 필요 없다 | 덕트 공간이 많이 든다 |
| 전수방식(팬코일 유닛방식) | 덕트 공간이 거의 안 들고, 유닛마다 조절해 실별 조절에 적합하다 | 바깥공기를 들일 길이 없어 환기가 약하다 |
| 정풍량 단일덕트 | 시스템이 간단하고 외기냉방이 된다 | 공기량이 고정이고 온도만 바꾸므로 부하특성이 다른 여러 실에는 맞지 않는다 |
| 변풍량 단일덕트 | 개별제어가 되고 칸막이 변경·부하 변동에 유연하며, 부분부하에서 반송동력을 아낀다 | 유닛과 제어장치가 붙어 설비비가 더 들고, 부하가 줄면 환기가 모자랄 수 있다 |
이것만은 헷갈리지 말자
- 엔탈피는 현열만이 아니라 현열 + 잠열입니다. 유효온도는 체감 지표라 습공기선도에서 읽는 값이 아닙니다.
- 냉방부하를 셀 때 사람(재실자)이 내는 열도 넣습니다.
- 변풍량방식은 정풍량방식보다 설비비가 더 듭니다. 이중덕트는 냉풍·온풍을 섞어 버리는 방식이라 에너지 절약에 유리하지 않습니다.
- 에어핸들링유닛에 재생기는 없습니다. 급수·급탕 조닝은 공조 조닝이 아닙니다.
3 이 개념이 나온 기출문제
- 제21회 109번
- 제19회 119번
- 제18회 103번
- 제18회 106번
- 제17회 114번
- 제17회 118번
- 제16회 117번
- 제16회 118번
- 제15회 117번
- 제14회 101번
- 제14회 116번
- 제13회 109번
- 제13회 111번
- 제12회 109번
- 제11회 106번
해설·법령 근거까지 가입 없이 보실 수 있습니다. 최신 5개년 문항은 여기 나오지 않습니다.
4 체크리스트 + 암기팁
암기팁 포화(100%) → 건구 = 습구 = 노점 / 노점은 절대습도가 정한다.
암기팁 송풍량(㎥/h) = 현열부하(kW) × 3,600 ÷ (1.2 × 1.01 × Δt).
함정 주의 엔탈피는 현열 + 잠열 — 습공기에서 잠열을 빼면 틀린다.
- 습공기선도 — 포화(상대습도 100%)이면 건구 = 습구 = 노점, 아니면 건구 > 습구 > 노점. 노점은 절대습도가 정하므로, 건구온도가 같을 때 상대습도가 높으면 절대습도도 높아 노점온도도 높아진다. 절대습도가 커지면 수증기분압이 커지고, 비용적은 건구온도가 높을수록 커진다. 현열비는 전열량에 대한 현열량의 비율이다.
- 냉방부하는 실내부하(재실자의 현열·잠열, 조명·기기 발열, 외피 전도·일사)와 장치부하, 외기부하로 이루어진다. 재실자 발열은 반드시 넣는다. 실내외 온도차가 클수록 열손실이 늘고, 열관류율이 낮을수록 줄며, 최대 열부하 계산으로 공조기 송풍량을 정할 수 있다.
- 송풍량 Q = q ÷ (ρ × cp × Δt). 제19회: 10.1 ÷ (1.2 × 1.01 × 10) = 0.8333 ㎥/s 이고, 시간당으로 고치려고 3,600을 곱하면 3,000 ㎥/h. 송풍기 상사법칙은 풍량 ∝ 회전수, 전압 ∝ 회전수의 제곱, 축동력 ∝ 회전수의 세제곱이다. 제17회 114번: 처음 축동력은 풍량 × 전압 ÷ 효율 = (1,200 ÷ 3,600) ㎥/s × 300 Pa ÷ 0.5 = 200 W = 0.2 kW 이고, 회전수를 500 rpm → 1,000 rpm 으로 두 배 올리면 축동력은 2의 세제곱인 여덟 배가 되어 1.6 kW 다.
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- 공조방식은 전공기·공기수·전수·냉매 방식으로 나뉜다. 고성능 필터를 중앙 공조기에 달아 청정도를 높일 수 있는 쪽은 전공기방식이다. 정풍량 단일덕트는 부하특성이 다른 여러 실·존에 못 맞고 외기냉방이 되며 시스템이 간단하다. 변풍량 단일덕트는 개별제어와 칸막이 변경·부하 변동에 유연하지만 정풍량보다 복잡하고 설비비가 더 든다. 팬코일 유닛방식은 각 유닛마다 조절할 수 있어 실별 조절에 적합하다. 전폐형 변풍량 유닛은 비사용실 공조를 멈춰 에너지를 아낀다. 이중덕트는 혼합손실로 에너지 소비가 많다.
- AHU(에어핸들링유닛) = 에어필터·냉온수코일·가습기·송풍기이며 재생기는 흡수식 냉동기의 기기다. 공조 조닝 = 방위별·실 용도별·사용시간별·부하특성별이다. 급수·급탕 조닝은 수압을 나누는 것이고, 조명방식·열원방식은 구역을 가르는 기준이 아니다.
- 에너지절약 — 열원기기는 대수분할 또는 비례제어운전, 공조기 팬은 가변익축류·흡입베인·가변속제어, 순환수 펌프는 대수제어 또는 가변속제어를 권장한다. 냉난방 중 외기도입량은 최대로 하지 않고 필요한 만큼으로 하며, 중간기에 외기 엔탈피가 실내보다 낮으면 외기를 냉방에 쓴다(이코노마이저시스템 등). 히트펌프 난방은 보조열원 운전을 최소화한다.
5 예제 — 이 개념, 실제로 이렇게 나왔습니다
제21회 공동주택시설개론 109번습공기선도상에서 습공기의 성질에 관한 설명으로 옳은 것은?옳은 것 고르기해설 보기 →제19회 공동주택시설개론 119번냉방 시 실온 26 °C를 유지하기 위한 거실 현열부하가 10.1 kW이다. 이때 실내 취출구 공기온도를 16 °C로 설정할 경우 필요한 최소 송풍량(m³/h)은 약 얼마인가? (단, 공기의 밀도는 1.2 kg/m³, 정압비열은 1.01 kJ/kgㆍK로 한다.)계산해설 보기 →제18회 공동주택시설개론 103번습공기에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?옳지 않은 것 고르기해설 보기 →6 이론 근거 — 정의가 곧 정답입니다항목 3개 · 눌러서 펼치기눌러서 닫기
습공기와 습공기선도
비포화 공기는 건구온도 > 습구온도 > 노점온도이고, 포화공기는 세 온도가 같다. 절대습도가 일정하면 노점온도는 일정하다. 습공기선도는 건구온도·절대습도·상대습도·엔탈피·비용적·노점온도의 관계를 한 장에 나타낸 선도로, 엔탈피는 현열과 잠열의 합이다. 엔탈피는 공기가 가진 열의 총량으로, 온도에 습기가 품은 열까지 합쳐 나타낸 값이다.
출처: 기출 해설의 이론·기준 근거 종합 · 이 개념 기출 15문항 중 15문항의 근거냉방부하와 송풍량
냉방부하는 외피를 통한 전도·일사부하와 인체·조명·기기의 실내 발열, 환기로 들어오는 외기부하, 송풍기·덕트의 장치부하로 이루어진다. 현열부하와 송풍량의 관계는 q = Q × ρ × cp × Δt 이며, 공기 밀도 1.2 kg/㎥, 정압비열 1.01 kJ/kgㆍK 를 쓰면 송풍량은 현열부하를 (1.2 × 1.01 × Δt)로 나눈 값이다. 같은 송풍기에서 풍량은 회전수에 비례, 전압은 회전수의 제곱에 비례, 축동력은 회전수의 세제곱에 비례한다.
출처: 기출 해설의 이론·기준 근거 종합 · 이 개념 기출 15문항 중 15문항의 근거공기조화방식·조닝·에너지절약
공조방식은 전공기ㆍ공기수ㆍ전수ㆍ냉매 방식으로 나뉘며, 열을 나르는 매체가 무엇인가에 따라 덕트 소요와 환기ㆍ청정도 특성이 갈린다. 전공기 방식(정풍량·가변풍량 단일덕트, 이중덕트), 수-공기 방식, 전수 방식(팬코일 유닛방식)은 개별제어성·외기냉방 가능 여부·시스템의 복잡성에서 서로 갈린다. 변풍량방식은 개별제어성과 반송동력 절감이 장점이고, 설비비 증가와 저부하 시 환기량 부족이 단점이다. 에어핸들링유닛은 여과·냉각·가열·가습·송풍을 한 케이싱 안에서 처리하는 장치로, 흡수식 냉동기의 재생기는 여기에 속하지 않는다. 공기조화 계통은 방위별·실 용도별·사용시간별·부하특성별로 나누어 각 구역의 부하 변동에 따로 대응하도록 계획한다. 도입한 바깥 공기를 실내 조건으로 만드는 데 드는 열이 외기부하이므로 냉난방 중 도입량을 늘리면 에너지 소비가 늘고, 바깥 공기의 엔탈피가 실내보다 낮은 시기에는 그 공기 자체가 냉방 수단(외기냉방)이 된다.
출처: 기출 해설의 이론·기준 근거 종합 · 이 개념 기출 15문항 중 15문항의 근거