II건축설비공학 (공기조화)

공기조화설비계획과 건축계획
공기조화설비 계획은 건축계획의 초기 단계부터 병행해야 하며 실시설계에 필요한 공조방식과 열원 방식에 따른 기계실의 위치와 크기, 덕트, 배관 샤프트의 위치와 크기 등은 물론, 일사 조절의 방법, 유리, 지붕, 벽 등의 단열계획 및 결로 방지대책 등 에너지절약 및 건축 의장적인 부분과 설비 장치의 하중에 따른 건축 구조적인 부분 등을 포함한다.

건축설비와 코어)
건물에서의 코어는 건물의 기능을 갖게 하는 핵심 부분으로, 크게 3가지 기능이 구성된다. 첫째는 건물 내의 엘리베이터, 계단과 같은 이동 수단으로서 기능을 가지며, 둘째는 화장실, 탕비실, 청소 사고를, 창고 등 공공서비스 공간으로 사용된다. 셋째는 설비용 공간으로 사용되는데, 냉, 온수 배관 등의 배관 샤프트, 공조방식에서의 덕트샤프트 등이 배치된다.
따라서 코어는 건물의 설비기능을 연결하는 덕트와 배관의 주된 통로이므로, 코어 내의 설비 샤프트는 설비기능을 충분히 원활히 효율적으로 달성할 수 있어야 한다.
일반적으로 덕트, 배관 샤프트는 부하의 중심에 위치해야 일정한 공급의 균형을 유지할 수 있다. 그러나 건물의 형상, 용도에 따라 배관 샤프트를 분산해서 설치할 수도 있으며, 어떤 경우에는 말단기기와 조절해서 설치되는 경우도 있다. 또한 설비 샤프트는 각층의 말단 이미 기능으로의 배관, 덕트의 분기점이므로, 샤프트에서 말단기기로의 연결통로인 천장과 바닥으로 연결이 가능하고 편리해야 한다.
배관이나 덕트가 기계실에서 시작하여 샤프트에 연결되므로, 기계실과 샤프트의 모든 설비기능의 배치도 중요한 요인이다.
샤프트의 크기는 이처럼 기계실과 연결 관계, 말단기기와의 연결 관계가 가능하고 효율적으로 될 수 있게 하는데, 반드시 보수, 점검이 용이하도록 크기를 정해야 한다. 샤프트 내에서 보수점검이 가능하게 하는 것이 좋고, 이것이 불가능할 경우에는 샤프트 밖에서 충분히 보수, 점검이 가능하도록 점검구의 위치, 크기를 확보해야 한다.

기계실의 위치)
기계실이란 공기조화설비를 위한 각층 기기가 집중적으로 배치된 곳으로 주 기계실이란 보일러, 냉동기 등의 냉온 열원 장치를 포함하여 각종 펌프류, 열교환기, 응축수 탱크 및 저수조, 급탕 탱크 등의 위생기기가 설치된다. 또한 공조기만 설치하는 공조실, 고가수조를 위한 옥상 물탱크실, 엘리베이터 기기를 위한 엘리베이터기계실, 전기관계의 수전, 변전 발전기 등의 전기실 등이 건축 계획 내에서의 설비기계실로 고려되어야 할 스페이스들이다.
공조방식은 공기조화기의 설치 위치에 따라 중앙식과 개별 식으로 분류하는데, 중앙식은 공기조화기를 주 기계실에 설치하고 덕트에 의해 냉풍, 온풍을 보내며, 개별 식은 공조 공간 내 또는 그 층에 별로의 기계실을 설치하여 각층에서 공조를 행하는 방법이다.
방식의 선택은 건물의 사용 용도, 사용 시간, 제어의 필요성 및 경제성 등을 종합적으로 분석하여 결정해야 한다.

열매에 따른 분류)
1) 전공기방식
-단일덕트방식: 단일덕트정품량방식/ 단일덕트 변 풍향 방식
-이중덕트방식
-멀티 존 방식

2) 수-공기 방식
-팬코일유닛과 단일덕트 겸용방식
-인덕션 유닛 방식
-온수난방과 단일덕트 겸용방식

3) 전수방식
-팬코일유닛방식
-온수 난방방식
-온수 복사 난방방식

4) 냉매 방식
-룸에어컨방식: 벽걸이형/ 분리형
-패키지 에어컨 방식

5) 전공기방식
전공이 방식은 실내의 모든 부하를 공조기가 담당하여, 온, 습도 조절 및 정화 처리하여 덕트를 통하여 공기로 보내는 방식이다.
실내의 외조부와 내 주부에서 발생하는 열 모두 공조기로 처리하므로 덕트의 크기가 매우 커서 건축공간을 많이 차지한다.
그런, 공조기가 비거주공간에 설치되므로 거주 공간에서의 운전, 보수로 인한 거주자에게 피해가 없으며, 공기정화, 소음, 진동을 조절하기 쉽고 좋은 성능의 내구성 있는 장비를 선택하기에 좋다.

- 단일 덕트 정풍량 방식
공급 덕트와 환기 덕트에 의해 항상 일 정풍량을 공급하는 방식으로서, 공급 덕트가 한 개이므로 단일덕트라 하며 모든 공조방식의 기본이 되는 방식이다.
이 방식은 실내의 부하면 동에 따라 룸 서모스탯에 의해 공조기에 공급되는 냉, 온수 유량을 조어함으로써 실내의 취출 공기 온도를 변화시켜 실내 온도를 유지하는 방법이다. 
따라서 부하 변동이 각기 다른 공간에는 균일한 온도를 유지할 수 없다.

-단일덕트 변 풍향 방식
이 방식은 실내로의 취출 공기 온도는 일정하나 실내 부하 변동에 따라 실내에 설치한 룸 서모스탯이 말단 덕트에 설치되어 있는 변 바람량 유닛의 바람량을 조절함으로써 실내 온도를 유지하는 방식이다.
각 존에서의 바람량이 줄어들면 공조기의 공기 주입 팬은 송풍량을 줄이고 이에 따라 팬 동력을 절감하므로 공조방식 중 가장 에너지 절약적인 방식이라 할 수 있다.
이 방식은 전공기방식의 장점과 팬 동력 절감을 통한 운전비 절약이라는 최대의 장점 이외에도 동시사용률을 고려하여 설비용량을 줄일 수 있으며, 부하 변동에 대하여 제어 응답이 빠르기 때문에 개별 제어를 해야 하는 대규모 고급건물에 많이 채용되고 있다.

-이중 덕트방식
이중 덕트 방식은 냉풍, 온풍의 2개의 공급 덕트와 1개의 환기 덕트로 구성되어 있으며, 실내의 취 출구 앞에 설치한 혼합상자에서 룸 서모스탯에 의하여 냉, 온풍을 조절하여 송풍량으로서 실내 온도를 유지하는 방식이다. 이 방식은 개별 제어가 가능하며, 냉, 난방을 동시에 할 수 있다. 그러나 설비비가 많이 들며, 덕트 스페이스로 인한 많은 건축공간을 차지하므로 근래에는 거의 사용하지 않는 방식이다.

-멀티 존 덕트방식
멀티 존 덕트방식은 이중 덕트 방식과 동일한 방식이나, 이중덕트방식이 혼합상자가 실내의 천장 내에 설치되는 것에 대해 멀티 존 방식은 공조기 내에서 냉, 온풍이 혼합되는 형식이다.
냉, 온풍이 혼합 조절된 공기는 각 존으로 한 개의 덕트로 보내지고 환기되어 온다. 멀티 존 방식은 각 존이 공조기를 중심으로 방사선형으로 분산되었을 때 유리하며, 옥상에 설치하면 덕트 스페이스를 신경 쓰지 않아서 편리하다.