공기조화장치의 구성

개념과 원리

공기조화장치(AHU)는 실내에 공급할 공기를 목적에 맞는 상태로 처리하는 장치입니다. 일반적으로 외기와 환류공기를 받아 혼합·여과·냉각 또는 가열·가습 또는 감습·송풍 과정을 거쳐 급기로 내보냅니다.

혼합부에서는 외기(OA)와 환류공기(RA)가 섞입니다. 외기량이 많아지면 환기에는 유리하지만 외기부하가 증가할 수 있으므로 필요한 외기량과 에너지 소비를 함께 고려합니다.

필터는 먼지와 입자성 오염물질을 제거합니다. 필터가 막히면 압력손실이 커지고 송풍기 동력이 증가하거나 풍량이 감소할 수 있습니다.

냉각코일은 공기의 온도를 낮추며, 코일 표면온도가 공기의 이슬점보다 낮으면 수분이 응축되어 감습도 동시에 일어납니다. 가열코일은 공기를 가열하고, 필요하면 가습기가 수분을 공급합니다.

송풍기는 처리된 공기가 덕트와 취출구의 저항을 이기고 실내까지 이동하도록 압력을 제공합니다. 따라서 공조기는 각 구성기기가 따로 작동하는 장치가 아니라, 필요한 공기상태와 풍량을 만들기 위해 연속적으로 연결된 시스템으로 이해해야 합니다.

실기에서는 공기조화기 구성기기의 명칭뿐 아니라 공기가 어느 순서로 지나가는지, 각 기기에서 온도·습도·엔탈피가 어떻게 변하는지를 함께 묻는 경우가 많습니다.

구분	주요 기기	기능
열운반장치	송풍기, 펌프, 덕트, 배관	공기·물·냉매를 필요한 곳으로 운반
공기조화기	공기여과기, 냉각코일, 가열코일, 가습기, 공기예냉기·예열기, 재열기	공기의 온도·습도·청정도를 조절
열원장치	보일러, 냉동기, 냉각탑	냉수·온수·증기 등 열원 생산
자동제어장치	센서, 조절기, 밸브, 댐퍼	경제적이고 안정적인 운전

공기조화기
냉수·온수 코일, 여과기, 가습기, 송풍기 등이 조합되어 공기의 온도·습도·청정도를 조절한다.

공조기를 통과하는 공기의 질량유량이 2.0 kg/s이고, 냉각코일 입구와 출구의 엔탈피가 각각 62 kJ/kg(DA), 42 kJ/kg(DA)라고 하겠습니다.

냉각코일의 처리열량

Q = ṁ × (h_in - h_out)

Q = 2.0 × (62 - 42) = 40 kW

즉 냉각코일은 공기로부터 약 40 kW의 열을 제거해야 합니다.

여기서 입·출구 엔탈피 차에는 현열과 잠열의 영향이 함께 포함될 수 있습니다. 따라서 냉각·감습 과정에서는 건구온도 차만으로 계산하기보다 문제에서 엔탈피가 주어졌다면 엔탈피 차를 사용하는 것이 더 직접적입니다.

① 공조기의 구성 순서를 무조건 하나로 외우지 마세요.
설계 목적에 따라 코일·가습기·송풍기 등의 배치가 달라질 수 있으므로 문제의 계통도를 먼저 확인해야 합니다.

② 냉각코일은 항상 냉각만 하는 것이 아닙니다.
코일 표면온도가 이슬점보다 낮으면 냉각과 함께 감습이 일어납니다.

③ 필터의 압력손실을 무시하지 마세요.
필터 오염은 풍량 저하와 송풍기 동력 증가의 원인이 될 수 있습니다.

④ 혼합공기와 외기를 같은 상태로 보면 안 됩니다.
외기와 환류공기가 섞인 뒤의 공기는 두 공기의 유량과 상태에 따라 결정됩니다.

⑤ 장치부하 계산에서는 공기 기준을 확인하세요.
습공기선도에서 사용하는 엔탈피는 보통 건공기 1 kg 기준이므로 질량유량의 기준도 맞춰야 합니다.