환기량 산출
개념과 원리
환기량은 실내의 오염된 공기를 외부로 배출하고 깨끗한 외기를 공급하기 위해 필요한 공기량입니다. 공조냉동 실기에서는 실의 체적과 환기횟수를 이용하거나, 실내에서 발생하는 오염물질의 농도를 허용기준 이하로 유지하기 위한 필요 외기량을 계산하는 형태로 출제될 수 있습니다.
① 환기횟수법
실의 체적을 V(m³), 시간당 환기횟수를 N(회/h)라 하면 시간당 환기량 Q는 다음과 같습니다.
Q = V × N [m³/h]
여기서 환기횟수 N은 한 시간 동안 실내 체적에 해당하는 공기가 몇 번 교체되는지를 의미합니다. 예를 들어 환기횟수 3회/h라면 한 시간 동안 실 체적의 3배에 해당하는 공기량이 교환된다는 뜻입니다.
② 오염물질 농도에 의한 환기량
실내에서 오염물질이 일정한 속도로 발생하고 완전혼합·정상상태라고 가정하면, 필요 환기량은 오염물질 발생량과 실내·외 농도차의 관계로 구할 수 있습니다.
Q = M ÷ (Cᵢ-Cₒ)
여기서 M은 오염물질 발생량, Cᵢ는 허용 실내농도, Cₒ는 외기농도입니다. 이 식을 사용할 때는 발생량과 농도의 단위를 서로 맞추는 것이 핵심입니다.
③ 환기량과 외기량
공조계통에서는 실내에서 돌아온 공기의 일부를 다시 사용하고 필요한 만큼의 외기를 도입할 수 있습니다. 따라서 공조기의 전체 급기량과 환기를 위해 필요한 외기량은 반드시 같은 값은 아닙니다.
실기문제에서는 먼저 어떤 방식으로 환기량을 구하도록 요구하는지 확인하고, 실 체적·환기횟수·오염물질 발생량·허용농도 중 어떤 조건이 주어졌는지 구분해야 합니다.
그림·공식 정리
실내 발생열 제거 환기량
유해가스·먼지 제거 환기량
환기횟수에 의한 환기량
| 기호 | 의미 |
|---|---|
| q | 실내 발생열량 |
| M | 오염물질 발생량 |
| Ci | 실내 허용농도 |
| Co | 외기 오염농도 |
| n | 환기횟수 |
| V | 실의 체적 |
풀이에 적용하기
가로 8 m, 세로 6 m, 높이 3 m인 실의 필요 환기횟수가 5회/h라고 하겠습니다.
① 실의 체적
V=8×6×3=144 m³
② 시간당 환기량
Q=V×N=144×5=720 m³/h
③ 분당 환기량으로 환산
720÷60=12 m³/min
④ 초당 환기량으로 환산
720÷3,600=0.20 m³/s
따라서 이 실에서 환기횟수 5회/h를 만족시키기 위해 필요한 환기량은 720 m³/h입니다.
반대로 실 체적이 200 m³이고 실제 환기량이 800 m³/h라면 환기횟수는 다음과 같습니다.
N=Q÷V=800÷200=4회/h
실기에서는 m³/h, m³/min, m³/s가 섞여 제시되는 경우가 있으므로 계산을 시작하기 전에 요구하는 최종 단위를 확인하는 것이 좋습니다.
헷갈리는 부분
① 환기횟수의 단위를 놓치지 마세요.
환기횟수는 보통 회/h이므로 Q=V×N으로 계산하면 환기량의 단위는 m³/h가 됩니다.
② 바닥면적만 사용하면 안 됩니다.
환기횟수법에서는 실의 체적이 필요하므로 가로×세로×높이를 사용해야 합니다.
③ m³/h와 m³/s를 혼동하지 마세요.
m³/h를 m³/s로 바꿀 때는 3,600으로 나누고, 반대로 m³/s를 m³/h로 바꿀 때는 3,600을 곱합니다.
④ 환기량과 전체 급기량을 무조건 같다고 보면 안 됩니다.
환류공기를 사용하는 공조방식에서는 전체 급기량 중 일부만 외기일 수 있습니다.
⑤ 농도법에서는 단위 통일이 가장 중요합니다.
ppm, %, kg/m³ 등 농도표현과 오염물질 발생량의 시간단위를 확인한 뒤 서로 일치하도록 환산해야 합니다.