겨울에 추운 방은 난방으로 따뜻하게 하고, 여름에 더운 방은 냉방으로 식힌다. 답답한 공기를 바꾸는 환기와 먼지 일부를 거르는 여과도 함께 작동할 수 있다. 공조 시스템(HVAC)은 난방·환기·냉방을 조합해 실내의 온도와 습도 같은 열환경, 그리고 공기의 이동을 조절하는 설비다. 사람 수와 머무는 시간, 건물의 용도와 기후에 따라 필요한 구성과 운전이 달라진다.[1]
1. 주요 구성과 공기 흐름
난방 및 냉방 장치는 연료나 전기를 이용해 열을 공급하거나, 히트펌프처럼 실내외 사이에서 열을 이동시킨다. 송풍기와 덕트는 처리된 공기를 각 방이나 구역으로 보내고, 배관 설비는 물 같은 열매체, 즉 열을 실어 나르는 물질을 옮긴다. 장치의 조합은 열원과 건물 설계에 따라 달라진다.[1]
환기 경로는 외기를 들이고 실내 공기를 내보내며, 필터는 통과하는 공기에서 일부 입자를 포집한다. 외기 도입과 여과는 서로 다른 방식으로 공기질에 기여한다. EPA가 제시하는 실내공기질 개선법도 오염원 제어, 환기, 공기청정·여과를 별도 전략으로 다룬다.[2]
2. 제어와 열환경
온도조절기와 센서는 공간의 온도 등을 재고 제어 장치에 신호를 보낸다. 제어 장치는 그 신호에 따라 냉난방 장비의 가동이나 출력을 조정한다. 사람이 실제로 머무는 공간과 센서가 놓인 곳이 다르면 측정값이 사용자의 체감과 어긋날 수 있어, 센서 위치와 구역별 공기 분배를 함께 설계한다. DOE의 HVAC 개요도 효율과 함께 균형 설계 및 적절한 장비 크기를 다룬다.[1]
일부 시스템은 습도를 조절하거나 외부에서 들여오는 공기의 양도 조정한다. 필요한 설정은 계절과 공간 사용, 설비 성능에 따라 달라지므로 하나의 온도·습도 값이 모든 건물에 알맞다고 볼 수 없다.[1]
3. 환기와 실내공기질
EPA는 실내 오염을 줄이기 위해 오염원을 제거하거나 배출을 낮추는 방법을 우선 고려하고, 필요에 따라 환기와 공기청정·여과를 활용하도록 설명한다. 공기 순환만으로 오염원이 없어지는 것은 아니며, 오염의 종류와 발생 위치에 따라 대응법도 다르다.[2]
외기 환기는 바깥 공기를 들여와 실내 공기를 희석하고 일부 오염 물질을 밖으로 내보내는 방법이다. 외기량은 실내로 들이는 바깥 공기의 양을 뜻하며, 필요한 양과 환기 방식은 건물과 공간의 조건에 따라 달라진다. 필터와 공기청정기는 공기 중 입자를 줄이는 데 보탬이 될 수 있지만, 환기와 오염원 관리까지 대신하지는 않는다.[2]
4. 용도와 운용상 고려
주거·사무 공간의 냉난방과 환기는 사람 수와 이용 시간, 구역별 열부하에 맞춰 운전한다. 열부하는 햇빛·사람·기기 등에서 들어오거나 생기는 열의 양으로, 공간마다 달라질 수 있다. 대형 건물은 중앙 설비와 구역별 제어를 조합하기도 한다. 의료·제조 시설이나 청정실은 공정과 오염 관리 조건이 더해져 별도의 설계가 필요하다.[1][2]
공조의 에너지 효율과 실내 상태는 장비 성능, 설치, 설정, 공기 흐름, 건물의 열손실이 함께 좌우한다. 필터·송풍 경로·열교환기·배수·제어 장치는 제조사 지침에 따라 점검한다. 외기량이나 설정을 바꿀 때는 설비의 운전 범위와 공간 요구에 맞는지 확인한다.[1]
공조 시스템은 기계공학 원리를 건물 환기와 냉방에 적용하는 설비다. 시스템의 성능은 각 장치의 개별 성능뿐 아니라 이 구성 요소들이 서로 맞물리는 방식에 달려 있다.[1][2]
6. 인용 및 각주
[1] HVAC - Overview, U.S. Department of Energy, bsesc.energy.gov(새 탭에서 열림)
[2] Improving Indoor Air Quality, U.S. Environmental Protection Agency, www.epa.gov(새 탭에서 열림)