공기조화는 온도의 변경만을 목적으로 하는 것이 아니고 습도조절, 공기정화, 기류조정 등을 적당한 상태로 만들려는 것이므로, 단지 실내를 덥게 하거나 차게 하는 것만은 아니다. 겨울에 난방기로 실내를 따뜻하게 하면 상대습도가 떨어져 목이 마르거나, 극단적인 경우에는 가구나 벽지를 손상시키는 일이 있다.
이것을 방지하기 위해서 물을 끓여서 공기 속에 수증기를 공급하는데, 이것으로 볼 때 겨울의 공기조화는 공기를 따뜻하게 하는 능력 이외에 습기를 공급하는 능력도 갖추어야 한다. 여름에는 이와 반대로 습기를 제거하여야 할 경우가 대부분이다. 또 실내공기를 깨끗하게 유지하기 위해서는 환기나 공기정화도 필요하다.
이런 것을 종합적으로 고려하여, 대부분의 공기조화장치는 실내로 보내기에 적합한 공기를 만드는 공기조화기를 갖춘다. 공기조화기는 보통 공기 중의 먼지를 제거하는 공기여과기, 공기를 냉각시키는 냉각기, 감습하는 제습기(除濕器), 가열하는 가열기, 습기를 더해주는 가습기, 실내로 송풍하는 송풍기 등으로 구성된다.
여기서 만들어진 공기를 조화공기(調和空氣)라 하며, 이것은 덕트(導管:air duct)를 통해서 실내로 보내어진다.
실내로부터 밀려나가는 공기의 일부는 외부로 배출되고, 일부는 별개의 덕트를 통해서 공기조화기로 되돌아가 외기와 혼합되어 다시 조화공기가 되어 실내로 보내진다.
내부에 냉수를 통하게 하는 냉각코일, 노즐로부터 냉수를 분무시키는 공기세척기는 공기를 냉각하기 위한 장치이며, 공기를 이슬점 이하로 냉각해서 절대습도를 내릴 수도 있으므로, 제습기라고 총칭한다.
제습기에 보내는 냉수는 냉동기에 의해서 냉각된다. 냉각코일에는 냉수를 보내는 대신에 액화냉매(液化冷媒)를 보내서 코일 내에서 기화시킬 때도 있다.
공기세척기는 또 공기 속의 먼지를 제거하는 외에, 비교적 온도가 높은 물을 분무해서 가습기의 역할을 하기도 한다. 상온의 물을 분무할 때 그 가습량은 공기온도에 따라 정하여지므로, 가습량을 제어할 목적으로 그 앞에 놓는 가열기를 예열기(豫熱器)라 하고, 실내에 송풍하는 공기의 온도를 높이기 위해서 그 뒤에 놓는 재열기(再熱器)와 구별한다. 가열기의 열원으로서는 증기 ·온수 ·전력 등이 이용되며, 증기나 온수를 만드는 보일러의 연료로서는 중유나 석탄이 많이 사용된다.
공기조화기에도 여러 가지 형태가 있으며, 목적에 따라 구분하여 사용된다. 또 공기조화장치 전체의 구성에도 여러 가지 형태가 있다. 공기조화를 하려는 방이 하나만 있을 때 1개의 공기조화기를 놓고 그 방의 온도를 내리려고 할 때는 찬 공기를, 올리려고 할 때는 더운 공기를, 습도를 올리려고 할 때는 습한 공기를, 습도를 내리려고 할 때는 건조한 공기를 보내도록 제어하면 되는 것으로써, 여기에 그 방에 적합한 공기를 몰아내는 구멍을 접속하면 공기조화장치가 이루어지는 셈이다.
그러나 대개의 경우 공기조화를 하려고 하는 공간은 많은 부분으로 나누어져 있으며 햇볕이 잘 들어 더운 부분도 있고, 그늘진 추운 부분도 있다. 그리고 시간이 경과해서 태양의 위치가 변화하면, 몇 시간 전에는 덥던 부분이 추워지고, 춥던 방에 해가 들어 더워지는 일이 있다.
큰 회의실은 만원일 때는 무덥고, 사람의 수가 적을 때는 춥게 된다. 호텔의 객실에는 계절이 각기 다른 나라의 사람이 투숙하므로 그 중의 어느 한 방을 기준으로 조화공기를 만들어도 모든 방의 투숙객을 만족시키기 위해서는 각각의 방에 적합한 상태의 공기를 만들 수 있는 장치가 설치되어야 한다.
전공기 방식
1. 단일덕트 방식 - 중앙기계실에는 다른 기기와 함께 AHU를 설치해서 냉각감습 및 가열가습한 공기를 덕트를 통해 각실로 송풍한다.
외기와 실내환기의 혼합공기를 공조기에서 제진한 후, 냉각감습 혹은 가열가습해서 각 실로 하나의 덕트를 통해 일정량의 공기를 송풍한다.
각 실에는 그 실의 최대부하를 처리할 수 있는 만큼의 공기를 송풍한다.
이 방식에서 실내 공기의 온습도 제어는 실 또는 환기덕트 속의 공기온도 및 상대습도를 검지해서, AHU의 냉각코일 또는 가열코이로 들어온 냉수와 온수 또는 증기의 유량을 가감하고 가습량을 조정해서 송풍온도와 습도를 조절하는 것이 보통이다.
그러므로, 이 방식은 사무실의 내부와 홀(Hall)등과 같이 부하변동이 적은 실이나 동일한 부하변동을 하는 실의 공조에 적합하다.
또한, 극장·공장 등의 대규모 공간과 건물의 내부, 식당, 회의실, 및 엄밀한 온습도를 요구하지 않는 곳에 주로 채용될 수 있다
2. 멀티존유닛 방식 - 공조기(AHU)에 냉온 양열원 코일을 설치하고, 각 존의 부하상태에 따라 냉온풍의 혼합비를 빠꾸어서 송풍공기를 필요 온습도로 유지하여 가 존별 덕트에 공급하는 방식이다.
즉, 이 방식은 송풍기의 토출측에 냉각코일과 가열코일을 병렬로 설치한 멀티존 유닛(mult-zone unit)이라 부르는 중앙식 공조기를 사용하는 방식이며 공조기로부터 덕트는 여러 개의 존으로 분할되어 있다
| 장점 | 단점 |
|---|---|
| 각 존마다 제어할 수 있다. | 각 존마다 독립된 덕트가 필요하므로, 덕트 스페이스가 커진다. |
| 연간을 통해 냉난방이 가능하다. | 열적 혼합손실이 많아진다. |
3.이중덕트 방식 - 중앙기계실에 설치된 AHU에서 냉온풍이 각각 전용의 덕트를 통해 공급되고, 이것이 혼합상자(혹은 혼합기)에서 각 실의 부하상태에 따라 냉온풍을 혼합해서 소정 온도의 공기가 되어 송풍되는 것이다.
즉, 이 방식은 공기의 냉각장치와 가열장치 및 2개의 전용덕트로 되고, 이 덕트에 의해 냉풍과 온풍을 별도로 보내서 혼합상자(mixing unit or mixing box)에서 적당한 비율로 혼합하여 각 실이나 혹은 각 존에 보내는 것이다.
수공기 방식
열의 매체로서 물과 공기를 병용하는 방식이다. 이 방식은 열원장치에서 만든 냉수, 온수 또는 증기를 실내에 설치한 열교환 유닛으로 보내서 실내공기를 냉각또는 가열한다. 또한, 전 공기방식과 마찬가지로 공조기에서 냉각감습 또는 가열가습한 외기를 실내로 송풍한다.
물의 경우에는 동일한 열량을 처리하는데 공기에 비해 단면적이 매우 적게 든다. 따라서, 실내의 열을 처리하기 위해서는 공기보다 물이 스페이스를 절약할 수 있는 유리한 점이 있다. 그러나, 공기조화의 요소 중 공기의 환기를 할 수 없으므로, 필요최소량의 외기는 실내로 송풍해야만 한다.
이 방식에는 다음과 같은 것이 있다.
1. 유인유닛 방식
2. FCU 방식(1차공기 병용식)
3. 복사냉난방 방식(1차공기 병용식)
전수 방식
이 방식은 물만을 열매로 해서 실내 유닛으로 공기를 냉각·가열하는 것으로써, 실내의 열은 처리가 가능하지만 외기를 공급하지 못하기 때문에 공기의 정화 및 환기를 충분히 할 수 없다.
따라서, 이 방식은 문의 개폐 등에 의해서 공기가 실내로 유입되는 경우와 적은 인원이 단시간 재실하는 경우에 사용되며, 겨울철의 가습도 공조기로 하기에는 부적합하다.
이 방식에는 FCU 방식이 있다.
냉매 방식
이 방식은 냉매에 의해 실내의 공기를 냉각·가열하는 방법으로, 옥외의 공기나 물과 열교환해서 배열 또는 흡열한다.
여름에는 냉매의 직접팽창에 의해 실내 공기를 냉각감습하지만, 겨울에는 열펌프로서 가열하는 경우와 다른 열원장치에서 만든 증기, 온수 또는 전열에 의해 가열하는 경우가 있다.
이 방식에는 다음과 같은 것이 있다.
1. 패키지유닛 방식
2. 룸쿨러 방식