칠드빔

왜 배우는가: 칠드빔은 물을 이용해 냉난방 열을 전달하므로 공기 반송동력을 줄여 에너지 절약형 공조방식으로 실무에서 많이 검토된다. 기술사 시험에서도 공조방식의 특징과 장단점을 묻는 문제로 반복 출제되어 개념을 체계적으로 정리해 둘 필요가 있다.

출제 이력: 제122회 4교시 6번, 제108회 1교시 9번, 제103회 2교시 2번, 제98회 4교시 4번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

칠드빔은 냉온수 코일을 내장한 빔 형태의 말단장치로, 1차 공기의 유인작용과 코일의 자연대류를 이용해 실내를 냉난방하는 수방식 공조시스템이다.

핵심 키워드

• 칠드빔(Chilled Beam): 냉온수 코일을 갖춘 천장 설치형 말단장치
• 1차 공기(Primary Air): 외기 처리를 담당하는 중앙 공조기에서 공급되는 공기
• 유인비(Induction Ratio): 1차 공기 풍량에 대한 실내 유인 공기 풍량의 비
• 패시브 칠드빔(Passive Chilled Beam): 1차 공기 없이 자연대류로만 열을 처리하는 형식
• 액티브 칠드빔(Active Chilled Beam): 1차 공기를 노즐로 분출해 실내 공기를 코일로 유인하는 형식
• 결로 방지: 코일 표면온도를 실내 노점온도 이상으로 유지하는 제어 조건
• 수열 반송: 공기 대신 물로 열을 운반하여 송풍 동력을 줄이는 방식
• 혼합 공조: 복사와 대류 열전달이 함께 일어나는 방식

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면, 천장에 달린 긴 상자 안에 찬물 또는 따뜻한 물이 흐르는 코일을 넣고, 그 옆으로 외기를 처리한 공기를 조금 보내 주는 방식이다. 실내 공기는 코일을 지나며 식거나 데워져 아래로 내려가거나 위로 올라가고, 이 대류 흐름이 실내 열부하를 처리한다.

정식 정의는 다음과 같다. 칠드빔은 냉수 또는 온수가 흐르는 열교환 코일을 내장한 말단 장치로, 실내 공기를 자연대류 또는 1차 공기의 유인작용으로 코일에 통과시켜 현열 부하를 처리하는 공조방식이다. 현열 처리는 수배관이, 외기 처리와 잠열 처리는 중앙 공조기가 담당하는 것이 기본 구조다.

1차 공기는 중앙 공조기에서 온도와 습도가 조절된 외기로, 칠드빔 노즐을 통해 고속으로 분출되어 실내에 공급된다. 이 분출 흐름이 실내 공기를 코일 쪽으로 끌어들이는 유인작용을 만든다. 유인된 공기는 코일에서 냉각되거나 가열되어 실내로 다시 나간다.

냉수 코일의 표면온도는 실내 노점온도보다 높게 유지해야 한다. 그렇지 않으면 표면에 결로가 생긴다. 그래서 칠드빔은 제습을 주로 하지 않고, 습도 제어는 1차 공기 쪽에서 담당하는 것이 원칙이다.

3. 등장 배경과 필요성

기존 全공기 방식은 많은 열을 공기로 운반하므로 송풍기 동력과 덕트 크기가 커진다. 공기는 물에 비해 체적 열용량이 작기 때문이다. 칠드빔은 열의 대부분을 물로 운반해 이 문제를 줄인다.

외부 자료에서는 물의 체적 열용량이 공기보다 매우 커서 같은 열을 옮길 때 배관 지름이 덕트 단면보다 작아도 된다고 설명한다. 실제 설계에서는 배관 크기와 펌프 동력을 함께 검토해야 하므로 이 점을 단순히 절대적 이점으로 보면 안 된다.

또 하나의 배경은 실내 부하를 기기와 공간에 맞춰 나누는 요구다. 외기 처리와 현열 처리를 분리하면 공기량을 줄이면서도 실내 온도를 세밀하게 제어할 수 있다. 이 구조가 에너지 절약형 공조시스템으로 분류되는 이유다.