공조방식

왜 배우는가: 공조방식은 건물의 열부하를 어떤 매체와 어떤 장치로 운반·처리할지 정하는 기본 틀이어서, 설비 계획의 첫 단계에서 선택 근거를 제시해야 한다. 기술사 시험에서도 전공기식·수공기식·전수식·냉매식 분류와 방식 간 비교가 2·3·4교시에 반복해서 출제되므로 분류 기준을 정확히 잡아 두어야 한다.

출제 이력: 제138회 2교시 6번, 제124회 3교시 4번, 제121회 4교시 5번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

공조방식은 열원에서 만든 냉온열을 실내로 운반하는 매체(공기·물·냉매)와 기기 배치 방법에 따라 공조장치를 분류하고 구성하는 방식이다.

• 공조방식, 열운반 매체, 전공기방식, 수공기방식, 전수방식, 냉매방식
• 중앙식, 개별식, 단일덕트, 이중덕트, 유닛 병용식

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 공조방식은 "열을 어떤 길로, 어떤 그릇에 담아 방까지 보내는가"를 정하는 것이다. 공기로만 보내면 전공기방식, 공기와 물을 같이 쓰면 수공기방식, 물만 보내면 전수방식, 냉매를 직접 보내면 냉매방식이다.

공조방식의 정식 정의는 공조장치의 기본 방식을 열에너지 운반 방식에 따라 분류하고, 여기에 기기의 집중·분산 정도와 제어 범위를 더해 전체 계통을 정하는 것이다. 열운반 매체가 달라지면 덕트 공간, 배관 방식, 실내 제어성, 소음·오염 문제가 함께 달라진다.

전공기방식은 중앙 공기조화기에서 만든 조화공기를 덕트로 각 실에 보내 실내 부하를 공기만으로 처리한다. 덕트 스페이스가 크지만 환기량을 확보하기 쉽고 중대형 공간에 적합하다.

수공기방식은 공기와 물을 함께 사용한다. 중앙에서 공기를 보내고 실에는 팬코일 유닛이나 유인유닛을 두어 물로 부하를 나눠 처리한다. 덕트 공간이 작고 실별 제어가 쉽다.

전수방식은 덕트 없이 중앙기계실에서 만든 냉수·온수를 각 실의 유닛으로 보내 냉난방한다. 배관만 필요하므로 덕트 공간이 없고 개별 제어가 쉽다. 환기는 별도 장치로 해결해야 한다.

냉매방식은 냉동기나 히트펌프를 갖춘 패키지 유닛을 실 가까이 두고 냉매로 열을 처리한다. 현장 배관이 짧고 소규모 건물에 쓰인다.

중앙식과 개별식은 열운반 매체와 별개로 기기를 한곳에 모으는지 흩어 두는지에 따른 분류다. 중앙식은 관리가 편하고 개별식은 빈 방 정지와 개별 제어에 유리하다.

3. 등장 배경과 필요성

건물이 대형화되고 용도가 다양해지면서 한 가지 방식으로 모든 실을 맞출 수 없게 되었다. 사무실은 내부 부하가 크고, 객실은 사용 시간이 불규칙하며, 회의장은 재실 밀도가 시간에 따라 크게 변한다. 이런 차이를 하나의 계통으로 처리하면 과냉각이나 과난방이 생기고 에너지가 낭비된다.

또 실내 청정도와 환기 요구가 높아졌다. 공기 흐름으로 환기량을 확보해야 하는 공간과 공기 없이 물로 부하만 처리해도 되는 공간이 나뉘므로, 열운반 매체를 기준으로 방식을 고르는 체계가 필요해졌다.

설비 측면에서는 공사비와 유지관리비의 균형이 중요하다. 중앙식은 대형 건물에서 설비비가 적게 들지만 실별 조정이 어렵고, 개별식은 제어가 쉬운 반면 실내 청정도와 소음에 약점이 있다. 따라서 건물 용도와 규모에 맞춰 방식을 고르는 근거가 필요하고, 이 근거가 공조방식 분류 체계다.

단일 공조 계통만으로는 방위별·용도별 부하차를 처리할 수 없어 존(zone) 구분과 함께 방식을 정해야 한다.

4. 구성요소·원리·절차

공조방식은 열과 공기를 실로 운반하는 방법에 따라 구성요소가 달라진다. 구성요소는 열원설비, 공조기(Air Handling Unit, AHU), 열수송설비, 자동제어설비의 네 가지다. 이 네 요소의 배치가 방식의 차이를 만든다.