공조 조닝

왜 배우는가: 공조 조닝은 건물을 여러 존으로 나눠 부하 특성에 맞게 제어하는 기본 계획이다. 설계 초기에 정해지는 조닝이 장비 수, 초기 비용, 에너지 사용량을 좌우하므로 실무 설계와 시험에서 반복해 출제된다.

출제 이력: 제124회 1교시 1번, 제118회 4교시 6번, 제114회 3교시 4번, 제99회 4교시 5번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

공조 조닝은 건물을 열부하 특성이 비슷한 구역(존, zone)으로 나누고, 구역별로 온도·습도를 독립적으로 제어하도록 공조계통을 구성하는 계획 방법이다.

키워드

• 공조 조닝(Zoning)
• 존(Zone)
• 페리미터 존(Perimeter Zone)
• 인테리어 존(Interior Zone)
• 방위별 조닝
• 사용별 조닝
• 열부하 특성
• 전체제어방식(단일덕트·일정풍량방식)

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 건물 안을 방향과 용도에 따라 몇 개 구역으로 나누고, 각 구역을 따로 조절하는 것이다. 한 대의 공조기로 건물 전체를 같은 조건으로 공조하면 방위와 용도에 따라 덥거나 추운 실이 생긴다.

정식으로 정의하면, 공조 조닝은 공기조화 대상 공간을 열부하의 성질에 따라 구역으로 분할하고, 각 구역을 독립된 공조계통 또는 제어 단위로 구성하여 온·습도 조건을 구역별로 조정하는 계획 행위다. 분할된 구역 하나하나를 존(Zone) 이라고 부른다.

조닝의 핵심 원리는 열부하의 성질이 구역마다 다르다는 점이다. 외벽과 창에 접한 실은 일사와 외기온의 영향을 크게 받아 부하 변동이 크다. 반면 건물 안쪽 실은 조명, 기기, 사람에 의한 발열이 중심이라 부하가 거의 일정하다. 부하 성질이 같은 실을 묶으면 한 계통의 제어로 모두 만족시킬 수 있다.

조닝의 기본 방식은 두 가지다.

• 방위별 조닝: 열부하의 성질에 따라 나눈다. 외주부를 방위별로 나눈다.
• 사용별 조닝: 실의 사용 목적에 따라 나눈다. 사무실, 회의실, 전산실 등이 해당한다.

실무에서는 두 방식을 적당히 복합하여 쓰는 것이 일반적이다. 방위별 조닝으로 외주부를 나누고, 내주부는 사용별로 묶는 방식이 많다.

외부존(Perimeter Zone)은 건물 외곽에서 약 6m 이내의 구역이다. 그 안쪽이 내부존(Interior Zone)이다. 외부존은 방위별로 동·서·남·북 존으로 다시 나눈다.

3. 등장 배경과 필요성

초기 공조방식은 전체제어방식이었다. 하나의 공조장치가 여름에는 냉풍, 겨울에는 온풍을 만들어 일정한 풍량으로 건물 전체에 보냈다. 구조가 단순하고 설비비가 적다는 장점이 있었다. 그러나 실마다 부하 차이가 커서 어떤 실은 너무 덥고 어떤 실은 너무 추웠다. 또 한 실만 쓰더라도 건물 전체를 가동해야 하는 낭비가 있었다.

이 결점을 보완하기 위해 건물을 구역으로 나누어 계통별로 운전하는 존 제어방식이 발전했다. 조닝을 하면 구역별로 운전 시간과 제어 조건을 달리할 수 있다. 사용하지 않는 구역의 정지나 저감 운전이 가능해져 공조 에너지를 줄인다.