공조 조닝

왜 배우는가: 공조 조닝은 건물을 구역별로 나누어 부하 특성에 맞게 제어하는 기본 설계 개념이다. 실무에서는 외부존과 내부존, 방위·용도별 구분이 설비 용량과 운전비를 좌우한다. 시험에서는 필요성·고려사항·계획을 묻는 형태로 여러 교시에서 반복 출제된다.

출제 이력: 제131회 1교시 11번, 제128회 3교시 1번, 제124회 3교시 2번, 제95회 4교시 6번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

조닝은 건물을 열부하 성질과 사용 목적이 비슷한 구역(존, zone)으로 나누어 구역별로 온·습도를 독립 제어하는 계획이다.

핵심 키워드

• 조닝(Zoning): 공조 대상 공간을 제어 구역으로 분할하는 것
• 존(Zone): 조닝으로 나눈 개별 구역
• 외부존(Perimeter Zone): 외벽 쪽 구역으로 외기·일사 영향을 크게 받음
• 내부존(Interior Zone): 외부존 안쪽 구역으로 조명·인체 발열이 주된 부하
• 방위별 조닝: 열부하의 방향 특성에 따라 나누는 방식
• 사용별 조닝: 실의 사용 목적과 운전 시간에 따라 나누는 방식
• 존 제어방식: 구역별로 공조계통을 나누어 운전하는 방식

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면, 건물 모든 방을 한 대의 공조기로 같은 온도에 맞추지 않고 방마다 필요한 만큼 냉난방하는 것이다. 한 방향 창이 햇볕을 많이 받는 방과 북쪽 방은 같은 시간에도 필요한 냉방량이 다르다.

정식 정의는 다음과 같다. 조닝은 공기조화 대상 건물을 부하 특성과 사용 조건이 유사한 구역으로 분할하고, 각 구역에 독립된 공조계통 또는 제어 장치를 두어 온·습도를 구역별로 조정하는 계획이다.

방위별 조닝은 열부하가 방위에 따라 달라지는 점을 기준으로 나눈다. 건물 바깥쪽 외벽 쪽 구역을 외부존, 그 안쪽을 내부존으로 나누고, 외부존은 다시 동·서·남·북 존으로 나눈다. 외부존은 창을 통한 일사 비율이 크고 시간과 방위에 따라 열부하가 크게 변하며 외기온의 영향도 크다. 따라서 방위별로 단독 제어할 수 있는 장치를 둔다.

사용별 조닝은 실의 용도로 나눈다. 사무실, 회의실, 서버실처럼 사용 시간과 발열 양상이 다른 공간을 분리해 운전 시간을 따로 맞춘다.

실무에서는 두 방식을 적당히 복합해서 쓴다. 방위별 존을 기본으로 하고, 그 안에서 사용 시간대가 다른 실을 분리하는 식이다.

3. 등장 배경과 필요성

전체제어방식(단일덕트·일정풍량방식)은 건물 전체를 하나의 공조장치와 하나의 덕트계통으로 공조한다. 구조가 단순하고 기본이 되는 방식이지만, 실마다 부하 차이가 있어 어떤 방은 너무 춥고 어떤 방은 너무 덥게 된다. 또한 한 개 실만 사용해도 건물 전체를 운전해야 하므로 에너지 낭비가 생긴다.

이 결점을 보완하려고 건물을 구역으로 나누어 공조계통을 분리하는 존 제어방식이 발전했다. 조닝은 다음 세 가지 이유로 필요하다.

• 실별 부하 차이를 흡수하여 온·습도 쾌적성을 확보한다.
• 사용하지 않는 구역의 운전을 멈추거나 줄여 공조 에너지를 절약한다.
• 설비를 구역 단위로 나누어 부분 운전과 유지보수를 쉽게 한다.

외부존과 내부존의 부하 성질이 다르므로, 두 존을 같은 제어 방식으로 묶으면 한쪽은 과냉방 또는 과난방이 된다. 이 점이 조닝이 설계의 출발점이 되는 근거다.