바닥공조(UFAD)의 정의와 설계 요점

바닥공조의 정의

바닥공조는 바닥 아래 공기를 바닥 취출구로 내보내는 공조방식이다.

이중바닥 하부 플리넘이 공급 공기를 가압 상태로 두고, 취출구가 재실역에 내보낸다.

재실역은 사람이 생활하는 바닥에서 약 1.8m 높이까지의 영역이다.

공기 흐름과 온도성층화

바닥공조는 공조기에서 나온 공기가 플리넘을 거쳐 취출구로 흘러가는 방식이다.

취출된 찬 공기는 재실역 바닥 쪽에 머물고, 발열체가 데운 공기는 위로 올라간다.

이 밀도차에 의한 부력으로 바닥은 차갑고 위는 따뜻한 온도성층화가 생긴다.

머리와 발목 사이 수직 온도차는 3°C 이하가 되도록 검토한다.

플리넘 누기 계산

플리넘 누기는 공기가 재실역에 닿지 않고 우회 경로로 빠져나가는 양이다.

누기율을 10%로 가정하면 누기 풍량은 공급 풍량의 10%인 0.10 m³/s이다.

재실 유효 풍량은 0.90 m³/s이고, 바닥 면적당 공급량은 0.0045 m³/(s·m²)이다.

우회 경로로 샌 공기를 보상하려고 팬이 풍량을 더 늘려야 한다.

그 결과 누기 10%는 재실 공급량의 약 11% 증가로 이어진다.

가압식·등압식·덕트형 비교

바닥공조는 플리넘 공급 방식과 취출구 제어 조합에 따라 유형이 나뉜다.

가압식은 플리넘 정압을 기준으로 팬을 제어하므로 누기가 곧 팬 에너지 손실로 이어진다.

등압식은 플리넘 내부 압력 편차를 줄여 풍량 균일성을 확보하는 데 설계 초점이 있다.

덕트형은 압력 제어가 명확하지만 공간 변경 유연성이 떨어진다.

설계 절차와 ASHRAE 가이드

ASHRAE UFAD 설계 가이드는 2013년 판이 실무 참고 자료로 주로 쓰인다.

설계는 존별 부하와 재실 밀도를 산정한 뒤 플리넘과 취출구를 정하는 순서로 한다.

취출 온도와 풍속으로 성층을 검토하고, 준공 후 풍량과 압력을 시험조정한다.

국내 법령에는 바닥공조 전용 조문이 없어 공기질과 환기 규정을 일반 기준으로 적용한다.

흔한 실수

흔한 실수는 플리넘을 단순 덕트로 보는 것과 바닥공조를 항상 절감 방식으로 보는 것이다.

바닥공조는 외기 조건과 상부 발열에 따라 냉방 부하가 늘 수 있다.

취출구 바로 위 재실자에게 냉기가 직접 닿아 콜드드래프트가 생기는 것을 막아야 한다.

가압식과 등압식은 같은 플리넘 설계 기준으로 묶지 않고 구분해야 한다.

정리와 직접 풀기

정리하면 바닥공조는 바닥 취출구로 재실역에 공급하고 상부에서 환기하는 방식이다.

시험에서는 성층화, 플리넘 누기, 가압식과 등압식 비교가 자주 나온다.

직접 풀어 보자. 공급 풍량 1.0 m³/s에서 누기 풍량 0.10 m³/s를 뺀 값을 구한다.