반응형
단일덕트 방식은 하나의 덕트 시스템을 통해 공조 구역으로 조절된 공기를 공급하는 방식입니다. 이 방식에는 공기 공급량의 변화 여부에 따라 크게 정풍량 방식(CAV)과 가변풍량 방식(VAV)으로 나뉩니다.
1. 정풍량 방식 (CAV, Constant Air Volume System)
설명: 정풍량 방식(CAV)은 이름 그대로 공조 대상 구역으로 보내는 공기의 양(풍량)을 일정하게 유지하는 방식입니다. 냉방 또는 난방 부하 변동에 대응하기 위해 송풍되는 공기의 온도를 변화시켜 실내 온도를 조절합니다. 즉, 필요한 풍량은 항상 같고, 그 공기의 온도를 높이거나 낮춰서 실내의 열 부하를 처리합니다.
특징:
- 장점:
- 단순한 설계 및 제어: 구조가 간단하고 제어 시스템이 비교적 단순하여 설치 및 운영이 용이합니다.
- 낮은 초기 비용: VAV 시스템에 비해 설치 비용이 저렴합니다.
- 정확한 외기도입량 및 환기량 조절: 송풍량이 일정하므로 필요한 외기 도입량이나 최소 환기량을 정확하게 유지하기 용이합니다. 이는 실내 공기질 관리에 유리할 수 있습니다.
- 잠열 부하 처리 용이: 일정한 풍량으로 습도 조절된 공기를 공급하므로 잠열 부하 처리에 안정적입니다.
- 단점:
- 에너지 효율 낮음: 특히 부분 부하 시 에너지 낭비가 심합니다. 부하가 줄어들어도 송풍량은 일정하므로 팬 동력의 절감이 어렵고, 실내 온도 조절을 위해 차가운 공기를 공급한 후 다시 가열하거나(재열, Reheat) 일부 바이패스(Bypass)하는 방식을 사용하게 되어 비효율적입니다.
- 개별 구역 제어의 한계: 기본적으로 하나의 CAV 시스템은 하나의 공조 구역을 담당하거나, 여러 구역을 하나의 구역처럼 제어할 때 사용됩니다. 각 구역별로 냉난방 부하 변동이 큰 경우, 특정 구역은 과냉방되거나 과난방될 수 있어 쾌적성을 확보하기 어렵습니다.
- 과도한 송풍량: 부분 부하 시에도 최대 부하에 해당하는 풍량을 계속 공급하므로 실내 기류 분포에 문제가 발생하거나 드래프트(Draft, 외풍 느낌)를 유발할 수 있습니다.
2. 가변풍량 방식 (VAV, Variable Air Volume System)
설명: 가변풍량 방식(VAV)은 공조 대상 구역의 냉방 또는 난방 부하 변동에 따라 송풍되는 공기의 양(풍량)을 변화시켜 실내 온도를 조절하는 방식입니다. 일반적으로 중앙 공조기에서는 일정한 온도의 공기(공급 공기 온도, SAT)를 만들어 덕트를 통해 보내고, 각 공조 구역에는 VAV 박스(VAV Box)라는 장치를 설치하여 해당 구역의 부하에 필요한 만큼의 공기만 공급량을 조절하여 실내 온도를 제어합니다.
특징:
- 장점:
- 뛰어난 에너지 효율: 부분 부하 시 송풍량을 줄임으로써 팬 동력을 크게 절감할 수 있습니다. 또한, 필요 이상의 냉/난방 에너지를 공급하지 않아 전체 시스템의 에너지 효율이 높습니다. 이는 CAV 방식의 가장 큰 단점을 개선한 것입니다.
- 우수한 개별 구역 제어: 각 구역별로 설치된 VAV 박스가 독립적으로 풍량을 조절하므로, 각 구역의 부하 변동에 효과적으로 대응하여 정밀한 온도 제어가 가능하며 쾌적성을 향상시킬 수 있습니다.
- 운영 유연성: 건물의 사용 패턴이나 구역별 부하 특성 변화에 유연하게 대처할 수 있습니다.
- 단점:
- 복잡한 설계 및 제어: CAV 방식에 비해 시스템 구성 요소(VAV 박스, 정밀 제어 시스템 등)가 많고 복잡하여 설계 및 설치 비용이 높습니다.
- 높은 초기 비용: VAV 박스 및 정밀 제어 시스템 구축에 비용이 많이 소요됩니다.
- 최소 풍량 시 환기 문제: 실내 부하가 매우 낮아 송풍량이 최소 풍량 이하로 떨어질 경우, 실내 환기량(외기 도입량)이 부족해져 실내 공기질 문제가 발생할 수 있습니다. 이를 보완하기 위해 최소 풍량을 일정 수준 이상으로 유지하거나 별도의 환기 시스템을 고려해야 합니다.
- 최저 풍량 시 실내 기류 문제: 송풍량이 극히 적을 때 공기가 멀리까지 도달하지 못해 실내 온도 분포가 균일하지 않거나 드래프트를 유발할 가능성이 있습니다.
- 습도 제어의 복잡성: 공급 공기 온도가 일정하므로 부분 부하 시 잠열 부하 처리가 어려울 수 있습니다. 특히 저부하 조건에서 실내 습도 관리에 별도의 세심한 제어가 필요할 수 있습니다.
요약:
| 구분 | 정풍량 방식 (CAV) | 가변풍량 방식 (VAV) |
| 주요 특징 | 일정 풍량, 온도 변화로 부하 대응 | 가변 풍량, 풍량 변화로 부하 대응 |
| 에너지 효율 | 부분 부하 시 낮음 | 부분 부하 시 높음 |
| 개별 구역 제어 | 제한적 | 우수함 |
| 초기 비용 | 낮음 | 높음 |
| 설계/제어 | 단순 | 복잡 |
| 환기 관리 | 용이 | 최소 풍량 시 고려 필요 |
| 주요 적용처 | 부하 변동이 적거나 개별 제어가 불필요한 구역 (예: 복도, 기계실) | 부하 변동이 크거나 개별 제어가 중요한 구역 (예: 사무실, 회의실, 상점) |
현대의 건물에서는 에너지 효율과 쾌적성 요구가 높아짐에 따라 가변풍량 방식(VAV)이 사무실, 상가 등 다양한 용도의 건물에서 널리 적용되고 있으며, CAV 방식은 비교적 부하 변동이 적고 개별 제어의 중요성이 낮은 구역에 제한적으로 사용되는 추세입니다.
반응형