바닥급기공조방식(UFAD, Under-Floor Air Distribution System) 설명
바닥급기공조방식(UFAD)은 기존의 천장 급기 방식과 달리, 이중바닥(Raised Floor) 하부 공간을 공조용 공기 공급을 위한 플레넘(Plenum)으로 활용하여 실내로 공기를 공급하는 방식입니다. 이는 실내 공기 분배 방식을 혁신하여 에너지 효율성, 실내 공기질, 사용자 쾌적성 및 시스템 유연성을 향상시키는 것을 목표로 합니다.
1) 개요 (Overview)
UFAD 시스템은 다음과 같은 특징을 가집니다.
- 공기 공급: 조화된 공기(냉방 또는 난방된 신선 외기+환기 공기)를 이중바닥 하부의 플레넘 공간으로 공급합니다.
- 플레넘 활용: 이중바닥 하부 공간이 거대한 공기 조화 덕트의 역할을 합니다.
- 실내 유입: 플레넘의 공기는 바닥에 설치된 급기구(Diffuser)나 취출구(Grille)를 통해 실내로 공급됩니다.
- 공기 순환: 실내의 따뜻하고 오염된 공기는 부력에 의해 상승하여 천장이나 상부 벽체에 설치된 배기구 또는 환기구를 통해 외부로 배출되거나 공조기로 회수됩니다.
- 온도 성층화: 이상적으로는 바닥 근처의 점유(Occupied) 영역은 쾌적하고 깨끗한 공기로 채워지고, 상부의 비점유(Unoccupied) 영역은 상대적으로 따뜻하고 오염된 공기로 성층화(Stratification)되는 효과를 기대할 수 있습니다.
2) 치환환기방식 (Displacement Ventilation)
치환환기(Displacement Ventilation) 방식은 차갑고 신선한 공기를 낮은 속도로 실내 하부(바닥 또는 바닥 근처)에서 공급하고, 실내의 열원(사람, 장비 등)에서 발생하는 상승 기류(Thermal Plume)를 이용하여 오염된 따뜻한 공기를 실내 상부로 밀어 올려 배기시키는 환기 방식입니다.
UFAD는 치환환기 방식의 원리를 활용하기에 매우 적합한 시스템입니다. UFAD에서 바닥 급기구를 통해 공급되는 비교적 차가운 공기는 주변 공기보다 밀도가 높아 실내 하부에 머무르려는 경향이 있습니다. 이때 실내의 열부하로 인해 발생하는 상승 기류가 오염 물질을 포함한 따뜻한 공기를 위로 이동시키면서, 점유 영역에는 깨끗하고 쾌적한 공기가 채워지고 오염 물질은 상부로 배출되는 효과를 얻을 수 있습니다. 따라서 UFAD 시스템은 설계 및 운전 방식에 따라 효과적인 치환환기 시스템으로 구현될 수 있습니다.
3) 작업자 주위공조(TAC, Task Ambient Conditioning) 방식
작업자 주위공조(TAC) 방식은 실내 전체의 기본적인 온도 및 외기 공급(Ambient Conditioning)은 중앙 시스템으로 담당하고, 개별 작업 공간 또는 작업자의 쾌적성(Task Conditioning)은 작업자 스스로 조절할 수 있는 국부적인 장치(예: 개인용 급기구 조절, 개인용 팬 등)를 통해 제어하는 방식입니다.
UFAD 시스템은 TAC 방식을 구현하는 데 매우 유리합니다. 이중바닥 하부의 플레넘은 개별 작업 공간의 바닥 급기구로 쉽게 연결될 수 있으며, 이러한 급기구에 개별 유량 조절 장치나 방향 조절 장치를 설치하여 작업자가 자신의 주변 환경을 직접 조절할 수 있게 합니다. 중앙 시스템은 최소 외기량 공급 및 전체적인 실내 온도를 관리하고, 개인의 쾌적성 요구는 바닥 급기구를 통해 사용자가 조절함으로써 에너지 절약과 개별 쾌적성을 동시에 만족시킬 수 있습니다.
4) UFAD의 장단점
장점:
- 실내 공기질 향상: 오염 물질이 점유 영역에 체류하는 것을 줄이고 상부로 배출하여 호흡 공간의 공기질을 개선합니다.
- 열 쾌적성 향상: 바닥에서 차가운 공기가 공급되어 점유 영역에 신선하고 쾌적한 공기가 머무르며, 개별 제어(TAC)를 통해 사용자 만족도를 높일 수 있습니다.
- 에너지 효율성:
- 상대적으로 높은 온도의 급기(예: 18~20°C)로도 쾌적성 확보가 가능하여 냉동기 효율을 높일 수 있습니다.
- 점유 영역만 집중적으로 공조하여 비점유 영역의 냉난방 부하를 줄일 수 있습니다 (온도 성층화 효과).
- 이중바닥 하부 플레넘 활용 시 덕트 시스템 단순화로 인한 팬 동력 절감 가능성이 있습니다 (플레넘 기밀 성능에 따라 달라짐).
- 시스템 유연성 및 유지보수 용이성:
- 사무실 레이아웃 변경 시 덕트 공사 없이 바닥 급기구의 위치만 변경하거나 추가/제거가 용이하여 변경 비용이 절감됩니다.
- 이중바닥 하부에 전기, 통신, 소방 등 다른 설비의 배선/배관을 함께 배치할 수 있어 통합적인 설비 관리가 용이합니다.
- 바닥 패널을 들어내면 설비 접근이 용이하여 유지보수 및 보수가 비교적 쉽습니다.
- 건축적 장점: 천장 공간을 덕트 없이 비워둘 수 있어 천장고를 높게 하거나 디자인의 자유도를 높일 수 있습니다.
단점:
- 초기 투자 비용 증가: 이중바닥 설치 자체에 상당한 비용이 발생합니다.
- 층고 증가: 이중바닥 하부의 플레넘 공간 확보를 위해 전체 층고가 높아지거나 실내 유효 층고가 낮아질 수 있습니다.
- 플레넘 관리 문제:
- 이중바닥 하부 공간에 먼지나 오염 물질이 쌓이기 쉬우므로 정기적인 청소 및 관리가 필수적입니다. 관리가 미흡할 경우 오히려 공기질이 나빠질 수 있습니다.
- 바닥 패널 이음부 등의 기밀이 불량할 경우 공기 누설로 인해 플레넘 압력 유지 및 공기 분배에 문제가 발생할 수 있습니다.
- 정밀한 커미셔닝 요구: 적절한 기류 분포 및 온도 성층화를 구현하기 위해 초기 시스템 균형 조절(Balancing & Commissioning)이 기존 시스템보다 복잡하고 중요합니다.
- 바닥 급기구의 제약: 바닥 급기구 주변에 가구 배치 시 공기 순환이 방해될 수 있습니다.
- 결로 및 누수 취약: 이중바닥 하부 공간에 습기나 물이 유입될 경우 곰팡이 번식 및 악취, 설비 손상 등의 문제가 발생할 수 있으므로 방수 및 배수 계획이 중요합니다.
- 드래프트 발생 가능성: 급기구 설계나 위치 선정에 따라 사용자 발목 부위에 찬 기류(드래프트)를 느낄 수 있습니다.
UFAD 시스템은 특히 사무실, 전산실, 박물관, 강의실 등 실내 공기질과 쾌적성이 중요하고 레이아웃 변경이 잦은 공간에 적용 시 장점을 극대화할 수 있습니다. 그러나 초기 비용, 플레넘 관리 및 건축적 제약 등을 신중하게 고려하여 적용 여부를 결정해야 합니다.
'공조냉동기계기술사 > 130회 기출문제 풀이' 카테고리의 다른 글
| 3-4. 일반 환기장치와 열회수형 환기장치를 비교하여 설명하시오. (0) | 2025.05.12 |
|---|---|
| 3-3. 밀폐형압축기와 개방형압축기의 구조와 특징을 비교하여 설명하시오. (0) | 2025.05.12 |
| 3-1. 공조설비의 송풍기 소음 진동방지 계획 시 고려할 사항을 건축적인 측면과 설비적인측면으로 구분하여 설명하시오. (0) | 2025.05.12 |
| 2-6. 냉각탑의 설계, 시공 관련 아래의 사항에 대하여 설명하시오. 1) 냉각탑 설계 시 고려사항 2) 냉각탑 위치 선정 시 고려사항 (0) | 2025.05.12 |
| 2-5. “기계설비법 시행령”에 규정된 기계설비유지관리자의 선임기준을 설명하시오. (0) | 2025.05.12 |