공조냉동기계산업기사 공기조화의 개요 — 온열환경 4대 요소와 쾌적 기류

공기조화의 목적은 실내 공간의 온도와 습도, 청정도, 기류를 조절해 쾌적한 환경을 유지하는 데 있다. 사람이 머무는 일반 공간을 쾌적하게 만드는 것은 보건용 공조의 목적이고, 반도체 공장이나 컴퓨터실처럼 정밀한 환경 제어가 필요한 곳은 산업용 공조에 해당한다. 두 갈래는 같은 설비를 쓰더라도 요구하는 정밀도와 조건이 다르다.

인체가 느끼는 실내 온열환경은 네 가지 요소로 결정된다. 공기온도, 평균복사온도, 기류속도, 습도가 그것이다. 청정도는 공기 질을 나타내는 지표이지 인체의 더위와 추위를 직접 결정하는 열환경 요소가 아니므로 이 네 가지에 들지 않는다.

기류는 빠르기 자체가 쾌적감을 좌우한다. 사람 주위의 기류속도가 0.1~0.2m/s일 때 가장 쾌적하고, 0.3m/s 이상으로 빨라지면 바람이 피부에 직접 닿아 바람 쐬임 불쾌감이 생긴다. 콜드 드래프트는 찬 공기가 피부에 닿아 불쾌감을 주는 현상으로, 공기온도가 낮을수록, 벽면 온도가 낮을수록, 습도가 낮을수록 심해지고 기류속도가 클수록 대류 열손실이 커져 가중된다. 기류속도가 작을 때는 오히려 이 현상과 거리가 멀다.

쾌적성을 수치로 비교할 때는 유효온도와 대사량 단위를 쓴다. 유효온도(ET)는 공기온도, 습도, 기류의 세 요소가 복합적으로 작용해 결정되는 체감 지표이고, 청정도는 여기에 들지 않는다. 대사량은 쾌적한 상태에서 안정되어 있을 때의 값을 1로 삼는 met로 나타내며, 1met는 약 1kcal/kg·hr에 해당한다. 의복의 단열을 나타내는 단위는 clo다.

공기를 다루는 설비의 목적도 함께 익혀 둔다. 가습은 수분을 공기 중으로 공급하는 과정이므로 액체인 물을 분무하는 에어워셔, 증기를 뿌리는 증기 분무, 물을 증발시키는 가습팬은 모두 유효한 방법이다. 반면 얼음 분무는 고체 상태의 물을 넣는 것이라 가습 효과가 거의 없고 냉방 효과만 낸다. 환기의 목적은 오염물질 제거에 의한 공기 정화, 열 제거, 습기 제거의 세 가지이며, 소음 제거는 방음 설비가 맡는 일이지 환기의 목적이 아니다.

설계에서는 극단적인 조건을 피하는 것이 원칙이다. 여름철 실내외 온도차를 과도하게 크게 잡으면 냉방에 더 많은 에너지가 들어 효율이 떨어지고, 결로 위험과 설비 비용도 함께 커진다. 에너지 효율과 쾌적성 사이의 균형이 설계의 기준점이다.