취출공기의이동

유인작용과 속도분포 취출구에서 실내로 취출되어 나온 공기를 1차공기(primary air), 실내에 있던 공기중에서 취출공기와 혼합되는 공기를 2차공기(secondary air)라 한다. 취출구에서 불어내는 1차공기는 주위로부터 2차공기를 유인하여 1차공기와 혼합한다. 이 혼합된 공기를 전공기(total air)라고 한다. 확산반경 그림 1-1과 같이 천장취출구에서 취출을 하는 경우에 드리프트(drift)가 일어나지 않는 상태로 하향취출을 했을 때 거주영역에서 평균풍속이 0.1~0.125m/s로 되는 최대단면적의 반경을 최대확산반경이라 하고 거주영역에서 평균풍속이 0.125~0.25m/s로 되는 최대단면적의 반경을 최소확산반경이라고 한다. 최소확산반경내에 보(beam)나 벽 등의 장애물이 있거나,인접한 취출구의 최소확산반경이 겹치면 드리프트, 즉 편류현상이 생긴다. 따라서 취출구의 배치는 최소확산반경이 겹치지 않도록 하고 거주영역에 최대확산반경이 미치지 않는 영역이 없도록 그림 1-2와 같이 천장을 장방형으로 나누어 배치한다. 이때 분할된 천장의 장변은 단변의 1.5배 이하로, 또 거주영역에서 취출높이의 3배 이하로 한다. 천장취출 천장취출을 하는 경우 베인의 각도에 따라 강하거리 및 도달거리는 다르게 나타난다. 즉 베인의 선단과 수평선과의 각도가 작은 경우에는 도달거리가 길고, 강하거리는 짧다. 그러나 그 각도가 크면 도달거리는 짧고 강하거리는 길어진다. 따라서 냉방시에는 각도를 작게, 난방시에는 크게 하며 또한 천장이 높은 실의 경우에도 각도를 크게 하므로 도달거리가 거주영역에 접근되도록 한다. 취출구에서 베인은 1~4방향이 있으며, 각도의 조정은 가능하도록 되어있다. 기류의 속도 (m/s) 반 응 적응장소 0.0008 이하 기류가 침체되어 불쾌 0.13 이상적인 상태(쾌적) 업무용 쾌적공조 0.13~0.25 약간 불만족 0.33 불만족 (종이가 날림) 음식점 0.38 보행자에게 만족 소매점, 백화점 0.38~1.5 공장용 공조에서 양호 국부공조에 적합 ▲ 표 1-2. 실내기류의 속도와 반응 표 1-2에서 보는 바와 같이 실내거주자의 활동상황에 따라서 쾌적한 풍속이 다른 것을 알 수 있다. 즉 활동정도가 클수록 기류의 속도는 높게 잡아야 한다. ASHRAE에서는 착석해서 집무하고 있는 상태의 사람에 대한 실내기류의 표준풍속을 0.075~0.02m/s(15~40ft/min)의 값을 권장하고 있다. 취출, 흡입구의 풍속 건물의 종류 허용취출풍속 (m/s) 방송국 1.5~2.5 주택, 아파트, 교회, 극장, 호텔, 침실, 음향처리한 개인 사무실 2.5~3.75 개인 사무소 2.5~4.0 영화관 5.0 일반사무실 5.0~6.25 백화점 7.5 백화점 (1층) 10.0 ▲ 취출구의 허용풍속 흡입구의 위치 허용흡입풍속 (m/s) 거주구역의 상부에 있을 때 4.0 이상 거주영역내에 있고 좌석에서 멀 때 3.0~4.0 거주영역내에 있고 좌석에서 가까울 때 2.0~3.0 도어그릴 또는 벽설치용 그릴 3.0 주택 2.0 공장 4.0 이상 ▲ 흡입구의 허용풍속 배치에 따른 유의사항 (1) 공기의 분포 1) 취출기류가 실내에 골고루 분포될 수 있도록 한다. 2) 도달거리 및 확산반경이 적당하도록 한다. 3) 난방시 상하의 온도구배가 지나치게 크지 않도록 한다. 4) 취출기류가 보(beam) 등에 의해 방해되지 않도록 한다. 5) 창문쪽의 냉풍이나 온풍이 직접 인체에 닿지 않도록 한다. (2) 취출풍량 1) 취출풍량이 적으면 실의 부하를 처리하기 위하여 취출온도차를 크게 해야 한다. 그러나 취출온도차가 너무 크면 기류분포가 균일하지 못하다. 2) 취출풍량이 너무 적으면 취출기류의 속도가 너무 낮아져서 도달거리가 짧아진다. (3) 단락류 취출구와 흡입구의 배치가 좋지 않으면 취출공기가 실내로 확산되지 못하고 흡입구로 들어가는 단락류가 된다. 특히 취출기류의 속도가 낮을 때 주의한다. (4) 소음 1) 소음발생은 취출구의 종류,취출속도등에 따라 다르므로 실의 허용소음한계를 고려한다. 2) 옆방이나 실내외로 관통되는 덕트나, 도어의 루버(louver) 또는 언더컷(under cut)을 통하여 음이 전달되지 않도록 한다. 취출구, 흡입구의 배치 예 (1) 기류의 이동 취출구와 흡입구의 위치는 일반적으로 거주영역에 기류가 원활히 흐르도록 배치한다. 즉 취출구의 위치는 벽상부나 하부에 축류형 취출구를, 또는 선형취출구로는 상면취출을 하거나 천장취출을 하고 흡입구는 벽의 하부에 설치했다. 그러나 취출구와 흡입구 상호간의 위치가 적절하지 못하면 단락류가 되거나 dead space가 생긴다. (2) 기류이동의 예 그림 2-1과 같이 한 방향에 창문이 있고 외벽면을 갖는 일반적인 실내에 대해 취출구와 흡입구의 위치와 기류의 관계를 살펴본다. 1) 그림 (a)는 벽의 상부취출로 흡입구는 벽 하부, 또는 도어그릴 등이 있는 예이다. 취출기류가 충분히 부하면까지 도달하면, 부하에 의한 기류가 소멸되어 거주공간은 좋은 온도분포가 된다. 단, 취출기류가 약하면 동절기에 부하면에 생긴 저온기류가 바닥면을 따라 흡입구로 흐르므로 바닥 부근에 저온층이 생기기 쉽다. 2) 그림 (b)는 내벽측의 상부에서 수평취출을 하고 외벽의 하부에서 흡입하는 경우로 취출기류가 충분히 부하면을 덮는 경우에는(a)와 마찬가지로 좋은 온도분포가 된다. 특히 동절기에 부하면의 저온기류를 흡입구에서 배제할 수 있으므로 바닥부근의 저온층을 방지할 수 있다. 단, 취출구 하부에 dead space가 생기는 경우가 있다. 3) 그림 (c)는 외벽측의 상부에서 취출하고 내벽측 하부에서 흡입하는 예인데 하절기에는 부하면에서 생긴 높은 온도의 공기가 상승하여 취출기류와 혼합되므로 좋다. 그러나 동절기에는 부하기류의 흐름이 반대가 되고 또 창 부근에 dead space가 생기므로 좋지 않다. 4) 그림 (d)는 외벽의 상부에서 취출기류의 일부는 수평취출을 하고 또 일부는 라인형 취출구로 수직으로 부하면을 따라 취출한다. 흡입구는 내벽의 하부에 설치했다. 이 경우에는 (c)에서 발생되는 부하면의 기류와 혼합되어 불어내리므로 dead space를 방지할 수 있다. 5) 그림 (e)는 천장면에 아네모스탯형의 취출구를, 내벽의 하부에는 흡입구를 설치한 예이다. 이 경우에는 유인비가 커서 비교적 좋은 공기분포가 된다. 그러나 동절기에 창면의 부하기류가 바닥에 흐르는 결점이 있다. 6) 그림 (f)는 팬코일유닛(FCU)이나 유인유닛(IDU)을 창밑에 설치했을 때와 같은 예인데 취출구가 창폭과 같은 길이를 가질 때는 부하기류를 충분히 없앨 수 있어서 하절기나 동절기에 모두 좋은 공기분포를 얻을 수 있다. 7) 그림 (g)는 취출구를 내벽측 상부(천장부근)에서 수평취출을 하며 흡입구도 내벽층 상부에서 수직으로 상향흡입하는 경우로서 기류분포가 양호하다. 그러낟 ㅏㄴ점은 그림 (a)와 같이 취출기류가 약하면 동절기에 부하면의 찬 기류가 바닥쪽으로 내려온다. 8) 그림 (h)는 팬형취출구를 천장에, 흡입구는 내벽의 하부에 설치한 예로서 (e)와 같이 기류분포는 양호하나 도달거리가 짧으므로 동절기에는 창문쪽의 부하기류가 거주영역으로 내려오므로 cold draft가 생기기 쉽다. 취출구 수의 결정 (1) 천장에 설치하는 축류형 취출구 축류형 취출구를 천장에 설치하는 경우에는 그림 3-1와 같이 취출구에서 거주역 상한까지의 거리를 h로 하고 실내의 길이를 l, 폭을 W, 취출구상수를 K로 할때 취출구의 수 n은 다음의 범위내에서 선정된다. (2) 천장확산형 취출구 실내의 평면을 그림 3-2와 같이 정방형 또는 장방형으로 분할하고 그 중앙에 취출구를 배치한다. 이때 분할된 장변의 길이 S는 단변길이 L의 1.5배 이하로, 또 실 높이 H의 3배 이내가 되도록 한다. 그리고 취출기류는 정방형의 면적내에서 최소확산반경이 벗어나지 않고 최대확산반경이 미치지 않는 곳이 없도록 한다. 반경이 미치지 않는 곳이 없도록 한다.