덕트설계

덕트설계

약식 덕트 설계법

<< 덕트 단면적 선정근거 >>

Q = A*V* 3,600
Q : 풍 량 CMH
A : 단면적 m^2
V : 풍 속 m/s

1. 위 공식으로 덕트의 단면적을 산출
2. 또는 풍속을 사무실기준 3~5m/s 으로 설계

<< 덕트 길이의 선정- 약식 선정>>

1. 직관의 직관부 정압 - 0.1 mmAq/ m당
2. 곡관의 곡관부 정압 - 0.5 mmAq
3. 기타 표면의 거칠기기 거칠 경우 0.3~0.8 mmAq

덕트의 설계법.

1. 정속법- 덕트의 각부의 풍속이 일정하도록 결정하는 방법
2. 정압법- 마찰저항이 일정하도록 하고, 단위길이당 마찰저항을 곱하여
전덕트의 압력손실을 구하는 방식
3. 정압재취법- 덕트의 각 구간의 풍량에 대하여 풍속의 단계적 현상에
대한 정압증가를 고려하여, 각분출구에서 정압이 일정히
되도록 치수를 결정하는 방법

베이누이식에 의해 덕트내의 공기의 압력,풍속을 구할수 있다.(전압=동압+정압)

P1= r/2g*w(1)^2+Z1r1=P2+r/2g*w(2)^2+Z2r2+Pe

P : 압력 (kg/m^2)
Z : 중심선의 높이 (m)
g : 9.8m/s^2
r : 공기의 비중량 (kg/m^3)
w : 풍속 (m/s)
Pe: 마찰등에 의한 압력 손실

원형 직선 덕트의 마찰손실은

Pf= X*l/d*r/2g*w^2

X : 유체 마찰계수
l : 길이 (m)
d : 지름 (m)
r : 공기의 비중량 (kg/m^3)
g : 9.8m/s^2
w : 풍속 (m/s)

국부저항의 산출법

Pd= k*r/2g*w^2=k*w^2/16.4

k : 국부저항계수
r : 공기의 비중량 (kg/m^3)
g : 9.8m/s^2
w : 풍속 (m/s)


기타 시험치에 의한 ' 덕트 적산 도표' 나 '아연도 철판의 마찰손실 선도'를 이용하여
덕트 설계를 한다.

* 풍량,정압 계산

전 페이지의 덕트 설계법을 참조로 내용을 설명하면,

풍량- 에어컨의 송풍모터와 휀의 지름등에 의해 풍량이 정해짐.
덕트 시공시: 덕트 단면적을 좌우하고,디퓨저의 갯수를
설계시 몇구로 뽑을 것인가를 선정하는 기준임

<< 에어컨 풍량의 적정설계 >>

1. 벽걸이 에어컨 : 풍량 3 ~ 12 CMM 정도
2. 슬림형 에어컨 (가정용) :풍량 13~20 CMM 정도
3.슬림형 에어컨 (중대형) : 풍량 30 CMM 이상.

풍량 측정법: 에어컨 휀에 의한 "휀 성능곡선"을 이용하여 하는 경우도 있으나,
간단히 풍속계를 이용하여 풍량을 산출함.

정압- 에어컨의 송품모터와 휀의지름(구경), 날개의 폭등에 의해 정해짐.
덕트 시공시- 덕트의 길이에 크게 영향을 미침.


<< 에어컨 정압의 적정설계 >>

1. 덕트형 에어컨의 정압 (2~3 R/T) : 5~ 10 mmAq정도
2. 덕트형 에어컨의 정압 (5~10R/T): 12~18 mmAq정도
3. " (10R/T이상 대형 에어컨): 26~35mmAq정도

정압의 중요성- 에어컨을 덕트로 연결후 정압 계산을 잘못한 경우
바람이 나오지 않고, 모터의 과부하로

환기설비 계산

1 환기량 계산식

(1) 실내에 발열이 있을 경우

실내에 H의 발열이 있을 때, 실온율 tR로 유지하기 위한 필요 환기량 Q는

Q = H /Cpγ(tＲ-tＳ)

Q : 필요 환기량(㎥/h) H : 실내의 발열량(㎉/h)

Cp : 공기의 비열(㎉/㎏℃) γ : 공기의 비중량

TR : 실온(℃) ts : 급기 또는 침입 공기의 온도(℃)

(2) 수중기의 발생이 있는 경우

실내에 L의 증기 발생이 있을 때 , 실내의 절대 습도를 XR로 유지하기 위한 필요 환기량은 Q는

Q = L /γ(XR-XS)

L : 실내의 수증기 발생량(㎏/h)

XR : 실내의 절대 (㎏/㎏ dry air)

XS : 급기 또는 침입 공기의 절대 습도(㎏/㎏ dry air)

2 환기 방식

(1) 자연 환기

공기의 압력차 또는 온도차에 의한 자연력을 이용한 환기방식

(2) 기계환기

강제로 기계의 힘에 의하여 환기를 하는 방식

① 제 1종 기계환기법 : 급기→송풍기, 배기→송풍기

② 제 2종 기계환기법 : 급기→송풍기, 배기→자연

③ 제 3종 기계환기법 : 급기→자연, 배기→송풍기

환기 설비 소요량

1 소요 환기량

표 . 필요 환기량

작 업 실		무 창 공 장	실 내 주 차 장	주 차 장	극장·영화관·연예장 관람장·공회당·집회장	지 하 건 축 물
환 기 량 30㎥/h인		35㎥/h인 또는 15㎥/㎡·h 바닥면적	환기회수가 10회/h이상	외기 25㎥/㎡·h 이상	외기75㎥/㎡·h 객석면적공조할때는 전풍량 75㎥/㎡·h 외기량 25㎥/㎡·h	30㎥/㎡·h 바닥면적을 공조할때는 외기량 10㎝/㎡·h
조건	1인당의 기적이 바닥 위 4m이내, 10㎥ 또는 창면적이 바닥면적의 1/20이상일 것		가창의 크기가 바닥면적의 1/10	주차면적이 500㎡이상 창크기가 바닥면적의 1/10일때	객석 바닥면적이 400㎡이상 또는 지하흥행장(제 1종 또는 제2종) 지상150㎡이하 (제1, 제2, 제3종)	바닥면적 100㎡이상의 층(제1종) 1000㎡이하의 층(제 1종, 제2종)

2 송풍기의 종류와 특징

표 . 송풍기의 종류와 특징

송풍기의 종류	적용과 특징
다익형 (시로코형)	사용압력이 10∼125㎜Aq의 범위로서 풍량이 1000㎥/h에서 100000㎥/h 정고까지 저속 덕트용에 쓰이며 크기는 작다.
터보형 (사일런트형)	압력이 125∼250㎜Aq, 풍량은 1대당 5000∼80000㎥/h, 고속 덕트용에 쓰이며 저소음 효율은 타종에 비하여 매우 좋다. 크기는 크다.
리매어스형 (리밋트로우형)	압력이 10∼150㎜Aq로서 보통 80∼150㎜Aq의 범위에 쓰이며 오우버로우트 되지 않는 것이 특징이다.
익형 (에어포일형)	터보형과 같은 특징을 갖지만 크기는 터보형보다 작다.
디스크형	가정용 환기팬은 압력 0∼1.0㎜Aq, 별도의 환풍기(0∼5A㎜q)도 있다.
프로펠러형 (가이드베인유)	유압의 것으로서 0∼55㎜Aq의 압력 범위, 원통형으로서 적용성이 있지만 다익형에 비해 비싸다.
프로펠러형 (가이드베드무)	유압의 것으로서 0∼19㎜Aq의 압력범위, 효율이 떨어지므로 소음이 크다.

덕트설비

1 덕트의 배치계획

(1) 덕트내에 흐르는 풍속에 따른 분류

① 저속덕트방식 : 덕트내 풍속이 10∼15m/sec이하

② 고속덕트방식 : 덕트내 풍속이 20∼25m/sec

풍속이 빠르면 덕트 저항이 커지고 압력이 높아지므로 고압 덕트방식이라고도 하며, 소음, 진동이 생겨나므로 이를 감소시키는 위한 장치가 필요하다.

(2) 수직 덕트 방식

① 각층의 층고를 낮게 할 수 있다.

② 수직 덕트 공간은 증대된다.

③ 개개의 수직덕트 공간을 제한받는 일이 많아 대규모건물에는 부적당하나 호텔의 객실이나 집합주택의 거실과 같이 개실 단위가 많은 건물에 주로 사용된다.

④ 고속 수직 덕트방식이 채용되는 일이 있다.

(3) 수평 덕트 방식

① 수직덕트가 집중적으로 배치되므로 수직 덕트의 공간 면적이 개별수직 덕트 방식보다 적어도 된다.

② 기준층 바닥 면적이 넓은 건물에는 수평 덕트 방식이 일반적이다.

③ 충고가 낮은 건물에는 보를 관통시켜 덕트를 설비하여야 하므로 덕트의 지름을 작게 해야 하며, 따낸 보의 보강비, 동력비 등이 가산되어야 한다.

(4) 덕트 배치방식에 따른 분류

① 간선덕트방식 : 가장 간단하고 설비비가 싸고 덕트 스페이스가 적어도 된다.

② 개별덕트 방식 : 공기 취출구마다 덕트를 단독으로 설치하는 방식, 풍량조절이 용이하고 멀티죤 방식에 주로 사용된다.

③ 환상덕트방식 : 덕트끝을 연결하여 환상으로 만드는 형식, 말단 공기 취출구의 압력조절이 용이하다.

2 덕트의 재료 및 시공

(1) 덕트의 재료

아연 철판이 사용되지만 납, 도급판, 염화비닐판 지제원통, 콘크리트 글라스울 성형판 등이있다.

(2) 덕트의 이음

그림 9.4 같은 접이음이 사용된다. 최근에는 seaming machine의 보급에 의해 피츠버그 사이밍, 조립이 더욱 용이한 버튼 펀치스냅 시이밍 등이 사용되고 있다.

(3) 덕트의 접합부

보강을 겸하는 경우가 많은데 대각선상의 주름을 잡는 다이아몬드 브렌스, 보강 앵글 또는 프레스홈 등으로 강성을 크게 하기도 한다.

표 . 덕트의 두께, 유속 15/ms이하, HASS 406

장방형 덕트방변	두 께		원형덕트 지 름	두 께		스파이러 덕트지름	두 께
(㎜)	(㎜)	NO	(㎜)	(㎜)	NO	(㎜)	(㎜)	NO
150∼300 310∼750 760∼1500 1510∼2250 2260∼	0.50 0.60 0.80 0.90 1.20	26 24 22 20 18	150∼500 510∼750 760∼1000 1010∼1250 1260∼	0.50 0.60 0.80 0.90 1.20	26 24 22 20 18	200 210∼600 610∼800 810∼1000 1010∼	0.50 0.60 0.80 0.90 1.20	26 24 22 20 180

1. DUCT 재질 : 반송하는 물질의 종류에 따라 구분된다.

이송물질	재질
유기용제	아연도금강판
강산과 염소계 용제	스테인레스스틸, 강판
알칼리	강판
주물사, 고온가스	흑피강판
전리방사선	중질콘크리트 닥트

2. DUCT 두께(함석판, 강판의 경우)

닥트의 단면 형태	크기(cm)	판두께(mm)
원 형	지름이 20이하 20-40 45-75 75이상	0.6 0.8 1.2 1.5
각 형	긴변이 45이하 45-120 120이상	0.8 1.2 1.5

3. DUCT 반송속도

이 송 물 질	적 용 예	반송속도 (m/s)
가스, 증기, 흄 및 극히가벼운 물질	각종 가스와 증기, 산화아연 산화알루미늄의 흄, 목재분진 및 솜먼지 등	10
가벼운 건조 물질	원사, 대패밥, 고무분진, 베크라이트 분진 등	15
일반공업물질	털, 샌드블라스팅 발생먼지, 클라인더 작업시 먼지 등	25
무거운 물질	납분진, 주조후 모래털기 작업시 먼지,	25
무겁고 비교적 큰 젖은 입자먼지	선반작업에서의 먼지등 젖은 납분진, 젖은 주조작업에서의 발생먼지 등	25이상

4. DUCT 직경
가. 원형DUCT

Ce = 유입계수

후드개구의 형	그 림 예	압손계수(F)			유입계수(Ce)
① 분류덕트		0.93			0.72
② 프렌지 부착덕트		0.49			0.83
③ 오리피스 후드		1.78			0.60
④벨 마우스		0.04			0.98
⑤원형 또는 각형 후드		θ	원 형			각 형
			F	Ce		F	Ce
		30。	0.09	0.96		0.17	0.92
		45。	0.06	0.97		0.16	0.93
		60。	0.09	0.96		0.17	0.92
		90。	0.16	0.93		0.25	0.89
		120。	0.26	0.89		0.35	0.86
⑥ 부스(덕트가 직결)		0.50			0.82
⑦ 부스 (테이퍼덕트 부착)		θ	원 형			각 형
			F	Ce		F	Ce
		15。	0.15	0.93		0.25	0.89
		30。	0.08	0.96		0.16	0.93
		45。	0.06	0.97		0.15	0.93
		60。	0.08	0.96		0.17	0.92
		90。	0.15	0.93		0.25	0.89
		120。	0.26	0.89		0.35	0.86
		150。	0.40	0.84		0.48	0.82
⑧부스(벨 마우스)		0.1			0.95
⑨ 이중캐노피		1.0			0.7
		테이퍼 부착 0.4 테이퍼 없음 0.65			0.85 0.78

6. 직관의 압력손실
가. 원형직관의 압력손실 산정방법

D : 관의 직경(m) L : 관의 길이(m) V : 관내유속(m/s) f : 마찰계수(함석판 또는 강판 DUCT의 경우 0.005)
r : 공기의 밀도 g : 중력가속도 △P : 압력손실(mmAq) P_{V :} 속도압(mmAq)

나. 사각형 직관의 압력손실계산
사각형 닥트의 압력손실을 구할 경우 상당직경(상당직경 산정식 참조)을 구하여
원형닥트 직관으로 압력손실을 산정한다.

7. 곡관의 압력손실
가. 원형곡관의 압력손실
원형곡관의 압력손실(P_L;mmAq) = 압손계수(ζ₀)×속도압(P_V;mmAq)

곡률 r/D 0.5 0.75 1.00 1.25 1.5 1.75 2.00 2.25 2.5 2.7 압손계수ζ1 1.2 1.0 0.8 055 0.39 0.32 0.27 0.26 0.22 0.26

나. 사각곡관의 압력손실
사각곡관의 압력손실(P_L;mmAq) = 압손계수(ζ₀)×속도압(P_V;mmAq)

압 손 계 수 ζ0 4 2 1 1/2 1/3 1/4 0.0 1.5 1.32 1.15 1.04 0.92 0.86 0.5 1.36 1.21 1.05 0.95 0.84 0.79 1.0 0.45 0.28 0.21 0.21 0.20 0.19 1.5 0.28 0.18 0.13 0.13 0.12 0.12 2.0 0.24 0.15 0.11 0.11 0.10 0.10 3.0 0.24 0.15 0.11 0.11 0.10 0.10

8. 합류관 닥트의 압력손실
가. 원형 합류관 닥트의 압력손실
주닥트측 합류의 압력손실(P_L;mmAq) = 압손계수(ζ₀)×주닥트의 속도압(P_V;mmAq)

합류각도 θ。		10	15	20	25	30	35	40	45	50	60	90
압손 계수(ζ0)	주닥 트측	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.7
	가지 닥트 측	0.06	0.09	0.12	0.15	0.18	0.21	0.25	0.28	0.32	044	1.00

나. 사각형 합류관의 압력손실
사각형 합류 닥트인 경우 주닥트측의 기류의 변화가 없으므로 압력손실이 없고
가지닥트측에는 기류의 방향만이 변하므로 사각형 밴드의 압력손실에 상당하는
압력손실이 있다. 따라서 주닥트측의 압력손실은 제로, 가지닥트측의 압력손실은
사각형밴드의 압손계수를 구하여 그것에 가지닥트의 속도압을 곱하여 산정한다.

9. 댐퍼 및 배기구의 압력손실
가. 댐퍼의 압력손실
원형나비형 댐퍼에서의 압력손실계수(ζ₀)는 0.2, 사각나비형 댐퍼와 평행익 댐퍼에서는 0.3으로 산정한다.


나. 배기구의 압력손실
배기구의 압력손실(P_L;mmAq) = 압손계수(ζ₀)×속도압(P_V;mmAq)

10. 공기정화장치 압력손실 가. CYCLONE Vt를 입구속도라 할 때 Vti는 Vt와 Vti와의 관계에서 구한다. d./D>0.35일 때 → Vti/Vt = 1.40 0.35>d./D>0.20일 때 →Vti/Vi = 4d/D 0.20>d./D일 때 → Vti/Vi = 0.80 나. SCRUBBER m, n : 충전재에 따른 상수 L : 세정액의 공잡내 질량속도(Lb/hr·ft2) G : 가스의 공탑내 질량속도(Lb/hr·ft2) ρL : 세정액의 밀도 Lb/ft3 ρG : 가스의 평균밀도 : Lb/ft3 Z : 충진층 높이(ft)

다. A/C TOWER의 압력손실

langed slot
(프랜지 슬롯트형)

0.2 or less

plain opening
(편평개구형)

0.2 or greater

and round

flanged opening
(프랜지 개구형)

0.2 or greater

and round

booth
(밀폐형)

to suit work

canopy
(천정형)

to suit work

Q=1.4PVD
P=perimeter
(오염원둘레)
work
D=height above
(포집거리)

plain multiple
slot opening
2 or more slots
(복수스롯트형)

0.2 or greater

flanged multiple
slot opening
2 or more slots
(프랜지복수개형)

0.2 or greater