냉동 및 공기조화 Chapter 9. 공조 프로세스의 공기선도 상 표현 (Cont’d)

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1 냉동 및 공기조화 Chapter 9. 공조 프로세스의 공기선도 상 표현 (Cont’d)
B. K. Park, Ph.D. Department of Mechanical Engineering

2 9.1 냉방 냉방 시스템의 구성 각 점의 공기 상태점을 정하고, 실내 취출풍량과 냉각코일 냉각열량을 구한다 실내 설정조건
건구온도 t1 [℃] 상대습도 ф1 [%] 외기조건 건구온도 t2 [℃] 상대습도 ф2 [%] 공조부하 현열부하 qs [kW] 잠열부하 qL [kW] 외기도입률: 실내로 취입하는 풍량의 비율 k ① 실내 냉각코일 환기 공기조화기 외기 송풍기 덕트 ② ③ ④ ⑤ 각 점의 공기 상태점을 정하고, 실내 취출풍량과 냉각코일 냉각열량을 구한다

3 9.1 Cont’d 1). 실내 공기 상태점 ①과 외기온도 상태점 ②을 주어진 조건(건구온도, 상대습도)을 이용하여 구한다.
1). 실내 공기 상태점 ①과 외기온도 상태점 ②을 주어진 조건(건구온도, 상대습도)을 이용하여 구한다. 2). 외기 ②와 내기 ①의 혼합공기 ③의 상태점은 외기도입률 k [%]에 따른 혼합 과정으로 생각하여 구한다. ① 실내 냉각코일 환기 공기조화기 외기 송풍기 덕트 ② ③ ④ ⑤ 3). 공조부하로서 현열부하 qs와 잠열부하 qL이 주어져 있으므로 현열비 SHF를 로 구하고 그 값을 공기선도의 현열비 눈금 상에 표기한다. 표기한 점과 건구온도 26 ℃, 상대습도 50%인 점 (현열비 기준점)을 이은 선과 평행하면서 점 ①을 지나는 선을 긋는다. 실내로 취출되는 공기의 상태점 ⑤는 이 직선 상에 있다. 4). ⑤의 위치는 경험적으로 정하며, 대략 t5 = t1 - Δt (Δt ≒ 10~12 ℃) 로 한다. 5). 냉각코일 출구 ④는 실내 취줄구 ⑤와 절대습도는 같으며, 덕트에서의 가열을 고려하여 t4 < t5 가 되도록 한다. 6). 표준공기 환산 취출풍량 V0 [m3/h] 7). 냉각 코일에서 냉각열량 qc [kW]

4 9.2 난방 난방 시스템의 구성 각 점의 공기 상태점을 정하고, 실내 취출풍량, 가열량, 가습량을 구한다
실내 설정조건 건구온도 t1 [℃] 상대습도 ф1 [%] 외기조건 건구온도 t2 [℃] 상대습도 ф2 [%] 공조부하 현열부하 qs [kW] 잠열부하 qL [kW] 외기도입률: 실내로 취입하는 풍량의 비율 k ① 실내 가열코일 환기 공기조화기 외기 송풍기 덕트 ③ 가습기 ④ ⑤ ⑥ 각 점의 공기 상태점을 정하고, 실내 취출풍량, 가열량, 가습량을 구한다 (취출풍량은 냉방시와 동일하다)

5 9.2 난방 ① 실내 가열코일 환기 공기조화기 외기 송풍기 덕트 ③ 가습기 ④ ⑤ ⑥ 1). 실내 공기 상태점 ①과 외기온도 상태점 ②, 혼합공기 ③의 상태점, 현열비를 구하는 방법은 냉방의 경우와 동일하다. 2). 취출공기의 상태점 ⑥은 ①의 상태점에서 현열비가 일정하도록 그린 선과 건구온도 t6 인 선이 만나는 교점이다. 덕트 입구 상태 ⑤는 ⑥과 같다고 본다. (송풍기에 의한 가열 ≒ 덕트에서의 열손실) 3). 가열코일 출구의 공기상태 ④는 이후의 가습이 증기가습인지 물분무가습인지에 따라 달라진다. 증기가습일 경우 열수분비 u = hg 이고, 열분무가습일 경우 열수분비 u = hf가 된다. 가습 과정을 거쳐 ⑤점 상태가 되도록 ④의 상태점을 정한다. 4). 가열 코일에서의 가열량 qh [kW]와 가습량 L [kg/h]은 증기가습인 경우 다음과 같다.

6 9.3 습공기관련 현상 (1) 결로 습공기가 차가운 물체의 표면에 접촉하여 노점온도 이하가 되면 공기중의 수증기가 응축되어 물방울이 되고 물체 표면에 부착되는 현상 실내 내부 결로는 벽 내부의 목재, 단열재 등을 부식시키는 원인이 되므로, 실내 측에 방습측을 설치하거나 환기구를 설치 공기 조화기의 냉각코일에서는 현열을 제거하여 공기를 냉각하는 동시에 코일 표면에 결로를 발생시켜 제습을 수행할 수도 있다. 일반적으로 장치 노점온도 tp는 코일의 입구 수온과 출구공기의 습구온도 평균값으로 구한다.

7 9.3 Cont’d (2) 착상 습공기가 접하는 물체의 표면온도가 0 ℃ 이하인 경우 물체 표면에서 응결된 수분이 얼음의 결정으로 성장하여 서리가 되는 현상 Ex. 겨울철 바깥에 주차한 자동차 유리에 밤사이 생긴 서리, 가정의 냉장고 냉동실 내부에 생기는 서리 등

8 9.4 쾌적 온열 환경 온열지표: 심리적, 생리적 요인을 제외하고, 사람이 어떠한 온열환경일 때 열적으로 쾌적하다고 느끼는지를 나타내는 지표 (1). 신유효온도 (New Effective Temperature, ET) 인체의 열수지식에 의거한 온열지표로서, 실온, 습도, 기류속도, 방사의 영향, 의복의 단열성, 활동에 의한 인체의 열발생량 등을 고려한 지표 여름철 쾌적 범위 ET = 22.8 ℃ ~ 26 ℃, 겨울철 쾌적 범위 ET = 20.0 ℃ ~ 22.9 ℃ (2). 신표준 유효온도 (SET) 실제 온열환경 하에서의 평균 피부온도, 피부의 습윤율 및 피부 표면에서의 전 방열랴오가 같아질 수 있는 등가 가상 표준상태의 건구온도 복잡한 온열 환경 하에서의 온냉감을 하나의 공통적인 척도로 평가 80 % 이상의 사람이 만족도를 느끼는 SET의 범위: 22.2 ℃ ~ 25.6 ℃

9 9.4 Cont’d (3). PMV (Predicted Mean Vote)
인체의 정상 열수지식과 온냉감, 쾌적감에 대한 피험자 실험 결과를 기초로 도출한 온열지표 PMV = 0일 때 쾌적하다고 느끼는 사람이 최대 온열 환경 설계 시 공조 대상 공간의 전역에서 PMV가 ±0.5 의 범위를 넘지 않도록 한다. (4). 불쾌지수 (Discomfort Index, DI) 유효온도의 일부를 수식화 다음과 같은 식으로 계산된다. (t: 건구온도, t’: 습구온도) 여름철 옥외 대기의 무더운 정도를 나타낼 때 이용 DI = 72에서 2 %, 75 에서 9 %, 77에서 65 %, 85에서 93 %의 사람이 불쾌감을 느낌 PMV -3 -2 -1 1 2 3 온냉감 춥 다 cold 시 원 하 다 cool 약간 시원하다 slightly 중 립 neutral 약간 따뜻하다 warm 따뜻하다 덥 다 hot