공조기(AHU : Air Handling Unit, 공기조화기)란? 대규모 시설의 공조설비「AHU」를 상세하게 해설!!

공조기 AHU란?  대규모 시설의 공조 설비 「AHU」를 자세하게 해설!!

공조 설비는 관리가 부적정하면 실내 공기 오염이나 온도·습도의 조정 불능 등의 요인이 됩니다. 따라서 건축물 위생법의 적용을 받는 건물은 「건축물환경위생관리기준」에 근거해 미세먼지량, CO2 농도, 상대습도 등 7개 항목의 「공기환경기준」 준수가 의무화되어 있습니다. 「공조기(AHU)」는, 주로 동법 적용 대상이 되는 대규모 건물에서 채용되는 특별 주문의 공조 설비입니다.

 

1. 공조기 (AHU : Air Handling Unit, 공기조화기)란?

공조기(AHU/에어 핸들링 유닛)이란, 「공기 환경의 기준」을 충족한 청정한 공기를 건물내에 급기하기 위한 맞춤형의 공조 설비입니다. 기본은 건물의 공조 용도나 위생 관리 요건에 맞추어, 특별주문으로 유닛을 조립하는 형태로 제조합니다.

 

에어컨과 달리 공조기(AHU)의 경우는 전열 매체에 냉매나 열매가 아니라 「물」을 이용하고 있습니다. 건물 내부의 환기와 건물 밖의 공기를 함께 흡수함으로써 건물 내부의 공기를 깨끗하게 유지합니다. 공조기(AHU)는, 거실의 쾌적성 유지라기보다, 대규모 시설의 위생 관리를 목적으로 한 공조 설비라고 할 수 있습니다.

 

(1-1) 공조기(AHU) 타입

공조기(AHU)는 다음 두 가지 유형으로 크게 나뉩니다.

 

(1-1-1) 냉온수식 공조기(AHU)

주로 필터, 코일, 가습기, 송풍기로 구성된 타입입니다. 대용량의 센트럴 공조가 가능한 유닛형(표준형), 개별 분산 공조 대응의 콤팩트형, 공항 터미널 빌딩용 등의 터미널형 등 다양한 종류가 있습니다.

 

(1-1-2) 직팽식 공조기(AHU)

냉온수식에 열원기를 부가한 타입입니다. 구성은 냉온수식과 거의 동일합니다만, 냉온수식은 열원으로서 냉수·온수·증기를 사용하는 반면에, 직팽식은 열원으로서 히트 펌프식의 전열 매체를 이용합니다.

 

(1-2) 공조기(AHU)와 팬 코일 유닛의 차이

공조기(AHU)와 특히 혼동되기 쉬운 것이 팬 코일 유닛입니다. 팬 코일 유닛은, 예를 들면 오피스 빌딩의 칸막이가 있는 밀폐적인 회의실·개인실, 외부 기온의 영향을 받기 쉬운 창가 등 공조기(AHU) 만으로는 온도 제어를 충분히 할 수 없는 지역의 냉난방용의 공조 설비입니다.

 

팬 코일 유닛에는 공조기(AHU)와는 별도의 열 전달 매체가 필요합니다. 또한 팬 코일 유닛의 제어 기능은 온도 제어만으로 습도 제어는 할 수 없습니다. 또한 대상 지역은 공기의 순환 밖에 할 수 없기 때문에, 외기의 도입에는 전용 환기 설비가 필요하게 됩니다.

 

(1-3) 공조기(AHU)와 업무용 에어컨의 차이

공조기(AHU)는 기계실에 설치된 공조 설비로부터 청정한 공기를 건물 내에 덕트로 급기합니다. 반면에 업무용 에어컨은 실내기와 실외기 세트로 건물의 거실만을 공조합니다.

 

또 공조기(AHU)는 보일러나 칠러(냉각수 순환 장치)로 제조한 열수·냉수·증기를 열원으로 하고 있습니다만, 업무용 에어컨은 실외의 공기를 열원으로 하고 있습니다. 즉 거실의 공기를 실외기의 열교환기로 냉매를 냉각·가온하고, 그 냉매로 냉각하거나·따뜻하게 한 바람을 실내기로부터 거실로 송풍하고 있습니다

 

2. 공조기(AHU)의 구조

일반적으로 기계실에 설치되는 공조기(AHU)는 보일러와 칠러의 열원장치, 열교환기, 송풍기 등의 유닛에 의해 청정한 공기를 만들어 건물 내로 급기하는 구조입니다.

 

<일반적인 공조기(AHU)의 구조>

 건물 내의 환기와 건물 밖 외부의 외기를 필터로 정화

 

➡열교환기로 냉각·가온

➡ 가습기로 공기 습도를 조절하고 송풍기에서 덕트를 통해 건물내로 청정공기를 급기

 

공조기(AHU)의 케이스는 단열재인 발포 우레탄을 샌드위치 형상으로 끼운 2장의 강판으로 만들어져 있습니다. 「입력측 장치」와 「출력측 장치」로 나누어져 있으며, 각각 다음의 역할을 담당하고 있습니다.

 

(2-1) 입력측 장치

   ▶외기흡입……“공기 환경의 기준”을 유지하기 위한 신선한 외기를 흡입

   ▶열원…………열교환기로 공조용의 냉·온풍을 제조

   ▶환기…………건물 내의 오염 공기를 회수하여 정화

 

(2-2) 출력측 장치

   ▶청정공기… 공조기(AHU)로 온도, 습도, CO₂ 농도 등 「공기환경 기준」에 맞춰 조정한 공기를 급기

   ▶결로수………드레인(결로수) 탱크에 저수한 결로수를 하수로 배수

 

 

 

3. 공조기(AHU)의 구성과 형상

공조기(AHU)는 주로 다음 유닛으로 구성되어 있습니다.

 

(3-1) 열교환기

공조기(AHU)의 열교환기는 보일러나 칠러의 열원 장치에 의해 제조한 온수·냉수와 공기를 열교환하는 장치입니다. 공조기(AHU)에 있어서는, 온수·냉수는 플레이트 코일 형상의 전열관을 통과하고, 공기는 ​​전열관의 외면 핀을 통과하여, 온수·냉수와 공기가 교차함으로써 열교환을 행하는 「핀 부착 코일 열교환기」가 일반적으로 이용되고 있습니다.

 

관련 참고:

①에어로핀 히터(Aerofin Heater) 란? : https://blog.naver.com/tjchung/221478302001

②Steam Air Handling Unit Heater(AHU) 란? : https://blog.naver.com/tjchung/222171855442

 

(3-2) 가습기

가습기는 습도 조정을 하는 장치입니다. 열교환기를 통해 온도 조절을 한 후의 공기를 가습기로 습도 조정합니다. 가습기는 다양한 종류가 공조기(AHU)의 용도에 따라 사용되고 있습니다.

 

(3-3) 필터

환기·외기 중의 불순물을 여과·청정화하는 장치입니다. 열교환기나 가습기에 공기를 통과하기 전의 공기 입구에 설치되어 있습니다. 공조기(AHU)의 경우는 일반적으로 「자동 권취형 필터」와 「고정 설치형 필터」가 이용되고 있습니다. 전자는 롤 모양의 타입으로 필터가 더러워지면 전동으로 롤 필터를 감아 새 필터로 교체하는 구조로되어있어 유지 보수가 용이합니다. 후자는 필터를 거푸집(형틀) 패널에 끼워넣은 타입으로, 자동 권취형보다 공간 절약 설치가 가능합니다.

 

(3-4) 송풍기

송풍기는 모터로 날개를 회전시켜, 공조기(AHU)로 조정한 청정한 공기를 건물내에 급기하는 장치입니다. 공조기(AHU)의 경우, 일반적으로 모터로 가동하는 「V벨트」로 임펠러를 돌리는 V벨트식 송풍기가 사용되고 있습니다만, 최근에는 V벨트를 사용하지 않는 「직동식의 송풍기」가 증가하고 있다고 합니다.

 

(3-5) 드레인 팬 (Drain pan)

드레인 팬은 열교환기의 배수를 모으는 배수 받침대입니다. 열교환에 의해 발생한 결로수나 가습기로 분무한 수증기 중 공기에 흡수되지 않은 물을 드레인 팬(Drain pan)에 모아 드레인관을 통해 하수로 배수합니다.

 

4. 공조기(AHU)의 용도

오피스 빌딩, 상업 빌딩, 대형 홀, 극장, 쇼핑몰, 병원, 실내 경기장, 공장 등 대규모 건물의 공조 설비로 이용되고 있습니다. 클린룸, 무균실 등 고도의 온도, 습도, 청정도의 공기품질이 요구되는 건물에 적합한 공조설비로도 이용되고 있습니다.

공조기(AHU)는 주로 건축물 위생법의 적용을 받는 건물에 설치되어 있습니다.

 

< 공조기(AHU)가 설치되는 주요 시설>

연면적 3000평방미터 이상의 오피스 빌딩, 상업빌딩, 극장, 쇼핑몰, 연구 시설 등

연면적 8000평방미터 이상의 교육시설, 연수시설, 숙박시설 등 

 

5. 공조기(AHU)의 유지보수

필터, 열교환기, 가습기, 송풍기 등의 유닛으로 구성된 공조기(AHU)는 유닛 별 분해 유지보수가 필요합니다. 또한 공조기(AHU)의 내용연수는 설비의 물리적인 열화나 유지보수 비용의 관점에서 15년이 기준이라고 알려져 있습니다.

 

<메인터넌스의 예/유닛별>

필터…… 공기의 청정도를 유지하는 필터에는 메쉬의 거친 필터로부터 메쉬의 세세한 필터까지 용도에 따라 다양한 필터 종류가 사용되고 있다. 그러나, 어느 종류도 환기나 외기로부터 흡인한 먼지가 부착되어 있으므로, 전용 세정액으로 세척하여, 먼지를 제거할 필요가 있다.

열교환기…… 열교환기의 드레인 탱크에 곰팡이가 발생하는 경우가 있기 때문에, 전용의 세정액으로 세정할 필요가 있다.

가습기……수돗물의 소독에 사용되는 석회(차아염소산칼슘)가 부착되어 있으므로, 전용 세정액으로 세척해 석회를 제거할 필요가 있다.

송풍기……송풍기도 공조 과정에서 먼지가 부착하는 경우가 있기 때문에, 전용 세정액으로 세척할 필요가 있다.

 

 

6. 요약 정리

공조기(AHU) 설치를 검토할 때는, 우선 자사의 건물이 건축물 위생법의 적용 대상인지 여부를 확인해야 합니다. 그에 따라 설비의 기능이나 사양이 달라지기 때문입니다.

 

예를 들면 건축물 위생법에 있어서의 「공기 조화 설비」란,  「에어·필터, 전기 집진 등을 이용해 외부에서 도입한 공기 등을 정화해, 그 온도, 습도 및 유량을 조절해 공급 (배출 포함)할 수 있는  기기 및 부속설비의 총체를 가리키며, "정화, 온도, 습도, 유량 조절의 4가지 기능을 갖춘 설비"라고 설명하고 있습니다.

 

또한 「기계 환기 설비」란, 「외부로부터 도입한 공기 등을 정화하고, 그 유량을 조절하여 공급할 수 있는 설비」를 말하며, 「공기 조화 설비가 갖는 기능 중, 온도 조절 및 습도 조절 기능이 결여된 설비라고  설명하고 있습니다. 따라서 자사가 설치를 검토하고 있는 공조기(AHU)가 「공기조화설비」에 해당하는 경우에는 병원체에 의한 공기오염을 방지하는 위생상의 조치도 강구해야 합니다.

 

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