건축기계설비(환기)

개요

환기(ventilation)란 실외로부터 청정한 공기를 실내에 공급하고, 실내의 오염 공기를 실외로 배출하여 실내의 오염 공기를 제거 또는 희석하는 과정을 말한다. 보다 구체적으로는 환기를 통하여 열. 수증기, 냄새, 분진, 기타 위생상 유해한 물질에 의해 실내공기가 오염되는 것을 방지하고, 재실자에 대한 쾌적성을 제고하며, 건물이나 공간의 사용 목적상 적합하도록 실내공기 환경을 유지하는 데 그 목적이 있다.

실내 오염물질의 처리 방법

환기나 공조를 하면서 대기를 도입할 때에는 공기 중에 포함된 입자상, 가스상, 오염물질 등을 제거한 후 실내로 공급해야 한다. 각 환기방식에 따라 사용할 공기여과기는 설치 여건이나 실의 용도, 관련 법규나 기준 등을 고려하여 결정하는데, 일반적인 공기여과기의 적용 사례를 설명하면 다음과 같다.

 

● 입자상 오염물질의 제거

모든 환기 및 공조설비에는 대기에 포함된 입자상 오염물질을 제거하기 위해 중성능 이상의 공기여과기(에어필터)를 설치하고 있으며, 정전식 집진기나 여타의 장치들이 설치되고 있다. 공기여과기의 경우 KS B 6141에서 정의된 형식 2 이상의 효율을 보유한 여과기를 설치한다. 중성능 필터의 수명을 연장하기 위하여 중성능 필터의 앞부분에 집진효율이 낮은 프리필터를 설치하도록 권장한다.

 

● 가스상 오염물질의 제거

대기에 포함된 가스상 오염물질을 제거하기 위해 입상 또는 섬유상 활성탄여과기, 광촉매 허니콤여과기, 이온교환수지 여과기 등을 사용할 수 있으며, 제거하고자 하는 가스상 오염물질에 제거효율이 좋은 여과기를 선택하여야 한다. 

 

● 생물학적 오염물질의 제거

대기에 포함된 생물학적 오염물질은 보통 입자상 오염물질 제거용 고성능 공기여과기(헤파필터 등), 정전식 집진기나 자외선 살균기 등에 의해 제거된다. 생물학적 오염물질을 제거하기 위해 자외선이나 플라스마에 의해 발생된 이온화 소독 물질을 이용한 살균, 가열 살균, 오존 살균 등의 방법을 이용할 수도 있다. 진균 등의 서식을 방지하기 위하여 대기를 도입하는 덕트 내 공기의 상대습도는 70% 이하로 유지하는 것을 권장한다.

환기의 종류

(1) 자연환기와 기계환기

환기는 크게 바람이나 온도차, 대기압의 차이 등을 이용한 자연환기와 기계적인 장치를 이용하여 강제적으로 실시하는 기계환기로 나눌 수 있다. 자연환기는 동력을 소모하는 기계 장치가 필요 없는 장점은 있으나, 외기의 기상 조건이나 건물이나 공간의 형상에 영향을 많이 받게 되므로 환기량의 제어가 어렵고 항상 일정한 환기량이 요구되는 곳에는 적용하기 어렵다. 따라서 다수의 사람들이 생활하는 공간이거나 항상 일정한 수준의 실내공기질이 유지되어야 하는 곳, 오염물질이 지속적으로 발생되는 곳에서는 대부분 강제적인 기계환기가 이루어지고 있다. 기계 환기는 급기 와 배기 방식에 따라 1종, 2종, 3종 환기로 구분된다.

 

(2) 전제환기와 국부환기

환기가 이루어지는 대상 영역에 따라서는 전체환기와 국부환기로 구분할 수 있다. 전체환기(또는 전역환기)는 환기하고자 하는 실이나 공간 전체를 대상으로 하며, 국부환기(또는 국 소환기)는 오염물질이 발생하는 특정한 부위를 환기의 대상 영역으로 한다. 실내에서 오염의 발생원이 국한되어 있거나 집중적으로 발생될 경우 1차적으로 국부환기를 통하여 오염물질을 배출시키고, 미처리되고 확산된 잔여 오염물질은 필요에 따라 2차적으로 전체환기를 통하여 배출하는 형태로 두 가지 방법을 병행하는 것이 현실적으로는 효율적이다. 국부환기는 오염원이나 발생 물질에 따라 덕트의 재질이나 배출 방식을 달리할 필요가 있다. 일반적인 수준의 공기라면 아연도금강판도 무난하지만, 배출물질이 습기가 많거나 부식성이 강한 경우에 는 FRP나 PVC 덕트를 많이 사용하고, 온도가 높은 경우에는 스테인리스강판 재질을 사용한다. 냄새나 특정물질을 제거할 필요가 있을 경우에는 대기에 개방하기 전에 필터를 설치하거나 스크러버 등의 장치를 설치한다.

국소배기

국소배기를 실시하는 실은 배기풍량만큼 신선외기를 공급하도록 급기구를 설치해야 하는데, 그렇지 못할 경우 인접실을 가압하여 오염물질이 주변으로 유출되지 않도록 한다. 주방의 연소기구나 오염 물질이 발생하는 기구의 상부에는 후드나 배기구를 설치하여 오염물질이 주위로 확산되지 않고 바로 배출될 수 있도록 한다. 연소기기나 고온의 배기를 배출하는 덕트에는 원칙적으로 방화댐퍼를 설치해서는 안된다. 불가피하게 방화댐퍼를 설치할 때에는 퓨즈를 댐퍼 외부에서 교체가 용이하도록 F.V.D(방화풍량조절댐 퍼)를 설치하는 것이 좋다. 또한 하나의 배기덕트 계통에 여러 개의 배기후드가 연결될 때에는 각 연결부분마다 정풍량장치와 전동개폐장치를 설치하여 각 장비가 가동/정지될 때 다른 배기장치의 배기 성능이 크게 변하지 않도록 계획해야 한다. 배기팬은 각 배기장치의 조작스위치와 연동되어 배기장치의 가동 여부에 따라 풍량을 자동으로 증감시킬 수 있도록 인버터 장치가 부착되어야 한다.

전열교환기의 선정과 효율

전열교환기는 배기량을 외기량의 40% 이상 확보할 수 있는 경우에 배열회수 효과에 따른 경제성을 검토하여 채택 여부를 결정한다. 배열회수에 이용하는 배기는 공조와 난방이 이루어지는 실내의 배기로 하고, 원칙적으로 화장실이나 탕비실, 주방 및 보일러 등의 배기가스는 이용하지 않는다. 급기 측의 면풍속은 회전형일 경우 2.5m/s 전후(2~4m/s), 정지형은 1m/s 전후(0.8~1.6m/s)로 1 선정한다. 배기송풍기는 반드시 전열교환기의 출구 측에 설치하고, 급기 송풍기는 원칙적으로 전열 교환기의 출구 측에 설치한다. 또한, 배기가 급기 측으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 정압차를 적정하게 확보하도록 배기 및 급기 송풍기의 능력을 결정한다. 열교환기 엘리먼트의 막힘을 방지하기 위하여 외기와 배기의 입구 측에 에어필터(조진용)를 설치한다. 중간기에 외기냉방을 하는 공조시스템을 채용하는 경우는 원칙적으로 바이패스 덕트방식(급배 기 덕트 동일)으로 하고, 바이패스 풍량은 급기 또는 배기 풍량의 90% 이상이어 한다. 급기 송풍기와 배기송풍기의 풍량을 제어하는 경우는 대수제어 또는 회전수 제어 등을 한다. 아울러 실외의 건구온도가 2℃ 이하에서는 결로방지를 위한 결로방지장치가 설치되어 작동되어야 한다. 전열교환기의 전열교환효율(n)은 냉방 시 45% 이상, 난방 시에는 70% 이상되어야 한다. 전열교환 효율은 급기 측 엘리먼트 전면풍속과 풍량비에 의해 결정되는데, 급기의 온습도 상태는 외기와 배기의 온습도, 전열교환효율을 근거로 산출할 수 있다. 급기의 온습도 상태는 다음과 같은 계산식으로 구한다.