난방, 환기, 공조

Heating, ventilation, and air conditioning
"HVAC"은 여기로 리디렉션됩니다.이 용어는 또한 고전압 교류 전류를 지칭할 수도 있습니다.
외기 흡입구가 보이는 루프탑 HVAC 유닛
출구 디퓨저 벤트가 있는 환기 덕트.이것들은 건물 전체에 설치되어 공기를 방 안으로 혹은 밖으로 이동시킵니다.중간에는 환기구를 열고 닫는 댐퍼가 있어 공기가 공간으로 더 많이 들어오거나 더 적게 들어갈 수 있습니다.
가정용 HVAC 설비의 제어 회로보드의 오른쪽 상단에 있는 파란색 단자 블록과 연결된 와이어가 온도 조절기로 이어집니다.팬 인클로저는 보드 바로 뒤에 있으며 필터는 상단에서 볼 수 있습니다.안전 인터록 스위치는 왼쪽 하단에 있습니다.가운데 하단에는 콘덴서가 있습니다.

난방, 환기 및 공기 조절(HVAC)[1]은 밀폐된 공간에서 공기의 온도, 습도 및 순도를 조절하기 위해 다양한 기술을 사용하는 것입니다.그 목표는 열 쾌적함과 수용 가능한 실내 공기 질을 제공하는 것입니다.HVAC 시스템 설계는 열역학, 유체 역학 및 열전달 원리에 기초한 기계 공학의 하위 분야입니다."냉장"은 때때로 필드의 약어에 HVAC&R 또는 HVACR로 추가되거나 HACR(HACR 등급 회로 차단기의 명칭과 같이)과 같이 "환기"가 떨어집니다.

HVAC는 단독 가족 주택, 아파트 건물, 호텔, 노인 생활 시설과 같은 주거 구조물의 중요한 부분입니다; 초고층 빌딩과 병원과 같은 중대형 산업 및 사무실 건물; 자동차, 기차, 비행기, 선박 및 잠수함과 같은 차량; 그리고 안전하고 건강한 건물 사기가 있는 해양 환경에서온도와 습도에 따라 조건이 조절되며, 외부에서 유입되는 신선한 공기를 사용합니다.

환기 또는 환기(Ventilating, HVAC에서 "V")는 온도 조절, 산소 보충 및 수분, 냄새, 연기, 열, 먼지, 공기 중 박테리아, 이산화탄소 및 기타 가스의 제거를 포함하는 높은 실내 공기 품질을 제공하기 위해 공간에서 공기를 교환 또는 교체하는 과정입니다.환기는 불쾌한 냄새와 과도한 습기를 제거하고 외부 공기를 유입하며 실내 공기의 순환을 유지하며 실내 공기의 정체를 방지합니다.건물의 환기방법은 기계식/[2]강제식과 자연식으로 구분됩니다.

개요

난방, 환기 및 공기 조절의 세 가지 주요 기능은 특히 합리적인 설치, 운영 및 유지 비용 내에서 열 쾌적성 및 허용 가능한 실내 공기 품질을 제공해야 하는 필요성과 상호 관련이 있습니다.HVAC 시스템은 국내 및 상업 환경에서 모두 사용할 수 있습니다.HVAC 시스템은 환기를 제공하고 공간 간의 압력 관계를 유지할 수 있습니다.실내 공기 [3]분배는 공간으로부터 공기를 전달하고 제거하는 수단으로 알려져 있습니다.

개개의 시스템

참고 항목:HVAC 제어 시스템

현대 건물에서, 이러한 기능들의 설계, 설치 및 제어 시스템들은 하나 이상의 HVAC 시스템에 통합됩니다.아주 작은 건물의 경우, 계약자들은 보통 필요한 용량과 시스템의 종류를 추정한 다음 적절한 냉매와 필요한 다양한 구성요소를 선택하여 시스템을 설계합니다.대형 빌딩의 경우 빌딩 서비스 디자이너, 기계 엔지니어 또는 빌딩 서비스 엔지니어가 HVAC 시스템을 분석, 설계 및 지정합니다.전문 기계 계약 업체와 공급 업체는 시스템을 제작, 설치 및 위탁합니다.일반적으로 모든 규모의 건물에 대해 건축 허가 및 설비 법규 준수 검사가 필요합니다.

지역 네트워크

HVAC가 개별 건물 또는 기타 밀폐 공간(NORAD의 지하 본부와 같은)에서 실행되지만, 관련 장비는 경우에 따라 더 큰 지역 난방(DH) 또는 지역 냉방(DC) 네트워크 또는 결합된 DHC 네트워크의 확장입니다.이러한 경우에는 운영 및 유지보수 측면이 단순화되며 소비되는 에너지와 경우에 따라서는 더 큰 시스템으로 반환되는 에너지에 대한 비용을 청구하기 위해 계량이 필요하게 됩니다.예를 들어, 특정 시간에 한 건물이 냉방용 냉수를 사용하고 있을 수 있으며, 난방용으로 다른 건물이나 DHC 네트워크의 전체 난방 부분(온도를 높이기 위해 에너지가 추가된 경우)[4][5][6]에 사용될 수 있습니다.

대규모 네트워크에 HVAC를 기반으로 하는 것은 태양열,[7][8][9] 겨울의 추위,[10][11] 무료 냉방을 위한 호수나 바닷물의 일부 지역에서의 냉각 잠재력, 계절적 열 에너지 저장 기능과 같은 재생 가능한 에너지원을 활용하기 위해 개별 건물에서는 종종 불가능한 규모의 경제를 제공하는 데 도움이 됩니다.HVAC 시스템에 사용할 수 있는 천연 소스를 활용함으로써 환경에 큰 변화를 가져올 수 있으며 다양한 방법을 사용하는 지식을 확장하는 데 도움이 될 수 있습니다.

역사

참고 항목:에어컨 §이력

HVAC는 Nikolay Lvov, Michael Faraday, Rolla C에 의해 만들어진 발명과 발견을 기반으로 합니다. 카펜터, 윌리스 캐리어, 에드윈 루드, 루벤 트레인, 제임스 줄, 윌리엄 랭킨, 사디 카르노 등이 있습니다.[12]

이 기간 동안의 여러 발명품은 1902년에 Alfred Wolff(Cooper, 2003)가 뉴욕 증권 거래소를 위해 설계한 최초의 쾌적한 공조 시스템의 시작에 앞서 있었고, Willis Carrier는 같은 해에 Sacketts-Wilhems Printing Company에 AC 공정 장치를 장착했습니다.코인 [13]칼리지는 1899년에 HVAC 교육을 제공한 최초의 학교였습니다.

HVAC 시스템의 구성 요소의 발명은 산업 혁명과 함께 이루어졌으며, 현대화, 더 높은 효율성 및 시스템 제어의 새로운 방법이 전세계의 기업과 발명가들에 의해 끊임없이 소개되고 있습니다.

난방

주요 기사:중앙난방
"히터"는 여기로 방향을 바꿉니다.기타 용도는 히터(동음이의)를 참조하십시오.

히터는 건물에 필요한 열(즉, 온기)을 발생시키는 것을 목적으로 하는 기구입니다.중앙 가열을 통해 이 작업을 수행할 수 있습니다.이러한 시스템은 가정의 용광로실, 또는 대형 건물의 기계실과 같은 중앙 위치에서 물, 증기 또는 공기를 가열하기 위한 보일러, 용광로 또는 히트 펌프를 포함합니다.열은 대류, 전도 또는 복사에 의해 전달될 수 있습니다.스페이스 히터는 1인실을 난방하는 데 사용되며, 1인실로만 구성됩니다.

시대

중앙난방기

히터는 고체 연료, 액체 및 가스를 포함한 다양한 유형의 연료를 위해 존재합니다.열원의 또 다른 유형은 전기이며, 일반적으로 고저항 와이어로 구성된 가열 리본입니다(니크롬 참조).이 원리는 베이스보드 히터와 휴대용 히터에도 사용됩니다.전기 히터는 종종 히트 펌프 시스템의 예비 또는 보충 열로 사용됩니다.

히트 펌프는 1950년대에 일본과 [14]미국에서 인기를 얻었습니다.히트 펌프는 환경 공기, 건물의 배기 공기 또는 지면과 같은 다양한 공급원으로부터 열을 추출할 수 있습니다.히트 펌프는 구조물 외부의 열을 내부의 공기로 전달합니다.초기에 히트 펌프 HVAC 시스템은 적당한 기후에서만 사용되었지만, 저온 작동의 개선과 더 효율적인 가정으로 인한 부하 감소로 인해 더 시원한 기후에서 인기가 증가하고 있으며, 실내 냉각을 통해 역으로 작동할 수도 있습니다.

분배

물/증기

가열된 물이나 증기의 경우, 배관은 열을 실내로 운반하는 데 사용됩니다.대부분의 현대식 온수 보일러 난방 시스템에는 펌프인 서큘레이터가 있어 (오래된 중력 공급 시스템과는 반대로) 분배 시스템을 통해 온수를 이동시킵니다.열은 라디에이터, 온수 코일(하이드로-에어) 또는 기타 열교환기를 사용하여 주변 공기로 전달될 수 있습니다.방열기는 벽에 설치하거나 바닥에 설치하여 바닥 열을 발생시킬 수 있습니다.

물을 열전달 매개체로 사용하는 것을 하이드로닉스(hydronics)라고 합니다.가열된 물은 목욕과 세탁을 위한 온수를 공급하기 위해 보조 열교환기를 공급할 수도 있습니다.

항공사

주요 기사:실내공기분포 및 바닥하 공기분포

온풍 시스템은 금속 또는 섬유 유리 덕트를 통해 공급 및 리턴 공기의 덕트 구조 시스템을 통해 가열된 공기를 분배합니다.많은 시스템이 동일한 덕트를 사용하여 증발기 코일에 의해 냉각된 공기를 공기 조화를 위해 분배합니다.공기 공급은 일반적으로 공기 필터를 통해 여과되어 먼지와 꽃가루 [15]입자를 제거합니다.

위험들

실내 난방의 방법으로 고로, 공간 난방기, 보일러를 사용하면 불완전 연소가 발생하여 일산화탄소, 질소산화물, 포름알데히드, 휘발성 유기화합물 및 기타 연소 부산물이 배출될 수 있습니다.불완전 연소는 산소가 부족할 때 발생합니다. 투입물은 각종 오염 물질을 포함하는 연료이며, 배출물은 유해 부산물, 가장 위험할 정도로 일산화탄소로 [16]건강에 심각한 악영향을 미칩니다.

적절한 환기가 없다면 일산화탄소는 1000ppm(0.1%)의 농도에서 치명적일 수 있습니다.그러나 수백 ppm의 일산화탄소 노출은 두통, 피로, 메스꺼움, 구토를 유발합니다.일산화탄소는 혈액 속의 헤모글로빈과 결합하여 카르복시 헤모글로빈을 형성하여 혈액의 산소 운반 능력을 저하시킵니다.일산화탄소 노출과 관련된 주요 건강 문제는 심혈관 및 신경행동 영향입니다.일산화탄소는 동맥경화를 일으킬 수 있고 또한 심장마비를 유발할 수 있습니다.신경학적으로 일산화탄소 노출은 손과 눈의 협응, 경계 및 지속적인 수행을 감소시킵니다.그것은 또한 시간 [17]차별에도 영향을 미칠 수 있습니다.

환기

주요 기사:환기(건축)

환기는 온도를 조절하거나 습기, 냄새, 연기, 열, 먼지, 공기 중의 박테리아 또는 이산화탄소의 조합을 제거하고 산소를 보충하기 위해 공간의 공기를 바꾸거나 교체하는 과정입니다.환기는 건물 실내 공간에 외부 공기를 의도적으로 전달하는 것을 말합니다.그것은 건물에서 허용 가능한 실내 공기의 질을 유지하기 위한 가장 중요한 요소 중 하나입니다.건물의 환기방법은 기계식/[18]강제식과 자연식으로 구분할 수 있습니다.

기계적 또는 강제적

자세한 정보:환기(건축) ① 기계시스템
12층 건물의 HVAC 환기배기장치

기계적 또는 강제 환기는 공기 처리기(AHU)에 의해 제공되며 실내 공기의 질을 조절하는 데 사용됩니다.과도한 습도, 냄새 및 오염 물질은 종종 희석 또는 외부 공기로 교체하여 제어할 수 있습니다.그러나 습한 기후에서는 환기 공기에서 과잉 수분을 제거하기 위해 더 많은 에너지가 필요합니다.

주방과 욕실에는 일반적으로 기계식 배기 장치가 설치되어 있어 냄새와 때로는 습도를 조절할 수 있습니다.이러한 시스템 설계의 요인으로는 유량(팬 속도와 배기구 크기의 함수)과 소음 수준이 있습니다.직접 드라이브 팬은 많은 응용 프로그램에서 사용할 수 있으며 유지 보수 요구를 줄일 수 있습니다.

여름철에는 실내에서 천장 팬과 테이블/바닥 팬이 공기를 순환시켜 사용자의 피부에 땀의 증발을 증가시켜 체감온도를 낮춥니다.고온의 공기가 상승하기 때문에, 겨울철에는 따뜻한 성층 공기를 천장에서 바닥으로 순환시켜 실내를 더 따뜻하게 유지하기 위해 천장 팬을 사용할 수 있습니다.

수동적인

주요기사 : 수동환기
학교 교실에 적용되는 충동에 의한 강하 시스템의 환기 또는 '전열' 원리 (1899)

자연환기는 건물을 선풍기나 다른 기계장치를 사용하지 않고 외부 공기로 환기하는 것입니다.공간이 협소하고 아키텍처가 허용하는 경우 작동 가능한 창, 루버 또는 트리클 이벤트를 통해 사용할 수 있습니다.ASHRAE는 자연환기를 열린 창문, 문, 그릴 및 기타 계획된 건물 외피 관통부를 통한 공기의 흐름과 자연 및/[2]또는 인위적으로 생성된 압력차에 의해 구동되는 것으로 정의했습니다.

보다 복잡한 구조에서는 따뜻한 공기가 상승하여 높은 건물 개구부를 외부로 유출할 수 있으며(스택 효과), 낮은 건물 개구부로 시원한 외부 공기가 유입될 수 있습니다.자연 환기 시스템은 에너지를 거의 사용하지 않지만 쾌적함을 보장하기 위해 주의를 기울여야 합니다.따뜻하거나 습한 기후에서는 자연 환기만으로 열 쾌적성을 유지할 수 없습니다.에어컨 시스템은 백업 또는 보충용으로 사용됩니다.공기측 이코노마이저는 또한 외부 공기를 사용하여 공간을 조절하지만, 팬, 덕트, 댐퍼 및 제어 시스템을 사용하여 적절한 경우에 시원한 실외 공기를 도입하고 분배합니다.

자연 환기의 중요한 구성 요소는 공기 변화율 또는 시간당 공기 변화입니다: 시간당 환기 속도를 공간의 부피로 나눈 것입니다.예를 들어, 시간당 6회의 공기 변화는 공간의 부피와 같은 새로운 공기의 양이 10분마다 추가된다는 것을 의미합니다.인간의 편안함을 위해, 창고에는 단 2개의 공기가 있을 수 있지만, 시간당 최소 4개의 공기 변화가 일반적입니다.공기 변화율이 너무 높으면 시간당 수천 개의 변화가 있는 풍동과 마찬가지로 불편할 수 있습니다.가장 높은 공기 변화율은 붐비는 공간, 바, 나이트 클럽, 상업용 주방의 경우 [19]시간당 30에서 50 정도의 공기 변화율입니다.

객실 압력은 객실 외부에 대해 양수 또는 음수일 수 있습니다.양압은 공급되는 공기가 배출되는 공기보다 많을 때 발생하며, 외부 [20]오염물의 침투를 줄이는 것이 일반적입니다.

공기중 질병

자연환기는 결핵, 감기, 인플루엔자, 뇌수막염 또는 COVID-19와 같은 공기 중 질병의 확산을 감소시키는 주요 요인입니다.문을 열고 창문을 여는 것은 자연 환기를 최대화하는 좋은 방법이며, 이는 비용이 많이 들고 유지보수가 필요한 기계 시스템보다 공기 중 전염의 위험을 훨씬 낮출 수 있습니다.높은 천장과 큰 창문을 가진 구식 임상 구역은 최고의 보호를 제공합니다.자연 환기는 비용이 거의 들지 않고 유지 보수가 없으며, 특히 TB 및 기관 TB 전송 부담이 가장 큰 제한된 자원 환경과 열대 기후에 적합합니다.호흡기 격리가 어렵고 기후가 허용되는 환경에서는 창문과 문을 열어 공기 중 전염의 위험을 줄여야 합니다.자연환기는 유지보수가 거의 필요하지 않고 [22]가격도 저렴합니다.

에어컨

주요 기사:에어컨

에어컨 시스템 또는 독립형 에어컨은 건물 전체 또는 일부에 대해 냉방 및/또는 습도 제어를 제공합니다.에어컨이 설치된 건물은 종종 밀폐된 창문을 가지고 있는데, 이는 열린 창문이 실내 공기 상태를 일정하게 유지하기 위한 시스템에 불리하게 작용하기 때문입니다.외부에서는 일반적으로 환기구를 통해 공간 리턴 공기와 혼합하기 위해 혼합 공기 챔버로 신선한 공기가 시스템으로 유입됩니다.그런 다음 혼합 공기는 공기가 냉각될 실내 또는 실외 열교환기 부분으로 들어간 다음 공간으로 안내되어 양의 공기 압력을 생성합니다.신선한 공기로 구성된 리턴 공기 비율은 일반적으로 이 환기구의 개구를 조정함으로써 조작할 수 있습니다.일반적인 신선 공기 흡입량은 전체 공급 [citation needed]공기의 약 10%입니다.

에어컨과 냉동은 열 제거를 통해 제공됩니다.열은 복사, 대류 또는 전도를 통해 제거될 수 있습니다.열전달 매체는 물, 공기, 얼음 등의 냉동 시스템이며, 화학 물질은 냉매라고 합니다.냉매는 압축기를 사용하여 열역학적 냉동 사이클을 구동하는 히트 펌프 시스템 또는 펌프를 사용하여 냉각된 냉매(일반적으로 물 또는 글리콜 혼합물)를 순환시키는 자유 냉각 시스템에서 사용됩니다.

에어컨 마력이 냉각되는 부분에 충분해야 합니다.전력이 부족한 에어컨 시스템은 전력 낭비와 비효율적인 사용으로 이어질 것입니다.설치된 에어컨에는 충분한 마력이 필요합니다.

냉동사이클

주요 기사:히트펌프 및 냉동사이클
냉동사이클의 간단한 양식화도: 1) 응축코일, 2) 팽창밸브, 3) 증발코일, 4) 압축기

냉동 사이클은 압축기, 응축기, 계량기, 증발기 등 4가지 필수 냉각 요소를 사용합니다.

  • 컴프레서 입구에서 시스템 내부의 냉매는 저압, 저온, 가스 상태입니다.컴프레서는 냉매 가스를 고압 및 온도까지 펌핑합니다.
  • 그로부터 열교환기(때로는 콘덴싱 코일 또는 콘덴서라고도 함)로 들어가 외부로 열을 빼앗기고 냉각되며 액체 상태로 응축됩니다.
  • 팽창 밸브(미터링 장치라고도 함)는 냉매액이 적절한 속도로 흐르도록 조절합니다.
  • 액체 냉매는 증발이 허용되는 다른 열교환기로 되돌아갑니다. 따라서 열교환기는 흔히 증발 코일 또는 증발기라고 불립니다.액체 냉매가 증발하면서 내부 공기로부터 열을 흡수하고 컴프레서로 되돌아가 사이클을 반복합니다.이 과정에서 실내에서 열이 흡수돼 실외로 전달돼 건물의 냉방이 이뤄집니다.

가변적인 기후에서 시스템은 겨울에는 난방에서 여름에는 냉방으로 전환되는 후진 밸브를 포함할 수 있습니다.냉매의 흐름을 반대로 하여 히트펌프 냉동사이클을 냉각에서 가열로 또는 반대로 바꿉니다.이를 통해 동일한 방법으로 동일한 하드웨어를 사용하여 단일 장비로 설비를 가열하고 냉각할 수 있습니다.

프리쿨링

주요 기사:프리쿨링

무료 냉방 시스템은 매우 높은 효율을 가질 수 있으며, 겨울의 추위를 여름 냉방에 사용할 수 있도록 계절별 열 에너지 저장과 결합되기도 합니다.일반적인 저장 매체는 소구경 열교환기가 장착된 보어홀 클러스터를 통해 접근하는 심층 대수층 또는 천연 지하 암석 덩어리입니다.일부 소규모 스토리지 시스템은 하이브리드 시스템으로, 냉각기 초기에는 무료 냉각을 사용하고 나중에는 히트 펌프를 사용하여 스토리지에서 나오는 순환을 냉각합니다.히트 펌프가 추가된 이유는 시스템이 냉각 모드일 때(충전과 달리) 저장 장치가 히트 싱크 역할을 하여 냉각 기간 동안 온도가 점차 상승하기 때문입니다.

일부 시스템에는 "이코노마이저 모드"가 포함되어 있는데, 이 모드를 "자유 냉각 모드"라고 부르기도 합니다.절약 시 컨트롤 시스템은 외부 공기 댐퍼를 완전히 또는 부분적으로 열고 리턴 공기 댐퍼를 완전히 또는 부분적으로 닫습니다.그러면 외부 공기가 시스템으로 공급됩니다.외부 공기가 요구되는 냉각 공기보다 냉각되면 냉각의 기계적 공급(일반적으로 냉각된 물 또는 직접 팽창 "DX" 장치)을 사용하지 않고도 수요를 충족할 수 있으므로 에너지를 절약할 수 있습니다.제어 시스템은 외부 공기 대 리턴 공기의 온도를 비교하거나 습도가 더 문제가 되는 기후에서 자주 수행되는 것처럼 공기의 엔탈피를 비교할 수 있습니다.두 경우 모두 시스템이 이코노마이저 모드로 전환하려면 외부 공기의 에너지가 리턴 공기보다 낮아야 합니다.

패키지 분할 시스템

실외 응축기/증발기 유닛이 결합된 중앙의 "올 에어" 공조 시스템(또는 패키지 시스템)은 종종 북미 거주지, 사무실 및 공공 건물에 설치되지만,[23] 필요한 부피가 큰 공기 덕트 때문에 개조(이를 수용하도록 설계되지 않은 건물에 설치)가 어렵습니다.(이러한 상황에서는 미니스플릿 덕트리스 시스템이 사용됩니다.)북미 이외의 지역에서는 경기장, 극장 또는 전시장과 같은 대규모 실내 공간을 포함하는 제한된 용도에서만 패키지 시스템이 사용됩니다.

패키지형 시스템의 대안은 분리형 시스템에서 별도의 실내 및 실외 코일을 사용하는 것입니다.분할 시스템은 북미를 제외한 전 세계적으로 선호되고 널리 사용됩니다.북미에서 분할 시스템은 주거용 애플리케이션에서 가장 많이 볼 수 있지만, 소규모 상업용 건물에서 인기를 얻고 있습니다.분할 시스템은 덕트 작업이 불가능하거나 공간 조정 효율이 가장 [24]중요한 경우에 사용됩니다.덕트가 없는 공조 시스템의 장점으로는 설치가 용이하고, 덕트 작업이 없으며, 구역 조정 기능이 뛰어나며, 제어의 유연성이 있으며,[25] 조용한 작동이 가능합니다.공간 조정에서 덕트 손실은 에너지 [26]소비의 30%를 차지할 수 있습니다.미니스플릿을 사용하면 덕트와 관련된 손실이 없기 때문에 공간 조정 시 에너지를 절감할 수 있습니다.

스플릿 시스템에서는 실외기에서 직접 공기를 흡입하는 대신 실내기와 실외기 사이의 냉매 배관을 이용하여 증발기 코일을 원격 응축기에 연결합니다.지향성 환기구가 있는 실내 장치는 벽에 장착되거나 천장에 매달려 있거나 천장에 장착됩니다.다른 실내기는 실내기에서 환기구 또는 실내 주변의 디퓨저로 공기를 처리할 수 있도록 천장 공동 내부에 장착됩니다.

분할 시스템은 일반적으로 패키지 시스템보다 더 효율적이며 설치 공간도 더 작습니다.반면, 패키지 시스템은 팬 모터가 외부에 위치하기 때문에 분할 시스템에 비해 실내 소음 수준이 다소 낮은 경향이 있습니다.

제습

공기 조화 시스템의 제습(공기 건조)은 증발기에 의해 제공됩니다.증발기는 이슬점 이하의 온도에서 작동하기 때문에 공기 중의 수분이 증발기 코일 튜브에 응결됩니다.이 수분은 증발기 바닥에서 팬으로 모아지고 중앙 배수로 또는 외부의 지면으로 배관을 통해 제거됩니다.

제습기는 실내나 건물의 습도를 조절하는 에어컨과 같은 장치입니다.온도가 낮기 때문에 상대습도가 높은 지하실(그리고 습기가 많은 바닥과 벽의 경향)에 사용되는 경우가 많습니다.식품 소매점에서 대형 개방형 냉장 보관함은 내부 공기를 제습하는 데 매우 효과적입니다.반대로 가습기는 건물의 습도를 높입니다.

환기 공기를 제습하는 HVAC 구성 요소는 실외 공기가 거의 모든 [27]건물의 연간 습도 부하의 대부분을 구성하기 때문에 주의를 기울여야 합니다.

가습

주요 기사:가습기

유지

모든 현대식 에어컨 시스템, 심지어 작은 창문 패키지 장치에도 내부 공기 필터가 장착되어 있습니다.이것들은 일반적으로 가벼운 거즈와 같은 재질이며, 조건에 따라 교체하거나 세척해야 합니다.예를 들어, 먼지가 많은 환경에 있는 건물이나 털이 많은 애완동물이 있는 집은 이러한 먼지 부하가 없는 건물보다 필터를 더 자주 교체해야 합니다.필요에 따라 이러한 필터를 교체하지 않으면 열 교환율이 낮아져 에너지 낭비, 장비 수명 단축 및 에너지 비용 증가의 원인이 됩니다. 공기 흐름이 낮으면 아이스 오버 증발기 코일이 발생하여 공기 흐름이 완전히 중단될 수 있습니다.또한 필터가 매우 더러우거나 플러그에 꽂혀 있으면 난방 주기 동안 과열이 발생하여 시스템이 손상되거나 화재가 발생할 수 있습니다.

공기조화기는 실내 코일과 실외 코일 사이에서 열을 이동시키기 때문에 둘 다 청결을 유지해야 합니다.이는 증발기 코일에서 에어 필터를 교체하는 것 외에 콘덴서 코일을 정기적으로 청소할 필요가 있음을 의미합니다.콘덴서 코일은 컴프레서를 구동하는 전기 모터에서 발생하는 실내 열(증발기에서 픽업한 열)과 모두를 배출하는 역할을 하기 때문에 콘덴서를 청결하게 유지하지 못하면 컴프레서에 손상을 입힐 수 있습니다.

에너지효율

HVAC는 건물 부문이 세계 [28]에너지의 가장 많은 부분을 소비하기 때문에 건물의 에너지 효율을 촉진하는 데 상당한 역할을 합니다.1980년대부터 HVAC 장비 제조업체들은 제조하는 시스템을 보다 효율적으로 만들기 위해 노력해 왔습니다.이는 원래 에너지 비용 상승에 의해 주도되었으며, 최근에는 환경 문제에 대한 인식이 증가함에 따라 주도되고 있습니다.또한 HVAC 시스템 효율을 개선하면 탑승자의 건강과 [29]생산성을 향상시킬 수 있습니다.미국에서는 EPA가 수년간 더 엄격한 규제를 가해왔습니다.HVAC 시스템을 보다 효율적으로 만들기 위한 몇 가지 방법이 있습니다.

난방에너지

과거에는 난방이 건물 난방에 더 효율적이었고 미국에서는 표준이었습니다.오늘날 강제 공기 시스템은 에어컨을 위해 두 배로 증가할 수 있고 더 인기가 있습니다.

현재 교회, 학교, 그리고 고급 주거지에서 널리 사용되고 있는 강제 공기 시스템의 몇몇 이점들입니다.

  • 에어컨 효과 개선
  • 최대 15~20%의 에너지 절감 효과
  • 이븐컨디셔닝[citation needed]

단점은 기존 HVAC 시스템보다 약간 높을 수 있는 설치 비용입니다.

중앙 난방 시스템에서는 구역 난방을 도입하여 에너지 효율을 더욱 향상시킬 수 있습니다.이를 통해 중앙 난방 시스템과 유사하게 보다 세분화된 열 적용이 가능합니다.구역은 다중 온도 조절기에 의해 제어됩니다.온수 난방 시스템에서는 서모스탯이 구역 밸브를 제어하고 강제 공기 시스템에서는 환기구 내부의 구역 댐퍼를 제어하여 공기 흐름을 선택적으로 차단합니다.이 경우 제어 시스템은 적절한 온도를 유지하는 데 매우 중요합니다.

예측은 각 시간 단위로 건물에 공급해야 할 난방 에너지 수요를 계산하여 건물 난방을 제어하는 또 다른 방법입니다.

접지원 히트펌프

주요 기사:지열히트펌프

지열 히트펌프는 일반 히트펌프와 비슷하지만 외부 공기로 열을 전달하거나 외부 공기로부터 열을 전달하는 대신 지구의 안정적이고 고른 온도에 의존하여 난방과 공기 조절을 제공합니다.많은 지역에서 계절별 기온이 극단적으로 상승하기 때문에 건물을 난방하거나 냉방하는 대용량 냉난방 장비가 필요합니다.예를 들어 1913년 몬태나 주의 -57 °C(-70 °F) 저온의 건물을 난방하거나 미국에서 기록된 가장 높은 온도인 캘리포니아 데스 밸리의 -57 °C(134 °F)에서 건물을 냉방하는 데 사용되는 기존의 히트 펌프 시스템은 내기 온도와 외기 온도의 극심한 차이로 인해 많은 양의 에너지가 필요합니다.그러나 지표면에서 1미터 아래에 있는 땅은 비교적 일정한 온도를 유지합니다.가열 또는 냉각 시스템의 용량은 종종 비교적 적당한 온도의 지구를 제공하는 큰 공급원을 사용하여 크게 감소할 수 있습니다.지상 온도는 위도에 따라 다르지만 지하 1.8미터(6피트)에서는 일반적으로 7~24°C(45~75°F) 범위에 불과합니다.

태양열 공조장치

주요 기사:태양열 공조장치

태양광 태양 전지판은 잠재적으로 에어컨의 운영 비용을 줄일 수 있는 새로운 방법을 제공합니다.전통적인 에어컨은 교류를 사용하여 작동하므로, 이러한 장치와 호환되기 위해서는 직류 태양광 발전을 반전시켜야 합니다.새로운 가변 속도 DC-모터 장치는 이러한 변환이 불필요하고, 모터가 공급된 태양 전력의 변화와 관련된 전압 변동(예: 구름 커버로 인한)에 관대하기 때문에 태양 전력을 보다 쉽게 구동할 수 있습니다.

환기 에너지 회수

에너지 회수 시스템은 종종 열 회수 환기 시스템 또는 에너지 회수 환기 시스템을 사용하는데, 이 시스템은 배기된 공기로부터 현열 또는 잠열을 회수하기 위해 열 교환기 또는 엔탈피 휠(entalpy wheel)을 사용합니다.이것은 가정 내부의 퀴퀴한 공기로부터 외부로부터 유입되는 신선한 공기로 에너지를 전달함으로써 이루어집니다.

공조에너지

증기 압축 냉동 사이클의 성능은 [30]열역학에 의해 제한됩니다.이러한 공조 및 히트 펌프 장치는 열을 한 형태에서 다른 형태로 변환하는 것이 아니라 이동시키기 때문에 열 효율은 이러한 장치의 성능을 적절하게 설명하지 못합니다.COP(Coefficient of Performance)는 성능을 측정하지만 이 무차원 측정은 채택되지 않았습니다.대신, 에너지 효율 비율(EER)은 전통적으로 많은 HVAC 시스템의 성능을 특성화하는 데 사용되었습니다.EER은 35°C(95°F)의 실외 온도를 기준으로 하는 에너지 효율 비율입니다.일반적인 냉방 계절에 대한 공기 조절 장비의 성능을 보다 정확하게 설명하기 위해 EER의 변형 버전인 계절 에너지 효율 비율(SEER) 또는 유럽의 ESEER이 사용됩니다.SEER 등급은 일정한 35°C(95°F) 실외 온도 대신 계절별 온도 평균을 기반으로 합니다.현재 업계 최소 SEER 등급은 14 SEER입니다.엔지니어들은 기존 하드웨어의 효율성이 개선될 수 있는 부분을 지적했습니다.예를 들어, 공기를 이동시키는 데 사용되는 팬 블레이드는 일반적으로 경제적인 제조 방법인 판금으로 스탬프를 찍지만, 결과적으로 공기역학적으로 효율적이지 않습니다.잘 설계된 블레이드는 공기를 이동시키는 데 필요한 전력을 3분의 [31]1로 줄일 수 있습니다.

수요조절 주방 환기장치

주요 기사:환기 요구량 조절

DCKV(demand-controlled kitchen ventilation)는 상업용 주방에서 실제 조리 부하에 대응하여 주방 배기량을 조절하고 공기를 공급하는 건물 제어 방법입니다.전통적인 상업용 주방 환기 시스템은 조리 활동의 부피와 DCKV 기술 변화에 관계없이 100% 팬 속도로 작동하여 상당한 팬 에너지와 조절된 공기를 절약할 수 있습니다.스마트 센싱 기술을 적용하여 배기 팬과 공급 팬을 모두 제어하여 모터 에너지 절감, 메이크업 공기 냉난방 에너지 절감, 안전성 향상 및 주변 주방 소음 [32]수준 감소를 위한 친화성 법칙을 활용할 수 있습니다.

공기여과 및 청소

주요 기사:에어필터
공기를 가열, 냉각 및 여과하기 위해 사용되는 공기 취급 장치

공기 청정 및 여과는 공기 중의 입자, 오염 물질, 증기 및 가스를 제거합니다.그리고 나서 여과되고 세척된 공기는 난방, 환기, 그리고 공기 조절에 사용됩니다.건물 [33]환경을 보호할 때는 공기청정과 여과를 고려해야 합니다.

공기 청정기(CADR)는 공기 청정기가 실내나 공간에 공급하는 공기의 양입니다.CADR을 결정할 때, 공간의 공기 흐름량이 고려됩니다.예를 들어, 분당 유량이 30 입방 미터(1,000 커브)이고 효율이 50%인 공기 청정기의 CADR은 분당 15 입방 미터(500 커브)입니다.CADR과 함께, 우리 실내 환경에서 공기와 관련하여 여과 성능은 매우 중요합니다.이는 입자 또는 섬유의 크기, 필터 패킹 밀도 및 깊이, 공기 흐름 [33]속도에 따라 달라집니다.

산업 및 표준

HVAC 산업은 운영 및 유지보수, 시스템 설계 및 구축, 장비 제조 및 판매, 교육 및 연구 등의 역할을 하는 세계적인 기업입니다.HVAC 산업은 역사적으로 HVAC 장비 제조업체에 의해 규제되었지만, HARDI(Heating, Air-Condition and Refragement Distributors International), ASHRAE, SMACNA, ACCA(Air-Conditioning Contractors of America), Uniform Mechanical Code, International Mechanical Code 및 AMCA와 같은 규제 및 표준 조직은e는 산업을 지원하고 높은 표준과 성취를 장려하기 위해 설립되었습니다. (옴니버스 기관으로서의 UL은 HVAC 산업에 특정되지 않습니다.)

냉방 및 난방에 대한 추정을 수행하는 출발점은 외부 기후 및 내부 지정 조건에 따라 달라집니다.그러나 열부하 계산을 시작하기 전에 가압이 중요한 고려사항이기 때문에 각 영역에 대한 신선한 공기 요구사항을 상세히 찾는 것이 필요합니다.

국제

ISO 16813:2006은 ISO 건물 환경 [34]표준 중 하나입니다.그것은 건물 환경 설계의 일반 원칙을 정합니다.입주자에게 건강한 실내환경을 제공하고, 미래세대를 위한 환경보호 및 지속가능성을 위한 환경설계에 관련된 여러 당사자들 간의 협력을 촉진해야 할 필요성을 고려한 것입니다.ISO16813은 신축 및 기존 [35]건물의 개조에 적용됩니다.

건물 환경 설계 표준의 [35]목적은 다음과 같습니다.

  • 설계 프로세스 초기 단계부터 건물 및 발전소 수명주기를 설계 프로세스 초기부터 소유 및 운영 비용과 함께 고려하여 지속가능성 문제와 관련된 제약 조건을 제공합니다.
  • 설계 프로세스의 모든 단계에서 실내 공기 품질, 열 쾌적성, 음향 쾌적성, 시각적 쾌적성, 에너지 효율성 및 HVAC 시스템 제어에 대한 합리적인 기준으로 제안된 설계를 평가합니다.
  • 설계 프로세스 전반에 걸쳐 설계에 대한 결정과 평가를 반복합니다.

미국

라이센싱

주요 기사:섹션 608 EPA 인증

미국에서 연방 면허는 일반적으로 EPA 인증을 받은 기관에서 처리합니다(HVAC 장치 설치 및 서비스).

미국의 많은 주들은 보일러 작동에 대한 허가를 가지고 있습니다.이 중 일부는 다음과 같이 나열됩니다.

  • 아칸소 주
  • 조지아
  • 미시간 주
  • 미네소타 주
  • 몬태나 주
  • 뉴저지 주
  • 노스다코타 주
  • 오하이오 주
  • 오클라호마 주
  • 오리건 주

마지막으로, 일부 미국 도시들은 HVAC 전문가들에게 적용되는 추가적인 노동법을 가지고 있을지도 모릅니다.

소사이어티

참고 항목:미국난방냉장공조학회
참고 항목:공조냉장연구소

많은 HVAC 엔지니어들은 미국 난방, 냉장, 공조 기술자 협회(ASHRAE)의 회원입니다.ASHRAE는 정기적으로 두 개의 연례 기술 위원회를 구성하고 HVAC 설계에 대한 공인 표준을 발표하며, 이 표준은 [46]4년마다 업데이트됩니다.

냉동 신기술에 대한 정기적인 정보를 제공하고 관련 표준과 코드를 발표하는 AHRI도 인기 있는 학회입니다.

코드

그러나 UMC 및 IMC와 같은 코드에는 설치 요구사항에 대한 많은 세부사항이 포함되어 있습니다.기타 유용한 참고 자료로는 SMACNA, ACGIH 및 기술무역 저널의 항목이 있습니다.

미국의 설계 표준은 통일 기계법 또는 국제 기계법으로 제정되어 있습니다.특정 주, 카운티 또는 시에서는 다양한 입법 과정을 통해 이 중 하나의 코드를 채택하고 수정할 수 있습니다.이러한 코드는 3년 코드 개발 주기에 따라 IAPMO(International Association of Pipuling and Mechanical Officials) 또는 ICC(International Code Council)에 의해 각각 업데이트되고 게시됩니다.일반적으로, 지역 건축 허가 부서는 사유 재산과 특정 공공 재산에 대한 이러한 기준의 집행을 담당합니다.

테크니션스

HVAC 기술자
직종.
직종
직업
액티비티 섹터
시공
묘사
교육필요
견습생
관련직무
목수, 전기기사, 배관공, 용접공

HVAC 기술자는 난방, 환기, 공조, 그리고 냉동을 전문으로 하는 무역업자입니다.미국의 HVAC 기술자들은 대부분이 관련 학위를 취득하는 정식 훈련 기관을 통해 훈련을 받을 수 있습니다.HVAC 기술자 교육에는 강의실 강의와 실습 과제가 포함되며, 최근 졸업생이 [47]일시적으로 전문 HVAC 기술자와 함께 근무하는 견습 과정이 뒤따를 수 있습니다.교육을 받은 HVAC 기술자는 에어컨, 히트 펌프, 가스 가열 및 상업용 냉동 분야에서도 자격을 취득할 수 있습니다.

영국

건축 서비스 엔지니어 협회(Chartered Institute of Building Services Engineers)는 건축물이 작동할 수 있도록 하는 필수 서비스(시스템 아키텍처)를 담당하는 기관입니다.여기에는 전기 기술, 난방, 환기, 공조, 냉동 및 배관 산업이 포함됩니다.건축 서비스 엔지니어로서 교육을 받기 위해서는 측정, 계획 및 이론에서 중요한 수학 및 과학 분야의 GCSE (A-C) / 표준 등급 (1-3)이 필요합니다.고용주들은 종종 건물 환경 공학, 전기 공학 또는 기계 공학과 같은 공학 분야의 학위를 원하고 있습니다.CIBSE의 정회원이 되기 위해서 그리고 영국 엔지니어링 위원회에 의해 공인 엔지니어로 등록되기 위해서, 엔지니어들은 또한 우등 학위와 관련된 공학 [citation needed]분야의 석사 학위를 취득해야 합니다.CIBSE는 영국 시장 및 아일랜드 공화국, 호주, 뉴질랜드 및 홍콩과 관련된 HVAC 설계에 대한 여러 가이드를 발표합니다.이러한 가이드는 다양한 권장 설계 기준 및 표준을 포함하고 있으며, 이 중 일부는 영국 건축 규정에 인용되어 있으므로 주요 건축 서비스 공사에 대한 입법적 요건을 형성하고 있습니다.주요 가이드는 다음과 같습니다.

  • 가이드 A: 환경디자인
  • 가이드 B: 난방, 환기, 공조 및 냉동
  • 가이드 C: 참조 데이터
  • 건축물의 교통체계에 관한 연구
  • 가이드 E: 소방안전공학
  • 건축물의 에너지효율에 관한 연구
  • 가이드 G: 공중보건공학
  • 안내서 H: 건물 제어 시스템
  • 가이드 J: 날씨, 태양, 조도 데이터
  • 가이드 K: 건물의 전기
  • 가이드 L: 지속가능성
  • 가이드 M: 유지보수 엔지니어링 및 관리

건설 부문 내에서, 가스, 전기, 수도, 난방 및 조명과 같은 필수 서비스의 설치 및 유지 관리를 설계하고 감독하는 것은 건물 서비스 엔지니어의 일입니다.이 모든 것들은 건물들을 편안하고 살기에 건강한 장소들로 만들고 일하는데 도움을 줍니다.Building Services는 51,000개 이상의 사업체를 보유하고 있으며 고용 인원이 GDP의 2-3%를 차지하는 부문의 일부입니다.

호주.

AMCA(Australia Air Conditioning and Mechanical Contractors Association of Australia), AIRAH(Australian Institute of Refraction, Air Conditioning and Heating), Australian Refraction Mechanical Association 및 CIBSE가 책임집니다.

아시아

아시아 건축 온도 조절은 유럽 방식과 우선순위가 다릅니다.예를 들어, 아시아의 난방은 전통적으로 바닥과 같은 물체나 코타츠 테이블과 같은 가구의 온도를 유지하고 사람들을 직접 따뜻하게 하는 것에 초점을 맞추고 있는데, 서양의 초점과는 달리 현대에는 공기 시스템을 설계하는 것에 초점을 맞추고 있습니다.

필리핀

필리핀 환기, 공기 조절 및 냉장 기술자 협회(PSVARE)와 필리핀 기계 기술자 협회(PSME)는 필리핀의 HVAC/MVAC(MVAC는 "기계적 환기 및 공기 조절"을 의미함)의 코드와 표준을 관리합니다.

인디아

인도의 HVAC 산업을 촉진하기 위해 인도 난방, 냉장 및 공조 기술자 협회(ISHRAE)가 설립되었습니다.IshRAE는 ASHRAE의 관계사입니다. IshRAE는 1981년 뉴델리에서[48] 설립되었으며 1989년 방갈로르에서 지부가 설립되었습니다.1989년과 1993년 사이에,[citation needed] ISHRAE 지부는 인도의 모든 주요 도시에 형성되었습니다.

참고 항목

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추가열람

외부 링크