지난 글에서 냉방장치의 원리를 알아보았다. 요약하면 기체 냉매가 압축기에서 압축되어 응축기(실외기)에서 액체냉매가 되면서 실외로 열을 내보낸다. 액체냉매는 팽창밸브로 가서 분사되고 증발기(실내기)에서 액체냉매가 기체냉매로 기화되면서 주위의 열을 빼앗고 팬으로 실내로 불어넣어주어 시원하게 되고, 더워진 관속의 기체 냉매는 다시 압축기로 들어간다.

냉방장치를 역순으로 하면 난방장치가 되는데 냉난방을 자유롭게 가능하게 하는 것이 입구2개 출구 2개인 사방밸브 즉 구멍이 4개인 밸브이다.(4 Way-Valve)

냉방기 단독이든 냉난방기이든 환기장치와 결합되지 않으면 실내공기만을 냉난방하게 되고, 실내생활을 하면서 이산화탄소나 미세먼지가 증가할 경우에 어쩔 수 없이 창문을 열고 환기를 하게 된다.

대형 건물의 경우 중앙집중식으로 냉난방을 하는데 여기는 환기장치가 붙어 있다. 중앙집중식에서 냉난방한 공기를 실내 천장에 달린 동그랗고 납작한 공모양의 디퓨즈 (환기구 입배출구)를 통해서 공급한다. 그래서 대형건물의 경우에는 상대적으로 쾌적한 공기를 느낄 수 있는 것이다. 환기가 되는 냉난방기의 핵심은 열교환장치이다. 여기에 대해서는 다음에 알아보자.

대형 건물의 냉난방장치는 통상 공조기라고 부른다. 공조기라고 하면 통상 냉방장치만 생각하게 된다. 차이나에서는 실제 냉방장치만 달린 에어컨을 “콩탸오” (공조空调)라고 부른다. 공조기는 공기조화기의 준말이다. 일정한 공간을 인간이 활동하기에 알맞은 온도·습도·기류(氣流) 분포로 조절하고, 동시에 공기 속의 먼지 등을 제거한다. 통상 여름철에는 외기(外氣)와 기온차가 5~6℃ 정도이고, 실내온도 25~29℃, 습도 60~70%, 겨울철에는 실내온도 18~21℃, 습도 55~70% 정도가 좋다고 한다.

대형건물 공조기의 기본 구조는 가정용과 동일한다. 밀봉된 철제용기 속에 전동기와 압축기를 연결시키고, 전동기로 압축기를 회전시켜 냉매를 압축한다. 압축기에는 왕복운동식과 로터리(rotary)식이 있다.

응축기는 구리 파이프 표면에 알루미늄 핀(pin)을 장치한 것으로, 냉매가 가진 열을 공기 속으로 발산시켜 냉각 액화하는 작용을 한다. 캐필레리튜브(모세관)는 응축기에서 나오는 고압의 액상(液狀)냉매를 압력을 낮추어 다음 증발기에서 증발하도록 하는 장치이며, 안지름 1mm 정도인 가는 구리 파이프이다.

증발기의 구조는 응축기와 거의 같으며, 압축된 냉매는 여기서 증발하여 주위에서 열을 빼앗는다. 따라서 증발기 표면에 접촉한 공기의 온도는 내려가고, 공기 속의 수분은 증발기의 표면에 물방울이 되어 제거된다. 에어컨 옆에 물받이 통을 둔 것을 종종 볼 수 있다.

송풍기(팬)은 능률적으로 열교환을 하기 위해 강제적으로 공기를 보내는 것이다.

공조기의 형식에는 대형 건물에 사용되는, 주요 장치를 중앙에 놓고 그 곳에서 덕트(duct)로 각 실내의 냉 ·난방을 하는 중앙집중식이 있다.

그리고 가정·사무실 등에서 사용되는 소형의 유닛식이 있다.

유닛식은 설치방법에 따라 두 가지 형식으로 나눈다.

공조기의 본체가 일체로 되어 있으며, 창·벽에 장치하고, 캐비닛의 후부를 실외로 내어 응축기를 외기에 의해 냉각하는 윈도형(창문형)과,

실내쪽에 증발기와 송풍기를 넣은 쿨링유닛을 놓고 실외쪽에 압축기와 송풍기를 넣은 유닛('실외기'라 한다)을 놓아 이 사이를 냉매를 보내는 파이프로 연결하여 사용하는 스플릿형(분리형) 이 있다.

또 사무실과 같은 마룻바닥에 설치하는 대형공조기로는 응축기에 의한 열의 발산에 냉각수를 사용하는 패키지형 등이 있다.

아파트, 상가빌딩, 사무용 빌딩 등과 같이 집적도가 높은 건물의 냉난방시스템은 중앙 집중식 냉난방시스템에서 개별 냉난방시스템으로 점차 변화하고 있다.

개별 냉난방시스템의 경우 개별 독립적으로 작동하는 실외기가 요구된다. 그런데 건물의 집적도가 높아짐에 따라서 건물과 건물사이 옥상 등에 실외기들이 밀접되게 설치되면서 공기오염, 공조기의 효율 저하 등이 문제가 되고 있다.

(위는 김정환, (주)칸시스템이 등록했다가 소멸한 특허 ‘공조기 및 공조기의 실외기’ 설명을 참조하여 요약했다.)