FCU(팬코일유닛) 작동, 배관, 제어, 결선(복합밸브, 열량계, 2WAY밸브)

 안녕하세요. 일시블맨입니다. 이번 시간에는 지역난방 건축물에서 많이 이용되는 냉난방 시스템인 FCU(팬코일유닛)에 대해 알아보려고 합니다. FCU가 무엇인지 뿐만 아니라, FCU에는 어떤 배관이 연결되고, 그 배관에는 어떤 밸브들이 설치되는지, 어떤 방식으로 제어되며, 어떻게 온도를 조절하게 되는지 대해서 상세히 알아보도록 하겠습니다.

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1. FCU란

 FCU는 Fan Coil Unit의 약자로 Fan(송풍기)과 Coil(물이흐르는 관)이 조합된 장비로 쉽게 정리하면 "물"을 냉매로 사용하고 송풍기를 작동시켜 실내의 공기를 냉방 또는 난방을 하는 공조 장비입니다. 좀 더 넓은 범위에서 알아보면 냉매로 사용하는 물(냉온수)은 중앙 기계실에서 열원장비(냉동기, 열교환기)에서 생성되며, 순환펌프를 통해 각 팬코일유니트가 설치된 곳으로 보내주어 각실의 냉난방을 실시합니다.

 외형은 에어컨과 흡사하지만 에어컨과 다른 점은 에어컨의 냉매는 프레온가스이며, 실외기가 설치되지만, 팬코일유닛은 물이 냉매로 사용되며, 중앙기계실에서 흡수식냉동기, 열교환기가 설치된다는 것입니다. 

 

 

2. FCU의 계통, 주위배관, 작동순서

FCU 장비에는 어떻게 배관이 시공되는지 아래 계통도를 보면서 확인해 보겠습니다.

사진1. FCU 주위배관 및 계통도

 

위 계통은 한 실안에 3개의 FCU가 설치되고 1개의 벽체리모컨으로 3개의 FCU를 동시에 동일온도, 풍량으로 제어하는 상황을 나타낸 것입니다. 계통에 나와있는 각 부속, 장비의 명칭과 역할을 알아보도록 하겠습니다.

• FCS(Supply) : 기계실 냉동기에서 차가워진 냉수가 FCU로 공급되는 관
• FCR(Return) : FCU에서 열교환 후 온도가 올라간 냉수가 기계실 냉동기로 환수되는 관
• FCD(Drain) : FCU에서 냉방 중 코일에 응축된 응축수를 배수시키는 관
• ① 적산열량계 : 실내 메인공급관에 설치되며 해당실의 냉수사용량을 측정
• ② 복합밸브 : 실내 메인환수관에 설치되며 설정온도에 따라 냉수량을 조절(비례제어)하는 밸브
• ③ ON/OFF밸브 : 2WAY 밸브라고도 하며, 환수가지관에 설치되며 신호에 따라 개방/닫힘 됨
• ④ FCU(마스터장비) : 여러 FCU 중 복합밸브 및 룸콘과 연결되어 신호를 받는 장비
• ⑤ FCU(슬레이브장비) : FCU 마스터 장비에서 같은 신호를 받아 작동하는 FCU 장비
• ⑥ 룸콘 : 벽체리모콘
• ⑦ 게이트밸브 : 수동으로 열고 닫는 밸브
• ⑧ 스트레이너 : 거름망을 배관 내 이물질을 걸러주는 밸브

 

  FCU 작동 순서는 다음과 같습니다. 실에서 냉방을 위해 FCU ⑥룸콘을 작동하고 낮은 온도로 설정하면, 장비 환수관(FCR)에 설치된 ③ON/OFF밸브(2 WAY 밸브)가 개방되고, 닫혀있던 ②복합밸브도 개방되며 공급관(FCS)으로 냉수가 유입되면서 순환이  시작됩니다.

 

  순환하는 과정에서 ①적산열량계에서 냉수 사용량을 측정합니다. 또한 냉수는 FCU 내 코일을 거치고, 동시에 FCU의 팬(Fan)이 더운 실내공기를 코일로 불어주면서 열교환하게 되고, 더운 실내 공기는 차가운 코일을 거치면서 찬바람으로 변하게 됩니다.

 

  이 과정에서 룸콘에서 설정된 온도와 실제 실온도 간 차이가 크면 복합밸브에 설치된 구동기 개방이 100% 되면서 실별로 설정된 최대 유량을 FCU로 유입시키게 됩니다. 일정 시간이 냉방 후 설정 온도와 실온도가 비슷해지면 복합밸브의 설치된 구동기 개방이 100% 이하로 떨어지며 조금씩 닫히게 되고 냉수유입량이 줄어들면서 설정온도를 유지할 수 있을 정도의 냉수만 유입됩니다.

 

  이것으로 작동 방법 및 순서를 알아보았고, 다음은 위와 같이 작동이 되려면 어떻게 제어선을 결선하고 통신선을 시공해야 하는지 알아보겠습니다.

 

사진2. FCU 주위 배관 실제 시공 사진-1

사진3. FCU 주위 배관 실제 시공 사진-2

 

 

3.FCU의 제어, 결선, 유량조절

  위 방식대로 FCU를 작동시키기 위해서는 UTP(통신선)을 이용하여 다음과 같이 시공을 해야 합니다. 위 계통도를 보면서 확인해 보도록 하겠습니다.

사진4. FCU 주위배관 및 계통과 결선

• ⓐ결선
  : ②복합밸브와 ④FCU 마스터장비와 결선이 돼야 합니다. 복합밸브에는 구동기가 설치되면 구동기와 FCU와 결선되어야 합니다. 이때 복합밸브와 FCU는 서로 통신커넥터(잭)로 연결되도록 하거나, 날선으로 직결합니다.
• ⓑ결선
  : ③ON/OFF밸브와 각 FCU장비와 연결합니다. 보통 ON/OFF밸브는 장비와 배관 사이를 연결해 주는 후렉시블관에 부착되어 도착하며, 잭으로 마감되어 있어 FCU에 꽂기만 하면 됩니다.(FCU 제조사마다 다름)
  
  
• ⓒ결선
  : ⑥룸콘과 ④FCU 마스터장비와 결선합니다. UTP선을 입선하고 FCU에 나와있는 통신선과 결합합니다.
  
  
• ⓓ결선
  : ④FCU마스장비와 ⑤FCU슬레이브장비들과 결선합니다. 이 결선은 마스터장비에서 받은 신호를 그대로 슬레이브 장비로 보내주어 3개 장비가 동시에 같은 기동을 할 수 있게 해주는 결선입니다.

 

 

4. FCU 납품 및 시공 전 주의 사항

1) 복합밸브는 실별로 최대 유량 값을 세팅하여 현장에 입고시켜야 합니다.

  실마다 면적이 다르기 때문에 냉방부하량이 다르고, 이로 인해 각 실별 필요한 FCU 대수와 냉수 유량이 다릅니다. 따라서 설계사 계산서에 나와있는 실별 냉방부하 및 유량값을 TAB 업체에 보내 검토 후 실별로 적절한 유량값을 확정 짓고, 이를 복합밸브 업체에 보내 각 실에 맞는 최대 유량값을 복합밸브에 세팅시킨 후 입고 시켜야 합니다. 입고 후 시공할 때에도 작업자가 해당 실에 맞게 세팅된 복합밸브를 설치하는지 확인해야 합니다.

사진5. FCU 복합밸브 구동기, 몸체, 세팅값 사진

 

2) 복합밸브와 FCU장비 결선 방식을 정해야 합니다.

  FCU장비와 복합밸브가 연결될 때 어느 쪽에서 암커넥터(잭)로 시공해 오고, 어느 쪽에서는 수커넥터(잭)로 통신선 마감을 해서 올 것인지 미리 협의를 해야 합니다. 또 서로 가지고 있는 커넥터(잭) 방식이 일치하는지도 확인해야 합니다. 따라서 복합밸브 업체, FCU 업체와 현장에서 협의 후 동일 방식의 마감과 암, 수 마감을 정하는 것이 적절합니다.

 

3) 전원 공급방식 및 전원선 길이를 정해야 합니다.

  FCU 업체에서 전원선 마감을 플러그(콘센트방식)로 할 것인지 아니면 직결로 할 것인지 확인해야 하며, 전기팀과 협의하여 콘센트 마감 또는 직결 마감을 확인하여야 하고, 천장이 높은 곳은 콘센트 길이를 최대로 할 수 있도록 FCU업체에 제작 요청하여 전원선 연결 시 콘센트가 짧지 않도록 해야 합니다.

 

4) 자동제어업체와 설비업체와의 업무 SCOPE을 정해야 합니다.

  현장마다 다르겠지만, 보통 구동기를 제외한 복합밸브 시공은 설비업체에서 시공하고, 룸콘 통신선 입선, ON/OFF밸브와 장비의 결선, 룸콘과 장비의 결선, 장비와 장비 간 점프 결선, 복합밸브구동기 설치 및 장비와의 결선 등은 자동제어 업체에서 시공합니다. 그러나 이는 시공사마다 기준이 다르기 때문에 확인해야 합니다.

 

5) 드레인배관은 역구배 나지 않도록해야하며, 후렉시블도 임의로 연장하면 안 됩니다.

  FCD 응축수 드레인배관은 자연배수관이므로 배관이 역구배가 나면 안 되며, FCU 내부에는 응축수 배출을 위한 펌프가 내장되어 있는데 장비와 연결되는 후렉시블 배관을 연장해 버리면, 펌프 양정이 딸려 응축수가 배출되지 못하는 상황이 발생하므로 반드시 제조사의 권장사항대로 시공해야 합니다.

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이것으로 오늘은 FCU에 대해 설치 방법부터 작동원리, 통신선 결선 방법, 각 밸브의 역할에 대해 알아보았습니다. 다음에는 공조기 또는 냉각탑에 대해 설명하거나, 중앙기계실에 있는 냉동기, 열교환기에 대해 한 번 다뤄보도록 하겠습니다. 

 

오늘도 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.