주방 후드 1대에 대해 송풍기 선택을 위해 총정압(Total Static Pressure, TSP)을 산정한다.
1. 설계조건(가정)
- 목표 풍량 Q = 2,000 m³/h = 0.5556 m³/s
- 목표 평균 덕트 유속 V = 8.0 m/s (덕트 소음·효율 고려한 표준값 예시)
- 공기밀도 ρ = 1.2 kg/m³ (상온 기준)
- 덕트 형식 = 원형 덕트, 총 직선길이(직관 환산) L = 12 m (엘보·분기 포함 별도 계산)
- 사용 K값(예시 — 현장 확인 필요): 후드 K=2.0, 필터 K=1.0, 90°엘보(short) K=1.5, 댐퍼(개방) K=0.2, 캡/디퓨저 K=1.8, 전환(트랜지션) K=0.5
2. 덕트 단면 및 유속 계산
Q = 0.5556 m³/s 목표 유속 V = 8.0 m/s 단면적 A = Q / V = 0.5556 / 8.0 = 0.06945 m² 직경 d = sqrt(4·A/π) = 0.2975 m → 약 Ø300 mm
3. 동압(Dynamic Pressure) 계산
동압 PD = 0.5 · ρ · V²
= 0.5 · 1.2 · (8.0)²
= 0.6 · 64 = 38.4 Pa
(참고: 국부손실은 일반적으로 K × PD 로 계산)
4. 구성요소별 국부손실(예시)
가정된 구성(후드 → 필터 → 2×90°엘보(short) → 트랜지션 → 5m 직관 → 댐퍼 → 배기캡)
| 구성요소 | 개수 | K (예시값) | ΔP = K·PD (Pa) |
|---|---|---|---|
| 후드(Hood) 흡입부 | 1 | 2.0 | 2.0 × 38.4 = 76.8 |
| 그리스필터 | 1 | 1.0 | 1.0 × 38.4 = 38.4 |
| 90° 엘보 (short radius) | 2 | 1.5 ×2 = 3.0 | 3.0 × 38.4 = 115.2 |
| 트랜지션(면적변화) | 1 | 0.5 | 0.5 × 38.4 = 19.2 |
| 댐퍼(부분개방) | 1 | 0.2 | 0.2 × 38.4 = 7.7 |
| 배기캡/그릴 | 1 | 1.8 | 1.8 × 38.4 = 69.1 |
| 국부손실 합계 | ΣK = 8.5 | ΣΔP_local = 326.4 Pa |
5. 관 마찰손실(마찰손실 계산 예시)
덕트의 마찰손실은 보통 덕트표(덕트룰레이터)에서 유속·직경별 Pa/m 값을 사용합니다. 예시로 Ø300 mm, V=8 m/s에서의 마찰손실을 약 3.0 Pa/m으로 가정하겠습니다(참고용).
- 직관 길이 L = 12 m → ΔP_friction = 3.0 Pa/m × 12 m = 36.0 Pa
- 입구·출구의 국부 직선부 추가 손실 가정(보수): 20 Pa
6. 총정압(TSP) 산정
ΔP_local (국부손실) = 326.4 Pa ΔP_friction (마찰손실) = 36.0 Pa 추가(입구/안전여유) = 20.0 Pa ----------------------------------------- TSP (초기) = 326.4 + 36.0 + 20.0 = 382.4 Pa 안전여유(예: 15%) = 382.4 × 0.15 ≈ 57.4 Pa ----------------------------------------- 설계 TSP 권장값 = 382.4 + 57.4 ≈ 440 Pa
따라서 풍량 2,000 m³/h에서 필요한 설계 총정압은 약 440 Pa — 이 운전점에서 송풍기 성능곡선을 확인해 팬을 선정한다.
7. 유의사항 및 실무 팁
- K값은 범위값이다. 엘보의 반경(장반경/단반경), 그릴·캡 형상, 필터 상태에 따라 크게 변한다. 실제 설계시는 제조사 표 또는 ASHRAE/SMACNA 표 참조.
- 덕트 마찰손실은 속도의 제곱(V²)에 비례하므로 유속이 2배가 되면 손실은 4배가 된다 — 속도 선택(소음·손실 트레이드오프) 중요.
- 여유정압(10~20%)을 반드시 확보하여 필터오염·미래 덕트변경에 대비한다.
- 현장 선정 후에는 실제 TAB(풍량·정압 측정)을 수행하여 설계값을 검증·보정한다.
예시 값 출처 안내: 본 계산의 K값·마찰값은 실무에서 자주 쓰이는 “전형적” 예시 범위로 제시한 것이며, 프로젝트별·제품별 값은 상이하다. 실제 팬선정 전에는 덕트룰레이터(혹은 제조사 데이터), 후드·필터 제원, 덕트 형상에 따른 손실계수표를 참조해 수치 보정해야 한다.
8. 빠른 체크리스트 (현장검증 포인트)
- 덕트 실측: 실제 길이·엘보·트랜지션 확인 → 설계 대비 차이 확인
- 필터·그리스 트랩 청결상태: 막힘 유무에 따른 ΔP 보정
- 댐퍼·그릴 크기 및 개도 확인
- 송풍기 설치 시 흡입측 스트레이트 길이(권장 5~10D) 확보
- TAB으로 실제 풍량·정압을 측정하고, 팬 운전점(풍량-정압)을 확인
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