덕트 치수 계산기 풍량
덕트 사이저의 네 가지 계산 방향으로 기존 덕트 상태를 진단합니다.
예시 값이 입력되어 있습니다. 현장 값으로 바꾸어 계산하세요.
입력
기본 계산 방향은 진단용입니다. 덕트가 이미 설치되어 있고 피토관 트래버스 또는 BAS 트렌드로 실제 풍량을 알 때, 이 덕트에 어느 정도 부담이 걸리는지 확인합니다. 나머지 세 방향은 목표 덕트 마찰률 또는 풍속으로 치수를 정하거나, 기존 치수에서 실제로 운반 가능한 풍량을 구하는 일반적인 덕트 계산입니다.
출력
계산 예시 — 용량을 초과한 12 in. 덕트
리모델링한 층의 VAV 박스에서 계속 풍량이 부족합니다. 이 층으로 연결된 주덕트는 직경 12 in.의 원형이며, 피토관 트래버스 측정 풍량은 1,200 CFM입니다. 이 덕트 조건이 기본 입력값입니다.
- 먼저 풍속을 구합니다.
A = π × (12 ÷ 24)² = 0.785 ft²이므로V = 1200 ÷ 0.785 = 1529 FPM입니다. 주덕트 권장 범위 상단으로 소음은 크지만 운전 가능한 수준이어서, 풍속만으로는 문제를 찾기 어렵습니다. - 덕트 마찰률은 문제를 드러냅니다.
100 ft당 0.26 in. w.c.로, 덕트 선정 기준으로 추정되는 0.08의 약 세 배입니다. 길이 80 ft인 이 직관부에서만 첫 엘보나 분기 전부터0.26 × 0.8 = 0.21 in. w.c.를 소모합니다. - 계산 대상을 직경으로 바꾸면 100 ft당 0.08 in.에서 1,200 CFM을 운반하려면 원형 직경이 15.3 in.여야 합니다. 풍량으로 바꾸면 직경 12 in. 덕트가 0.08 조건에서 운반할 수 있는 풍량은 약 626 CFM뿐입니다. 리모델링 과정에서 덕트 치수는 그대로 둔 채 부하를 거의 두 배로 늘린 셈입니다.
- 마감된 천장의 덕트를 당장 교체하기는 어렵습니다. 그러나 이제 정압이 높은 이유와 VAV 박스가 풍량을 확보하지 못하는 이유를 수치로 설명할 수 있습니다. 다음 리모델링 때 병렬 덕트를 추가하거나 정압 설정값 기대치를 조정하고, 이 덕트가 실제로 운반할 수 있는 풍량에 맞게 재밸런싱하는 선택지는 모두 이 수치에서 시작합니다.
입력
Huebscher 등가 직경으로 환산합니다. 덕트 마찰 선도에 필요한 기준인 동일 풍량에서 단위 길이당 마찰이 같도록 맞춥니다. 의도적으로 등면적이 아닙니다. 직사각형 덕트의 모서리는 마찰벽을 늘리므로, 대응하는 원형 덕트보다 단면적이 더 커야 합니다. 풍량을 입력하면 이러한 차이가 풍속에 미치는 영향도 출력합니다.
출력
계산 예시 — 동일한 마찰, 천장 여유 높이 10 in.
마찰 탭의 결과에 따르면 풍량이 부족한 이 구간에는 실제로 직경 15.3 in.의 원형 덕트가 필요합니다. 그러나 천장 내부의 유효 높이는 10 in.뿐이므로 직경 15 in. 덕트를 설치할 수 없습니다. 기본 입력값으로 이 상황을 이어서 계산합니다.
- 계산 대상을 나머지 직사각형 변으로 바꿉니다. 한 변을 10 in.로 고정하고 De = 15.3 in.에 맞추면 Huebscher 공식에서 다른 변은 20.2 in.가 됩니다. 판금 제작 치수는 20 × 10입니다. 다시 등가 원형 직경으로 바꾸어 확인하면
De = 1.30 × (20 × 10)^0.625 ÷ (20 + 10)^0.25 = 1.30 × 27.42 ÷ 2.34 = 15.2 in.로, 선도 정밀도에서 충분히 가깝습니다. - 이 공식의 핵심은 동일한 마찰이 동일한 면적을 뜻하지 않는다는 점입니다. 20 × 10의 면적은
200 ÷ 144 = 1.39 ft²이지만 직경 15.2 in. 원형 덕트는1.26 ft²뿐입니다. 직사각형 덕트의 모서리는 풍량에는 거의 기여하지 않으면서 마찰벽을 늘리므로, 같은 마찰을 내려면 단면적이 약 10 % 더 필요합니다. - 따라서 같은 1,200 CFM에서도 풍속이 다릅니다. 직사각형은
1200 ÷ 1.39 = 863 FPM, 원형은1200 ÷ 1.26 = 952 FPM입니다. 단위 길이당 압력 기울기는 같지만 직사각형 덕트의 공기가 더 느립니다. - 현장에서는 원하는 원형 덕트와 면적만 맞춰 직사각형 치수를 선정하면 안 됩니다. 등면적 직사각형 덕트는 마찰 기준으로 부족한 치수가 됩니다. 덕트 형상이 바뀌면 마찰 선도에서는 두 치수를 “등가”라고 해도 풍속을 이용하는 모든 판단, 즉 피토관 으로 하는 트래버스와 분기부 소음 예상값도 달라집니다.
이 수치의 근거와 적용 한계
마찰 계산: 덕트 마찰 선도의 기반인 Colebrook 방정식 대신 ASHRAE Fundamentals에서 제시하는 폐쇄형 마찰계수 근사식 Altshul-Tsal을 사용합니다. 아연도금 덕트 조도(ε = 0.0003 ft)와 표준 공기(0.075 lb/ft³, 해수면·약 70 °F) 조건에서 f′ = 0.11 × (12ε/D + 68/Re)^0.25이며, 0.018 미만에서는 f = 0.85f′ + 0.0028로 보정합니다. 또한 Re ≈ 8.50 × D × V이고 100 ft당 Δp = (12 × f × 100 ÷ D) × 0.075 × (V ÷ 1097)²입니다. 타당성 기준점으로 직경 12 in.에서 1,000 FPM일 때 100 ft당 0.12 in. w.c.가 계산되며, 모든 공개 선도가 이 점에서 일치합니다. 이 도구는 모든 덕트 사이저와 마찰 선도에서 사용하는 미국 단위(in. w.c./100 ft, FPM, CFM, inch)를 기준으로 하며, m/s 환산값도 함께 표시합니다.
치수 선정 관행은 참고 범위입니다. 저압 급기 덕트 설계는 대체로 100 ft당 0.08–0.10 in. w.c., 주덕트는 약 1,000–1,500 FPM, 분기덕트는 약 600–900 FPM에 모이며 회기 덕트는 이보다 더 느리게 운전합니다. 이는 물리 법칙이나 법규가 아니라 소음과 경제성을 고려한 관행입니다. 기계실의 주덕트는 더 빠르게 운전할 수 있지만 회의실 위 덕트에는 같은 수준을 적용하기 어려우므로, 한계값이 아니라 일반적으로 이견이 적은 범위로 보아야 합니다.
직선 아연도금 덕트에만 적용합니다. 이 페이지는 직선 구간의 손실만 계산합니다. 실제 시스템에서는 엘보, 티, 변환 이음, 밸런싱 댐퍼 같은 부속류의 정압 손실이 그 사이의 덕트보다 큰 경우가 많으므로, 계산값이 0.3 in. w.c.인 구간에서 1 in. w.c.가 측정될 수 있습니다. 플렉시블 덕트는 이보다 더 불리합니다. 표기된 마찰은 덕트를 완전히 팽팽하게 편 상태를 가정하며, 실제로 압축된 플렉시블 덕트의 마찰은 몇 배 더 큽니다. 따라서 경질 덕트 계산값은 플렉시블 덕트의 정답이 아니라 최소값으로만 보아야 합니다.
치수 계산 결과는 가설이지 지시가 아닙니다. 이 페이지는 학습 보조 자료이자 2차 검토 수단으로, 판금을 절단하거나 설정값을 변경하기 전에 덕트에 관한 설명이 타당한지 확인하는 데 사용합니다. 계산 결과를 적용할 때는 양쪽 위험을 모두 고려해야 합니다. 치수가 작은 구간은 정압을 고정압 차단 장치가 동작하는 영역까지 높이고, 전향곡선형 팬에 연결된 과대 덕트는 팬 휠이 곡선을 따라 모터가 감당하지 못할 풍량과 전류 영역까지 운전하게 할 수 있습니다(상사 법칙 페이지에서는 이를 속도 관점에서 설명합니다). 최종 판단 기준은 팬 곡선, 모터 명판, 고정압 차단 설정값입니다.