개념 한 쪽
실내 열환경은 공기 온도, 습도, 기류, 복사열 등 네 가지 요소의 상호작용으로 결정된다. 이 중 인간이 체감하는 기후적 조건의 우선 기준은 공기 온도이며, 결로와 단열 문제는 온도차와 습기, 단열 성능의 상호작용으로 발생한다. 전열의 세 가지 전달 방식인 전도·대류·복사를 구분하여 이해하면 난방·단열·환기 설계에 필요한 원리를 파악할 수 있다.
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출제기준 단원 「건물과열, 습기, 실내환경」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 결로 원인 판별 | 1 | 결로 발생의 직접적 요인(온도차·습기·단열) 중 비해당 항목을 가림 |
| 난방장치 위치 원리 | 1 | 방열기 설치 위치가 이용하는 열전달 원리를 설명함 |
| 열환경 우선 요소 식별 | 1 | 열 환경의 네 요소 중 기후적 조건을 좌우하는 주된 요소를 고름 |
실내에서 쾌적감에 가장 직접적 영향을 미치는 요소는 공기 온도(건구온도)이다. 습도, 기류, 복사열은 공기 온도의 영향을 보조하거나 체감 온도를 조절하는 역할을 하며, 극단적인 온도 변화는 다른 요인들의 영향보다 우선적으로 불쾌감을 유발한다.
결로는 따뜻한 실내 공기가 차가운 표면에 닿아 수증기가 응결되어 물방울로 맺히는 현상이다. 결로의 직접적인 원인은 실내외의 온도차, 실내의 과다한 습기, 벽체·창문의 단열 불량으로 요약된다. 구조적 요소인 지붕의 기울기 등 배수 설계는 결로의 직접 원인에 해당하지 않는다.
열의 이동은 전도, 대류, 복사 세 가지 방식으로 일어난다. 전도는 물체 내부의 분자 진동으로 일어나는 전달이고, 대류는 유체의 흐름을 통한 전달이며, 복사는 매개체 없이 전자기파 형태로 직접 에너지가 전달되는 현상이다. 태양열이 우주를 통해 도달하는 것과 같이 진공에서도 전달되는 것은 복사만 해당한다.
단열은 공기층의 낮은 열전도율을 이용하나, 공기층 내에서 공기 흐름이 발생하면(대류) 단열 성능이 저하한다. 따라서 공기층을 효과적으로 단열하려면 기밀 처리를 통해 대류를 차단하는 것이 중요하다. 열은 자연 상태에서 고온에서 저온으로 이동하므로 저온에서 고온으로 이동한다는 서술은 열역학 원리에 위배된다.
결로를 줄이려면 표면 온도를 높이거나 실내 습기를 제거하면 효과가 된다. 반대로 벽체나 가구를 차갑게 유지하면 결로 발생을 촉진하므로 피해야 한다. 난방기(방열기)는 창문 등 개구부 근처에 설치하여 데워진 공기의 상승과 찬 공기의 하강으로 이루어지는 대류 순환을 유도함으로써 실내 공기 순환을 개선하는 원리를 이용한다.
다음 중 결로발생의 직접적인 원인이 아닌 것은?
정답 ④ · 결로는 실내외의 온도차에 의해 공기 중의 수증기가 차가운 표면에서 물방울로 응결하는 현상입니다. 실내외 온도차가 크거나, 실내 습도가 높으며, 단열이 제대로 되지 않아 표면 온도가 낮아질 때 발생합니다.
결로는 온도차와 습도, 단열 불량 등 열적 요인이 직접적인 원인이며, 지붕 기울기는 배수 구조적 요소이다.
방열기(radiator)는 주로 개구부 근처에 설치하는데, 이는 실내공기의 어떤 원리를 이용한 것인가?
정답 ① · 방열기는 주로 창문이나 출입구 등 차가운 공기가 들어오는 개구부 근처에 설치합니다. 차가워진 공기는 바닥을 타고 흐르며 하강하는데, 방열기에서 발생한 따뜻한 공기는 가벼워서 상승합니다.
방열기 주변에서 따뜻한 공기는 상승하고 찬 공기는 하강하여 순환을 일으키는 대류 원리를 이용한다.
쾌적 환경 기후의 상태를 나타내는 열 환경의 4요소 중기후적인 조건을 좌우하는 가장 큰 요소는?
정답 ④ · 쾌적한 열 환경을 좌우하는 4요소는 기온, 습도, 기류, 복사열입니다. 이 중 기후적인 조건을 좌우하는 가장 큰 요소는 공기의 온도, 즉 기온입니다.
쾌적한 열 환경의 4요소 중 기온이 기후적 조건을 가장 크게 좌우하는 주된 요소이다.
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