시간지연에 따른 열관류 계산에서는 실제 순간의 외기온도를 그대로 쓰지 않고 시간지연을 보정한 '상당외기온도'를 가정하여 벽체를 통한 열흐름을 산정한다는 점을 이해해야 한다. 외부 기온 변화와 실내 온도 반응 사이에는 시간차가 존재하므로 이 보정값이 열부하 계산에 쓰인다.
벽체를 통한 관류열량은 열관류율, 면적, 실내외 온도차에 비례하여 결정되며, 표면 열저항과 주변 풍속의 변화가 표면열전달계수에 영향을 주어 최종 열량을 바꾼다. 특히 풍속이 증가하면 외부 표면의 공기층이 빠르게 교체되어 표면열저항이 감소하고 대류열전달이 촉진되어 열손실이 증가한다는 인과관계를 기억해야 한다.
습공기 관련에서는 절대습도와 상대습도의 구분이 핵심이다. 절대습도는 공기 중 실제 수증기량을 가리키고, 상대습도는 그 공기가 최대로 담을 수 있는 수증기에 대한 비율을 가리킨다. 저온 환경에서는 포화수증기량이 감소하므로 동일한 수증기량이라도 상대습도는 높아지고 절대습도는 낮아지는 현상이 발생한다.
습공기 선도는 건구온도, 노점온도, 상대습도, 엔탈피, 수증기분압 등 상태량을 한눈에 파악하도록 도와주지만, 비열과 같은 물성치는 선도에서 직접 읽을 수 없으므로 별도의 표나 계산이 필요하다는 점을 구분해야 한다.
결로는 공기 중 수증기가 표면 온도보다 높은 노점온도에서 응축되어 발생하는 현상이며, 단열은 벽체 내부 결로를 억제하지만 표면 결로는 실내 공기와 표면 온도의 관계에 의해 여전히 발생할 수 있으므로 단열만으로 모든 결로를 방지할 수 없다는 한계를 이해해야 한다.
예제
난방 시 옆방과의 온도차가 5℃이고 벽체면적이 20m²이며 열관류율이 0.5W/m²·K일 때 관류열량은 Q=U×A×ΔT 공식을 사용하여 계산한다. 주어진 값을 대입하면 Q=0.5×20×5=50W가 되어 벽을 통해 이동하는 열량이 50W임을 구할 수 있다.
대표 기출 3문항
시간지연에 의하여 실내온도와의 차에 따라 벽체를 통하여 열의 관류가 이루어지는 것을 고려하고 이를 계산하기 위하여 가정된 온도는?
건구온도
노점온도
상당외기온도
습구온도
정답과 해설 보기
정답 ③ · 벽체의 시간지연을 고려한 열관류 계산에 사용되는 가정 온도를 묻는 문제이다. 벽체는 열용량이 있어 외기온도 변화가 실내에 전달되기까지 시간지연이 생기는데, 이를 계산하기 위해 태양 복사열과 시간지연 효과를 고려해 보정된 상당외기온도를 가정한다.
시간지연 효과를 고려한 열관류 계산에는 상당외기온도를 가정하여 실내외 온도차에 따른 열흐름을 산정한다.
벽체를 통과하는 관류열량에 대한 기술 중 옳은 것은?
벽체의 열저항이 클수록 커진다.
주변풍속의 증가에 따라서 증가한다.
표면열전달율이 작을수록 증가한다.
실내의 온도차에는 관계가 없다.
정답과 해설 보기
정답 ② · 벽체를 통과하는 관류열량에 영향을 주는 인자를 묻는 문제이다. 관류열량은 양쪽 표면의 열전달률과 벽체의 열저항, 그리고 실내외 온도차에 의해 결정되며 풍속이 증가하면 표면의 대류 열전달율이 커져 관류열량이 증가한다.