와!!!! 감탄사만 나옵니다.
183페이지 예상문제 4번까지는 따라 갈수 가 있는데 5번은 SAT가 나오면서 도저히 강의는 들었는데 50%도 이해하지 못했습니다.
그래서 일단 접고 5번 문제에서 시간을 소비할 수 없으니 3장을 모두 마치고 다시 도전하면 조금은 난이도가 나아질 지는 모르겠지만....
그냥 이런 문제가 있구나 하고 생각만 하다가 나중에 다시 도전을 해 보아야 겠습니다.
네, 안녕하세요.
예제 5번은 조금 까다로운 문제이긴 하죠.
많이 학습하다보면 익숙해지긴 하지만 처음 문제를 접하면 어떻게 풀어가야 할지 막막하긴 합니다.
간략히 요약하면
우선 SAT(상당외기온도)는
여름철 외벽은 단순 뜨거운 외기에 의한 열취득 뿐 아니라 뜨거운 태양에 복사열에 의해 외표면이 뜨거워져 더 많은 열을 벽체를 통해 취득하게 됩니다. 여기서 일사를 받는 열량을 마치 외기온도가 상승해서 취득한것처럼 해석하는 것이 상당온도로
관련식은 의외로 간단하게 일사량 I [W/m2] 가 벽체에 다 흡수되는 것이 아니므로 흡수율 a 곱하면 실제 받는 열이 되고
여기에 외표면의 열전달률[W/m2K]을 나누게 되면 일사열이 외표면에서 상승한 온도로 환산이 됩니다. 이 부분은 이해하기 어려워도 그냥 그렇구나 생각하시면 되고
따라서 상당외기온도 SAT = 외기온도 to + 일사로 인한 표면 상승온도 I ×a/ ao 가 되고 여기에 실내 설계온도를 빼면 상당외기온도차가 됩니다.
보통 상당온도차는 설계할 때 여러 조건(위도, 시간, 구조체 종류 등)에 따른 상당온도차 조건을 찾아서 하게 되는데 그 양은 수십페이지에 달하는 방대한 양입니다.
여기서 끝이 아닌게 이 상당온도가 기준온도에서의 값이므로 실 설계에서 실내온도나 외기온도가 달라질 경우 그 값만큼 보정해서 사용는 경우도 있는데
보통 실내 설계 온도가 낮아지면 그 차이값은 커지므로 차 만큼 더하게 되고 실외 외기온도 조건이 상승하게 되도 차이값이 커지므로 차 만큼 더하는데 반대의 경우는 차감하는 식의 보정이라 어려운 내용은 아닙니다.
그리고 열통과율은 내표면, 각 구조체, 외표면의 열저항 합(합성서장, 전체저항)의 역수를 사용하기 때문에 전체 열관류 저항을 이해하면 여러가지로 도움이 많이 됩니다.
여기서 열통과율 [W/m2K : 어떤 벽체를 사이에 둔 유체(에 실내공기, 실외공기)의 온도가 1℃ 차이날 때 벽체 면적 m2 를 통과하는 열류량 W] 에 대해 잘 이해하고 있어야 합니다.
마치 사람 다섯명이 일렬로 서서 1초 동안 하나씩 사과를 전달을 통해 이동을 시킨다면 각 5명이 사과 1개씩을 이동하여 마치 5개가 전달되는 것 처럼 보일수도 있으나 1초에 하나씩만 이동하므로 1초에 전달된 사과양은 1개 입니다.
열전달도 마찬가지 입니다. 내표면에서의 열전달열량, 구조체의 열전도열량, 외표면에서의 열전달열량은 모두 같은 값으로 동시에 이루어 지며 그 값을 마치 사과 1개가 처음 사람부터 마지막 사람에게 바로 전달한 것처럼 해석하는 것이 열통과(관류)율이란 개념으로
각기 전달되는 열량을 더하는 것은 절대 아닙니다.
하지만 왜 1초에 하나씩 만 전달되었는지를 생각하면 각 기 사람의 어떤 방해요소로 1개씩만을 전달할 수밖에 없는 사항이라면 그 각 사람들의 전체 어떤 방해요소로 1개만 전달되었다 해석할 수 있습니다.
따라서 열통과율도 각기 요소의 열저항을 더해 그 저항을 이기고 통과되는 것이기 때문에 각 저항을 더해 전체저항을 구하고
열통과는 열저항의 역수이므로 그 전체저항의 역수를 취하여 열통과율을 구할 수 있게 됩니다.
따라서 결론은 열통과율은 각 저항의 전체 합의 역수이기 대문에
여러 계산에서 열통과율이 아닌 합성저항식을 바로 이용하면 단열재 두께나 특정 구간의 저항을 구하는데 용이하며
또한 각 구간의 전달열량은 모두 같아서 다음 식이 성립합니다.
(가정 : 겨울철 실내에서 실외로 단일 벽체를 통해 열이 이동할 때)
ai × A × (ti-tis) = d/λ × A × (tis-tos) = ao × A × (tos-to) = K A (ti-to)
이며 상기 식을 이용하여 여러 구간의 온도 또는 단열재 두께, 내, 외표면온도로 결로 해석 등 많은 것을 계산할 수 있습니다.
여기서,
ai : 내표면 열전달율
ti : 실내온도
tis : 실내벽체 표면온도
tos : 실외벽체 표면온도
d/λ : 구조체 두께 / 구조체 열전도율
ao : 외표면 열전달률
to : 외기온도
K : 열통과율
학습해보시고 추가 궁금한 사항은 질문 바랍니다.