[건축환경] 온열환경

[] 환경

한자로는 고리 환(環), 지경 경(境), 영어로는 environment, 

environ은 '둘러싸다'라는 뜻. 

동서양 모두 우리 주위의 환경을 같은 맥락에서 이해하고 있다. 

공기, 소리, 음식, 열, 빛, 법. 

후각, 청각, 미각, 촉각, 시각,,,

[] 건강주택? Healthy House?

WHO에서 펴낸 Healthy Housing에 정의된 건강주택이란, 

구조적으로 위험성이 없고 주생활에 필요한 공간이 충분하게 확보되어 있고,

음료수 공급, 위생 및 청결 설비, 위생적인 폐기물 처리 시스템이 있고, 

기후와 외부환경 변화로부터 거주자를 보호. 

모든 거주자를 신체적/정신적으로 적절하게 보호, 

건강하고 쾌적한 온도, 습도를 유지하고

안전하고 적절한 인공 조명을 제공하고 소음이 없으며

유독, 유해한 화학물질이나 오염균 역시 없고

해충이나 불결한 동물로부터 격리시키고

쾌적하고 건전한 인간관계, 교육적 배려, 문화적 요구등의 계속적인 지원이 가능한 주택이다. 

[] 열환경요소

공기온도, 복사, 기류, 상대습도

[] 쾌적 방정식

M = ± R ± C - E ± S

M for Metabolism, 복사 방열량

C for Conduction / Convection, 전도/대류 방열량

S for Storage, 인체 내에 축적된 열량

S=0 일때, 덥지도 않고 춥지도 않은 열적 중성점(Thermal Neutral Point) 상태. 

S가 0보다 크고 작을때 각각 더위와 추위를 느끼게 된다. 

실내에 있는 사람이 열환경에 대하여 쾌적한 감각을 갖도록 실내의 온도/습도, 기류, 복사열을 적절히 조절해야 하는데, 

쾌적감을 얻기 위해서 대사량과 방열량의 평형뿐만 아니라 방열량 분포도 적당하게 유지할 필요가 있다. 

[] 열환경 지표

공복기상을 표준적, 단일 지표로 절대적 쾌적 조건을 나타내기는 불충분하므로, 

사용하는 이론적, 경험적, 대표적인 열환경 지표는 아래 7가지이다. 

카타냉각력

글로브온도 Globe Temperature, GT

작용온도 Operative T. OT

유효온도 Effective T. ET

수정유효온도 Corrected Effective T. CET

신 유효온도 New Effective T. ET 

불쾌지수 Discomfort Index DI

[] 유효온도, 수정유효온도, 신유효온도

유효온도는 Yaglou등이 실험을 통해 제안한 것으로서

온도, 습도, 기류의 3가지 요소가 인체에 미치는 종합적 영향을 선도로 나타낸 것이다. 

상대습도 100% 바람이 없는 무풍 상태를 기준. 

수정유효온도는 유효온도가 주위의 벽면으로부터의 복사열을 고려치 않기에,

이를 보완하기 위해 복사의 영향을 알 수 있는 GT를 이용하는 것이다. 

신유효온도는 미국의 냉난방 공기조화 학회 ASHRAE에서 제안한 것으로, 운동량과 착의량을 반영하였다. 

[] PMV(Predicted mean vote, 예상온열감)

덴마크 공대의 P.O.Fanger 교수가 만들었고, 

공복기상에 대사량, 착의량 2개 추가해서 총 6개 열환경 요소를 측정하였다. 

쾌적 방정식에서 구해지며 실내 열환경의 온열감 및 쾌적성과 관련하여 가장 많이 사용된다. 

[] PPD(Predicted percentage of dissatisfied, 예상불만족도)

간단히 말해서 PPD는 (불만족 응답자 수 / 응답자 수 ) * 100%

PPV, PPD의 관계는 V자 형태. 

[] 습도

절대습도 x (Absolute humidity) : 건조공기 1킬로그램에 함유되어 있는 수증기 량

수증기분압 P (Vapor pressure) : 수증기가 차지하는 압력

상대습도 Φ (Relative humidity) : P/Ps * 100

노점온도 Td (Dew Point T) : 공기가 서서히 냉각되어 이슬이 맺히기 시작할 때의 온도

포화공기 (Saturated Air) : 공기는 온도에 따라 수증기를 함유하는 양이 달라지는데, 수증기를 더 이상 함유할 수 없는 상태의 공기

[] 습도 조정

우리나라는 여름에 제습, 겨울에 가습이 필요. 

겨울에는 방에 식물을 많이 배치해서 가습을 하기도 하는데, 

식물도 살아서 호흡을 하기 때문에 습도를 조절하고, 

사람에게도 편안함을 준다. 

[] 기류의 표시방법

풍속, 풍력, 풍향

[] 복사열평가

MRT

SAT (Solar Air T) : 상당외기 온도

Globe 온도계

[] 기상

Meteorological (Atmospheric) Phenomena

대기 중에 일어나는 여러가지 현상의 총칭, 때로는 일기(weather), 날씨의 뜻으로도 쓰인다. 

[] 기후

Climate. 지구상의 특정장소에서 매년 반복되는 뚜렷한 대기의 종합상태 또는 대기현상 

지리적 차이, 시간적 차이가 있다. 

기후 요소에는 기온, 강수량, 습도, 바람, 증발량, 구름량, 일사, 일조. 

[] 건물조건 - 열환경의 제어

건축적 수단 (Passive Control) : 건물 자체와 형태, 색채, 방위, 단열, 기밀

설비적 수단 (Active Control) : 에너지를 사용하는 기기, 설비, 난방, 환기, 공기조화

[] 단열

반사형(Reflective) : 알미늄 호일을 사용

용량형(Capacitive) : Time-lag, 즉 시간지연

저항형(Resistive) : 공기층의 열전도율은 매우 작고, 대류발생이 어려워 열저항이 커진다. 

[] 단열재의 단열 작용

단열재의 기포가 작기 때문에 대류는 일어나지 않고

복사도 작은 기포를 통과하는 동안 무시할 수 있을 정도로 작아진다. 

결국, 공기의 열전도와 재료의 열전도에 의해 열전달이 생긴다. 

단열재는 흡습성이 없는 것이 바람직하다. 

[] 단열효과

외단열의 경우, 

중단열과 비교했을 때, 실내공간의 효율성이 높고, 열교(Thermal Bridge) 현상 차단. 

내단열은 결로가 발생할 수 있지만 외단열은 결로발생을 차단한다. 

내단열과 중단열은 시공이 쉽지만 결로가 생길 수 있고, 

외단열은 특수공법이 필요해서 시공이 어렵지만 결로와 열교를 막고 실내온도를 유지한다. 

[] 난방시에 내/외단열

외단열에서는 초기 발생열이 구조체에 축열되므로 실온 상승은 느리지만,

난방중지 이후에도 실내는 잘 식지 않는다. 결로방지와 연속난방에 유리하다. 

내단열에서는 초기 발생열에 의하여 빨리 실온이 상승하며, 

난방 후에는 빠르게 하강한다. 단기난방에 유리하다. 

[] 결로 (Condensation)

벽면의 온도가 실내공기의 노점온도보다 낮을 때 벽면에서의 공기는 포화상태(상대습도 100%)를 초과하여 공기중의 수증기는 물방울을 이루며 부착, 이것이 벽체의 표면결로현상이다. 

결로 방지를 위해서는 

첫째, 실내 공기의 절대습도를 작게 하여 노점온도를 낮춘다. (제습기, 환기)

둘째, 단열재를 사용하여 벽체의 열관류저항을 높여 벽면 온도를 높인다.