4.5 계절에 따른 응축
4.5.1 봄철 날씨와 응축특성
Table 20.은 2010년 3월부터 5월까지 3개월간의 기상과 응축수량을 월별 평균값으로 나타낸 표이다.
일사량은 3월에서 5월로 갈수록 증가하여 봄철에는 평균 13,398 kJ/m2∙d 이었으며, 구름의 양은 58%, 일조시간은 5.3시간으로 측정되었다. 이 기간의 일사량은 연평균 일 사량 12,540 kJ/m2∙d 에 비하여 높게 나타났고 응축수량은 경사각별로 3월과 4월에는 30o 경사각에서 많이 발생하였으나 일사량이 많아지고 태양고도가 높아지면서 5월에는 15o 경사각에서 많이 발생하였다.
월별로 태양고도각의 변화로 인하여 태양광과 수직인 경사면 각도는 3월에는 37.2o, 4월은 25o, 5월은 16.1o 이며 이 각도와 장치 경사각이 근사한 장치에서 많은 응축수 가 발생하였는데, 태양과 수직하는 각도와 경사면의 각도가 같을 때 집열면적이 커서 많은 일사를 받을 수 있기 때문이다.
월별로는 3월에서 5월로 갈수록 일사량이 증가하고 일조시간이 증가하여 응축수량이 급격하게 증가하였으며 경사각별로는 15o 경사각에서 응축수량의 증가가 가장 높았으 며 기간평균 응축수량은 30o > 15o > 45o > 60o 순으로 발생하였다.
Table 20. The weather and the condensation in spring (2010.03 ~ 05)
Division
Solar radiation (kJ/m2∙d)
Amount of cloud (1/10%)
Duration of sunshine
(h)
CW (ml/m2∙d)
15o 30o 45o 60o MAR 10,487 6.4 3.7 401 615 563 474 APR 14,690 5.5 6.1 1,063 1,245 957 794 MAY 15,019 5.5 6.2 1,701 1,677 1,228 940 Average
(MAR~MAY) 13,398 5.8 5.3 1,055 1,179 916 736 Average
(Year) 12,540 5.5 5.0 1,044 1,109 757 748
Fig 55.는 일사량이 15,233 kJ/m2∙d 이며, 구름의 양이 45% 인 날(2010.04.09)의 경 사각별 내부온도 변화와 일사량에 따른 응축수 발생량을 나타낸 그래프로서 이 날의 응축수량은 경사각별로 931 ~ 1,389 ml/m2∙d 가 발생하였다.
이 날은 전일의 일사가 매우 많아서 응축수량이 많았고, 내부공기 온도는 60~73℃
로서 경사각이 클수록 높았으며, 물의 온도변화는 경사각별로 16℃ 정도로서 매우 작 은 차이를 보였다.
전일의 일사에 의하여 오전 중에 응축수량이 많았고, 일사량이 증가하는 시간대에도 응축수량이 증가하지 않고 계속 감소하는 경향을 보였다. 응축수량은 일사량이 감소하 기 시작하면서 다시 증가하였고, 내부공기의 온도상승은 경사각이 클수록 높았고, 응 축수 발생속도는 경사각이 작을수록 구배가 크게 나타났다.
최대의 응축수가 발생되는 시간대는 20시 경으로 110 ml/m2∙h 이 발생되었고, 30o 경사각이 하루 동안 1,389 ml/m2∙d 를 생산하였고 경사각별로는 30O > 15O > 45O > 60O 순으로 발생되었다.
Fig 55. Solar radiation, condensed water and inner and outer temperature at each tilted angle (2010.04.09)
Fig 56.은 3월부터 5월까지 92일간의 일사량, 운량, 일조시간, 강수량의 변화에 따 른 경사각별 응축수량을 나타낸 그래프이다. 5월로 갈수록 지속적으로 응축수량이 증 가함을 알 수 있다.
Fig 56
′Condensation characteristicin spring (2010
′03 ~2010
′05)
Fig 57.은 3월부터 5월까지 92일 동안 외기온도 변화에 따른 경사각별 응축수 발생 량을 회귀분석 한 그래프이다.
그래프에서는 경사각이 작은 장치일수록 외기온도 변화에 대한 기울기가 크고, 응축 수 발생량은 계절평균 30o 경사각에서 가장 많은 응축수가 발생하였으며, 외기온도가 20℃ 를 넘는 경우에는 15o 경사각이 가장 많은 응축수를 발생하였는데, 작은 경사각 에서 응축수가 많이 발생한 것은 내부 공간체적이 가장 작아서 공기의 열이 물로 전달 이 잘되어 온도가 높았기 때문이다.
45o 와 60o 경사각의 경우 외기온도 변화에 따른 응축수 발생량의 변화가 작았으며 회귀분석 결과 가장 많은 응축수량을 나타낸 30o 경사각의 외기온도 변화에 대한 응축 수 발생식은『 CW30 = 67.747 x OT + 319.17 』이 산출되었다.
Fig 57. The relation of condensed water and outer temperature (2010.03 ~ 2010.05)
Fig 58.은 3월부터 5월까지 92일 동안 일사량의 변화에 따른 경사각별 응축수 발생 량을 회귀분석 한 그래프이다.
그래프에서는 30o 경사각이 일사량 전 영역에서 응축수 발생량이 가장 많음을 알 수 있고, 일사량이 많아질수록 15o 경사각 장치가 30o 경사각에 근접하게 되고 15o, 30o 경사각 모두 일사량이 많아질수록 응축수 발생량이 커짐을 알 수 있다.
Fig 57.에서의 외기온도 변화에 대한 그래프와 마찬가지로 45o 와 60o 경사각은 일 사량에 대해서도 가장 낮은 기울기를 갖고 따라서 응축수의 발생량도 적었다.
회귀분석 결과 30o 경사각의 일사량 변화에 대한 응축수 발생식은『 CW30 = 0.058 x SR + 404.17 』이 산출 되었다.
Fig 58. The relation of condensed water and solar radiation at each tilted angle (2010.03 ~ 2010.05)