건축환경 2 2

(1)

건축환경 2

(2)

3. 건물의 열환경

1) 건물의 열평형

• 건물 열 교환 과정에서의 열 평형 방정식 Qi + Qs ± Qc ± Qv ± Qm – Qe = 0

Qi : 내부열 취득(인체, 조명, 기기 등)

Qs : 일사열 취득

Qc : 전도열 취득(온도차) Qv : 열취득(공기교환) Qm : 냉난방

Qe : 증발냉각

출처 : 건축환경계획; 이경회 저; 문운당; 2010; p 98

(3)

2) 온열감각의 영향요소

• 온열 4요소 : 기온, 기류, 습도, 평균복사온도

• 온열 6요소 : // , 활동량, 착의량

- 기온 : 건구온도 - 기류 : 실내기류

- 습도 : 여름: 40~70%, 겨울: 40~50%

- 평균복사온도 : 균일한 주위온도

(4)

3) 열환경의 평가지표

• 열쾌적지표 : 물리적 변수(4요소) + 개인적 변수(2요소) (활동량, 착의량)을 조합하여 하나의 지표로 표시한 것

출처 : 건축환경공학; 김재수저; 서우; p 72

(5)

• 불쾌지수(Discomfort Index, DI)

• 불쾌감 지수 : 기후의 불쾌도를 표시하는 지수

• E. C. Thom이 제안, 기온과 습도의 영향을 고려

tα : 건구온도 tω : 습구온도

- 70 미만 : 쾌적하다. - 75 이상 : 약간 덥다.

- 80 이상 : 땀이 나며 덥다.

- 85 이상 : 견디기 어려울 정도로 덥다.

DI = 0.72(tα + tω) + 40.6

(6)

4. 공기와 습기

• 습공기(humid air, moist air) : 수증기를 포함한 대기 건공기(dry air) : 수증기를 포함하지 않은 공기

포화공기(saturated air) : 최대한도의 수증기를 함유하는 공기

수증기량은 온도에 따라 변화하고 온도가 높을수록 다량 을 함유할 수 있다.

(7)

(1) 습도

• 절대습도 (Absolute Humidity)

습공기 중에 함유되어 있는 수증기의 중량을 나타내는 것.

공기 중의 수분의 양

• 상대습도 (Relative Humidity, R.H.) : 공기 중에 포함되어 있는 수분의 비율

Φ = Pv/Ps × 100(%)

(8)

(2) 결로(Condensation)

• 공기 중의 수증기에 의해서 발생되는 일종의 습윤상태

• 결로의 현상

- 불투습성의 재료표면에 물방울이 생성

- 흡수성 물질에는 습기  곰팡이류, 각종 균의 번식 - 장식의 손상

- 불쾌한 냄새

- 변형에 의한 건물재료와 구조체에 해를 끼침.

(9)

(10)

(11)

• 결로의 원인

- 실내외의 온도차

- 실내의 습기의 과다발생

- 실내환기부족: 건물의 기밀시공 - 건축물의 특성 및 단열 시공불량

- 생활습관 : 환기부족. 습기발생(목욕, 세탁 등)

• 결로의 대책 : 결로 유발 요인 제거 더운 습공기 제거

차가운 구조체의 표면 제거

- 환기 : 습한 공기를 환기를 통해 제거

- 난방 : 건물의 난방으로 실내온도를 상승하여 실내공기의 노 점온도보다 높게 유지

- 단열 : 단열시공을 철저히 하여 벽체로 이동하는 열손실 방지

(12)

• 열교 : 높은 열전도율로 인하여 구조체의 전체 단열값을 낮추게 하는 구조체의 일부분

(13)

(3) 단열설계

• 단열설계의 모델

• 단열 : 건축물의 내외부의 열 이동을 차단하기 위한 것

(14)

• 단열의 목표

- 건물에서 표면적이 가장 넓은 벽과 지붕을 통한 열손실은 전체의 60%를 차지함.

- 건물에서 쾌적한 실내온도를 일정하게 유지하기 위해서는 건물과 주위환경과의 열에너지 교환을 억제

(15)

• 단열재의 종류

- 저항형 : 무수한 기포로 구성된 다공질, 섬유질의 기포성 재료

종류 : 발포 스틸렌

- 반사형 단열재 : 열 방사에 대해 낮은 방사율을 가진 재 료(복사 열에너지를 반사)

종류 : 알루미늄 호일

-

반사형 단열재 : 열 방사에 대해 낮은 방사율을 가진 재료 (복사 열에너지를 반사)

종류 : 벽돌, 콘크리트 등

(16)

• 내단열과 외단열

- 설치위치에 따른 분류 : 내단열, 중단열, 외단열 - 외단열로 시공하는 것이 바람직함.

(17)

음 환 경

(18)

1. 음의 기초

1) 음파

• 소리 : 음파의 자극에 따라 귀에 느껴지는 감각

• 음파, 음 : 음원에서 발생한 진동이 공기압의 주기적인 변 화를 일으켜 전파되는 현상

2) 주파수(Frequency)(=진동) : 소리의 높낮이

- 소리가 높다 : 1초에 많이 반복된다.

- 1초 동안의 진동수 : 공기가 압축된 후 다시 팽창되는 횟수

- 표시기호 : f 단위 : Hz(cycle/s)

(19)

3) 굴절(Refraction) 반사(Reflection)

- 반사 : 음파는 어떤 매질을 진행할 때 다른 매질의 경계면에 도달하면 진행 방향이 변하는 성질

- 굴절 : 음파는 매질이 다른 곳을 통과할 때 전파속도가 달라져서 그 진행방향이 변화되는 현상

출처 : 건축환경학; 임 만택저; 보문당; 2010

(20)

4) 회절(Diffraction)

• 회절 : 파장보다 작은 장애물(작은 구멍)은 호이겐스 원리에 의해 음파가 장애물의 뒷부분까지 돌아가서 전달되는 현상 - 음파는 파동의 하나이기에 물체가 진행방향을 가로막고 있어

도 그 물체의 후면에 전달되는 현상

- 야외에서 담, 방음벽, 축대, 건물 등의 장애물

출처: 건축환경공학; 김재수저; 서우; 2005; p353

(21)

5) 잔향과 반향

• 잔향 : 음원이 정지한 후에 실내에 남는 현상

• 잔향시간 :음원이 정지한 후에 실내의 평균에너지 밀도 가 처음값에서 60dB로 감쇠하는데 걸리는 시간

• 반향 : 직접음이 들린 후에 반사음이 늦게 들리는 경우

• 명료도 : 사람이 말할 때 정확하게 들리는 정도

(22)

2. 음의 세기와 레벨

1) 음향파워(Power) (=음향출력)

- 단위시간에 음원으로부터 방출되는 전체 에너지 - 단위 : W, ergs/sec

W = I X S S : 음원의 방사 표면적

I : 표면에서의 소리의 세기

2) 음의 세기(Sound Intensity)

- 순수하게 물리적인 양을 나타내는 척도

- 음의 진행방향에 직각이고, 단위면적을 단위시간에 통과하는 음의 에너지 양을 Power로 나타낸 것

(23)

3) 음의 세기 레벨(Sound Intensity Level : SIL)

- 세기 : 음의 크기

- 데시벨(dB) : 음 세기의 레벨. 음의 크기를 인간의 청감과 일치하는 측정단위로 표현한 것. dB는 2음에 대한 물리적인 강약을 대수로 나 타낸 비교값.

(“deci” = 1/10을 의미, “bel” = 전화를 발명한 알렉산더 그레엄 벨의 이름)

Bell = log I/I

₀

I : 비교하는 세기 I₀ : 기준세기

4) 음압 레벨(Sound Pressure Level : SPL)

- 음압 : 압력변동의 파

- 음압을 dB 척도로 표시한 것. P로 표시

- 단위 : Pa(N/m²) Pa를 이용하면 대기압은 약 10⁵Pa

SPL = 20 log P/P

₀

(dB)

P : 대상음의 압력 P₀ : 기준 음압 P₀ = 2 X 10^-5Pa

(24)

3. 소음

• 소음이란?

- “선호하지 않은 음” 또는 “없는 편이 좋은 음”

- 일반적으로 “생리적 장애를 일으키는 음”, “대체로 큰 음”

“음색이 불쾌한 음”, “회화를 방해하는 음”, “능률을 저하 시키는 음”, “휴면 안면을 방해하는 음” 등

• 소음의 환경기준

지역구분 적용대상 지역 기 준

낮(06 ~22시) 밤(22~06시)

일반지역

가지역 50 40

나지역 55 45

다지역 65 55

라지역 70 65

도로변지역

가, 나지역 65 55

다지역 70 60

라지역 75 70

(25)

1) 환경소음의 평가

(1) 등가소음레벨(Leq : Equivalent Sound Level)

• 변동하는 소음 레벨의 에너지 평균치로 변동음과 같은 에너지를 지 닌 정상음 레벨을 의미(예: 교통소음)

• 큰 폭으로 변동하는 소음을 평가하는 평가량 중의 하나로 변동하는 소음을 주어진 시간동안 변동하지 않은 평균레벨의 크기로 환산하 는 방법

(2) 교통소음지수(TNI: Traffic Noise Index)

• TNI : 교통소음지수로 표시되는 척도

• 1968년 런던의 14개 주택지역의 사회조사와 소음측정 결과를 기초 로 제안된 척도 -> 도로교통 소음을 인간의 반응과 관련시켜 정량적 으로 구한 양

• TNI산출 : 24시간 동안 측정된 A 보정 통계소음 레벨 L_{10 ,} L₉₀을 기 준

(26)

2) 실내소음의 평가

(1) NC(Noise Criteria Curves) 곡선

• 1957년 Beranek이 제안

• 대상되는 소음(사무실 소음)을 옥타브 분석한 결과를 NC곡선으로 Plot하여 실시하는 것

(2) NR곡선(Noise Rating Curves)

• 소음대책 검토시에 필요 : 청력장해, 회화방해, 시끄러움의 관점

• ISO가 정한 소음평가 곡선

• 1000Hz의 옥타브 밴드레벨이 평가곡 선의 NR수와 일치

출처 : 건축환경공학; 김재 수저; 서우; 2008; p 521

(27)

4. 건축음향설계

1) 홀 형태 설계

- 실의 사용 목적에 적합한 특성 고려하여 홀의 형태와 크기를 결정해 가는 설계.

- 반향, 음의 초점 등 홀에서 발생하는 음향결함 현상의 원인

- 홀의 목적 및 용도에 맞는 실의 형태, 크기, 천장, 바닥, 벽, 확산판, 반 사판 등의 계획이 아주 중요하다.

1. 거리에 따른 음의 감쇠 2. 좌석에 의한 흡음

3. 표면마감에 의한 흡음

4. 실내 모서리 부분의 반사음 5. 굴곡된 면의 음확산

6. 반사판 단부의 음회절 7. 음의 음영부분

8. 제 1차 반사음

9. 무대 바닥판의 공명 10. 반향과 정재파 11. 음의 투과

출처 ; 건축환경학; 임만택저; 보문당; 2010

(28)

2) 잔향설계

- 홀에 가장 적합한 최적 잔향시간을 만족하도록 실내 흡음력을 고려하여 마감재료를 선정하고 그 소요량과 배치를 음향적 관 점에서 결정해 가는 것.

- 잔향설계는 홀의 음향특성을 평가하는 중요한 요소이다.

• 실내 음향결함

- 반향 : 직접음이 들린 뒤 반사음이 들리는 것

- 플러터 에코 : 매우 짧은 시간 간격으로 반복해서 발생되는 반 향

- 음의 집점 : 음이 파장에 비해 휠씬 큰 오목면에 반사되면 어 느 한 곳에 집중되어 음압이 상승하는 현상이 발생

- 속삭이는 회랑 : 반사면이 큰 오목면을 이루고 있으며 음은 그 면의 주위를 진행하여 몇 번이고 반사하고, 속삭이는 소리는 대단히 멀리까지 명료하게 들을 수 있는 현상