온열환경과 쾌적조건

온열환경과 쾌적조건

열 평형식

Human Body (인체) Energy

(Food)

Energy (Activity) Heat Dissipation, ^방열

(R. C. E)

(R. C. E)

Heat Dissipation, ^방열

Metabolism

대사(M)

Input Output

인체와 열

열환경요소

공기온도 복 사 기 류 상대습도

증발E (약 20%),수분 공기

• 상대습도

• 신체의 “젖은” 면적

• 주위 공기의 속도

전도C(국소량), 신체의 접촉

• 피부온도와 공기온도와의 차이

• 공기에 노출된 신체변화

복사R(약40%), 전자파

• MRT(주위공기와 온도 의 영향

• 신체의 복사면적

(대류때의 면적보다 적음)

• 전도에 의한 손실은 매우 적음

대류C(약40%), 기류에 의한

인 체

인체와 열환경 [Thermal Environment]

인간측의 요소

인간과 환경사이 의 열교환

방사 대류

증발

전도

환경측 요소 일사

표면온도

기류

기온

습도 바닥,벽,천장 활동량

착의량

인간의 활동상태에 의해 체 내에서 생기는 열. 격렬한 움 직임을 하고 있을 때, 대사량 은 많고 기온이 낮아도 추위 를 느끼지 않는다

착의량, 소재, 형태에 의해 열의 이동이 변화. 착의량이 늘면 기온변화의 영향이 작 아짐

■ 온열환경과 쾌적조건 <온열환경요소>

1 clo=0.155m

℃/W

■ 온열환경과 쾌적조건 <온열환경요소>

■ 온열환경과 쾌적조건 <인체의 열평형>

추위, 더위에 대한 능동적 반응

■ 온열환경과 쾌적조건 <온열환경요소>

추위, 더위에 대한 무의식적 반응

■ 온열환경과 쾌적조건 <온열환경요소>

- 열적 중성점과 쾌적 -

(대사량^*(Metabolism) M : 인체가 생산하는 열량)

• 실내에 있는 사람이 열환경에 대하여 쾌적한 감각을 갖도록 실내의 온^.습도, 기류, 복사열을 적정 조절해야 하는데, 쾌적감을 얻기 위해서 대사량과 방열량의 평형뿐만 아니라 방열량 분포도 적당하게 유지 필요 - 대사량 M과 방열량의 합과 평형을 이룰 때(S=0) 인체는

열적 중심점에 도달하여 더위와 추위에 대한 느낌 없음

- 열환경에 대한 쾌적감은 이 부근에서 획득

열적 중성점 (熱的 中性点, Thermal Neutral Point)

(Thermal comfort environment)

- 열환경 지표-

• 절대적 쾌적조건 제시 : 온도, 습도, 기류, 복사열을 표준적, 단일지표로 나타내기는 불충분

• 대표적 열환경 지표 (이론적/경험적 )

① 카타냉각력

② 흑구온도(黑球溫度) or 글로브온도(Globe Temperature, GT)

③ 작용온도(作用溫度, Operative Temperature, OT)

④ 유효온도(有效溫度, Effective Temperature, ET)

⑤ 수정 유효온도(修正 有效溫度, Corrected Effective Temperature, CET)

⑥ 신 유효온도(新有效溫度, New Effective Temperature, ET

)

⑦ 불쾌지수(不快指數, Discomfort Index, DI) 등

온 도

. 건구온도 [Dry Bulb Temperature]

. 습구온도 [Wet Bulb Temperature]

습 도

• 절대습도

건조한 공기 1 kg에 함유되어 있는 수증기의 양

(kg/kg’), (kg/kg Dry Air), (kg/kg DA)

• 상대습도 (Relative humidity) φ, (%)

• 수증기분압, P

(mmAq), (kg/cm

), (Pa), (N/ ㎡ ) : 수증기가 차지하는 압력

(Absolute humidity) χ

(Vapor pressure)

φ =

포화공기의 수증기 분압 (P_s) x 100

1Kg (1+X)Kg

건조공기 수증기 습공기

X Kg

• 노점온도 , Td (露奌溫度, Dew Point Temperature)

공기가 서서히 냉각되어 이슬(露)이 맺히기 시작할 때의 온도

※ 포화공기 (Saturated Air) : 공기는 온도에 따라 수증기를 함유하는

양이 달라지는데 수증기를 더 이상 함유할 수 없는 상태로 되었을 때의 공기.

온도가 높을 수록 수증기의 함유량이 많아진다.

습도조정

• 습도 조정 - 가습기, 공기조화기

• 우리나라의 기후

여름 : 습윤 – 제습필요 겨울 : 건조 – 가습필요

• 겨울에 가습하는 한가지 방법 : 방에 식물을 많이 둠

- 물을 주어야 함으로 가습효과가 있음

- 방 전체를 적당한 습도로 유지하고 사람에게도 편안함을 제공

기류[바람, Air Movement]

• 바람의 형성 : 바람은 공기의 이동으로 발생

공기는 기압이 높은곳에서 낮은곳으로 이동한다 . 바다바람과 육지바람

. 계곡바람과 산바람 . 계절풍

• 기류의 표시방법 풍속 – 10분간 평균

풍력 – 바람의 세기, 풍력계급

풍향 – 지상 10m

• MRT

• SAT

( Solar Air Temperature)

• Globe 온도계,

• MRT

복사열

t g

■ 복사열평가

v ^{: 풍속(m/s)}

a : 대기권 밖 b : 맑은날 지표면

c : 평균적인 날씨의 지표면

일 사 량

태양열

법선면일사량

법선면 대기권 m

I0

In

는 대기중 투과거리 m이 길수록(태양고도가 낮을수록 길어짐) 크게 감지하여 이 된다.

I0

In

In

I0

S I₀  Q

sinh '

o n

I S I Q





) / (k cal h Q

(㎡) S

) (

4 .

2 v t t

t

⁺

^-

=

(㎡) ' S

작용온도

• Yaglou 등이 실험 결과로 제안.

• 온도, 습도 및 기류의 3가지 요소가 인체에 미치는 종합적 영향을 선도(線圖)로 나타낸 것

• 상대습도 100%, 무풍(V=0)일 때를 기준

유효온도선도

- 유효온도 · 수정유효온도-

유효온도

• 유효 온도가 주위 벽면으로부터의 복사열에 대한 영향을

반영하고 있지 않기 때문에 이것을 보완하기 위해 건구(乾球)온도 대신에 복사의 영향을 알 수 있는 글로브온도를 이용하는 것.

• 유효온도와 같은 선도사용 수정유효온도

ET도

• 미국의 ASHRAE(American Society of Heating Refrigerating and Air Conditioning Engineers, 미국 냉난방 공기조화 학회)에서 많은 연구 결과를 토대로 제안.

• 신 유효온도에서는 운동량과 착의량에 따라서 사람의 온열감각이 달라지는 것을 반영

신 유효온도선도

쾌적범위

- 신유효온도 · ET *-

신 유효온도

ET

=

+

LR(

-0.5

)

:

wi_m

:

LR

:

P_a : 공기의 압력

p_et*.s : et*에서 포화압력

ET ^* 도

• 표준(상대습도 50%, 기류1m/s, 1met,

0.6clo)인 상태에서 신유효온도를 표준유효 온도라 함

• 즉 온도를 제외한 나머지 조건을 표준조건 으로 하고 쾌적하다고 느끼는 온도 80%를 SET

22.2~25.6도를 기준온도로 제시

표준유효온도(SET ^* )

Standard Effective Temperature

- PMV, PPD -

• 1970년 덴마크 공과대학의 P.O.Fanger 교수에 의해 개발된 지표

• 사람과 주위 환경의 6가지 열환경 요소들(기온, 습도, 기류속도, 평균복사온도, 대사량, 착의량)을 측정하여 인체가 느끼는 온열감 예측

• 인체의 열평형에 기초한 쾌적방정식으로부터 구해지며, 실내 열환경의 온열감 및 쾌적성과 관련하여 현재 가장 많이 사용

• 예상온열감은 온열감 7단계 척도를 기준 : 일반적으로 재실자가 쾌적하다고 느끼는 예상온열감 -0.5 ~+0.5

PMV 열적 상태

-3 춥다

-2 서늘하다

-1 약간 서늘하다

0 중립

1 약간 따뜻하다

2 따뜻하다

3 덥다

PMV (Predicted mean vote, 예상온열감)

• 일반적으로 재실자가 쾌적하다고 느끼는 예상온열감 : -0.5 ~ +0.5

• Fanger 교수는 PMV와 PPD와의 관계 제안

• PPD =

• 일반적으로 환경에서의 쾌적하다고 느끼는 예상불만족도는 10%이하 PMV와 PPD의 관계

불만족 응답자수

응답자수 X 100

PPD (Predicted percentage of dissatisfied, 예상불만족도)

■ 온열환경과 쾌적조건 <온열환경지표>

■ 온열환경과 쾌적조건 <온열환경지표>

- 열환경의 쾌적조건 -

냉난방 설계용 실내 온 • 습도 조건 ASHRAE의 쾌적범위와 온돌난방의 공간 쾌적범위