냉난방 부하는 실내를 설계조건에 묶어 두려고 공조기가 빼거나 넣어야 하는 열이다. 냉방에서는 벽 · 창 · 사람 · 조명 · 외기로 들어오는 열을, 난방에서는 벽과 외기로 빠져나가는 열을 더한다. 두 쪽에 다 들어가는 벽체 관류열은 열관류율 K, 면적 A, 실내외 온도차 ΔT 의 곱이다. 그림은 실내막 · 단열 · 구체 · 외기막 네 층으로 된 벽 단면이고, 슬라이더로 단열과 구체 두께, 온도차를 바꾸면 층 폭과 아래 줄의 K · q 가 함께 바뀐다.
부하는 들어오고 나가는 열의 합
냉방 부하는 들어오는 열(열취득)이, 난방 부하는 나가는 열(열손실)이 대부분을 차지한다. 벽을 지나는 관류열은 양쪽에 모두 들어가고, 여러 층으로 된 벽은 층마다 저항을 더한 총저항 R 의 역수를 열관류율 K 로 쓴다. 표면 공기막의 저항은 흔히 실내 쪽 hᵢ ≈ 9, 바깥쪽 hₒ ≈ 23 W/m²K 의 역수로 잡는다. 바깥은 바람이 막을 얇게 만들어 hₒ 가 더 크다.
👀 부하를 나누는 세 갈래
①설계조건: 실내외 온습도, 재실 인원, 내부발열
②열취득(냉방): 일사 · 관류 · 인체 · 조명 · 외기
③열손실(난방): 관류 · 외기(틈새바람과 환기)
④관류열 Q = K A ΔT 는 취득과 손실 양쪽에 같은 꼴로 들어간다
층 두께와 관류열
0.05 m
0.15 m
10 ℃
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R = 1/hᵢ + Σ(L/k) + 1/hₒ. K = 1/R. q = K ΔT.
실내막 · 단열 · 구체 · 외기막 네 층의 벽 단면과, 그 벽의 열관류율 K 와 단위면적 관류열량 q
💡 지금 벽에서 읽는 값
①총저항 R = 1.512 m²K/W
②열관류율 K = 0.661 W/m²K
③단위면적 관류 q = 6.6 W/m²
④열전도율 k 는 단열재 0.04, 콘크리트 1.4 W/mK 로 둔 어림값이다
저항을 더한 뒤 관류율이 나온다
총 열저항
R = 1hi + Σ(Lk) + 1ho
실내 표면막 + 층마다 전도(L/k) + 바깥 표면막
열관류율
K = 1R
저항이 클수록 같은 온도차에서 통과하는 열이 줄어든다
관류열량
Q = K A ΔT
단위는 W 이고, kW 로 쓰려면 1,000 으로 나눈다
설계조건이 입력, 부하는 출력
📏 순서
①실내외 온습도를 정한다(앞 강의 설계조건)
②구조체마다 K 와 면적 A 를 모은다
③냉방은 취득을, 난방은 손실을 다음 강들에서 항목별로 더한다
④K 를 낮추는 가장 값싼 방법은 대개 단열을 두껍게 하는 것이다
시험 포인트와 기출 유형
🎯 시험 포인트
①부하의 개요 = 설계조건 · 열취득 · 열손실
②K = 1/R, R = 1/hᵢ + Σ(L/k) + 1/hₒ
③Q = K A ΔT
④단열이 두꺼우면 R 이 커지고 K 와 Q 는 작아진다
📝 대표 기출유형
①[기출유형] 열관류율의 정의는? (답: 총 열저항의 역수 · 단위면적, 단위온도차당 통과하는 열량)