벽체·지붕·창호의 열취득

개념과 원리

벽체·지붕·창호를 통한 열부하는 건물 외피를 통해 실내로 들어오거나 실내에서 빠져나가는 열량입니다. 냉방부하에서는 주로 전도에 의한 열취득과 유리를 통한 일사열취득을 구분해서 계산합니다.

벽체와 지붕의 전도열은 기본적으로 Q = U A ΔT를 사용합니다. 그러나 여름철 외벽·지붕은 태양복사로 표면온도가 높아지므로 문제에 따라 단순 실내외 온도차 대신 상당외기온도차 또는 지정된 보정온도차를 사용할 수 있습니다.

창호를 통한 열취득에는 두 종류가 있습니다. 첫째는 실내외 온도차에 의한 관류열이고, 둘째는 태양복사가 유리를 통과해 들어오는 일사열입니다. 두 항목은 별도로 계산한 뒤 필요한 경우 합산합니다.

벽 면적 계산에서는 전체 벽면적에서 창과 문 면적을 제외해야 하는 조건이 흔합니다. 이 부분을 놓치면 벽체 열부하와 창호 열부하가 중복 계산될 수 있습니다.

실기에서는 방위, 시간대, 차폐계수, 일사취득계수 등이 주어질 수 있으므로 어떤 면에 어떤 조건을 적용하는지를 먼저 표로 정리하면 실수를 줄일 수 있습니다.

q = K · A · Δt

q_GR = I_GR · A_G · k_s

I_GR은 유리창의 일사취득열량, A_G는 유리창 면적, k_s는 차폐계수이다.

q_GC = I_GC · A_G

q_GT = K · A_G · Δt

방위계수
외벽·지붕·유리창의 냉방부하 계산에서는 방위에 따른 보정계수가 주어지면 반드시 반영한다.

외벽 총면적이 50 m²이고, 그중 창 면적이 8 m²라고 하겠습니다. 외벽의 열관류율은 0.6 W/(m²·K), 적용 온도차는 14℃입니다. 창의 열관류율은 2.5 W/(m²·K), 실내외 온도차는 10℃라고 가정합니다.

① 순수 외벽면적
A=50-8=42 m²

② 외벽 열취득
Q_wall=0.6×42×14=352.8 W

③ 창의 관류열
Q_glass=2.5×8×10=200 W

창의 일사열취득이 별도로 1.2 kW 주어졌다면 이 면에서의 총 열취득은:

0.3528+0.200+1.200=1.7528 kW

① 창 면적을 벽체 면적에서 빼야 하는지 확인하세요.
빼지 않으면 같은 부분을 벽체와 창호에서 두 번 계산할 수 있습니다.

② 창의 관류열과 일사열을 같은 항목으로 보지 마세요.
온도차에 의한 열전달과 태양복사에 의한 열취득은 원인이 다릅니다.

③ 상당외기온도차가 주어졌다면 일반 온도차를 대신 사용하지 마세요.
벽체·지붕의 일사 영향을 반영한 조건일 수 있습니다.

④ W와 kW를 합산하기 전에 단위를 맞추세요.