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작성일 : 2016-12-29 13:40:02
RC조 패시브하우스 축열 특성
 글쓴이 : ifree
조회 : 324  
 

올 여름 초입에 람다하우스의 축열특성 측정을 시작한다는 포스팅을 한 바 있다.

동 실험을 시작할 때는 본 측정 전에 이와 유사한 분석 자료를 본 적이 없었기에 그 결과를 예측하기도 어려웠고 또 결과물을 어떻게 해석해야하는지도 알지 못하였다.
그 점에 있어서는 지금도 크게 나아진 것은 없다.
막연하게 어떤 데이타라도 기록으로 남긴다면 활용 가치가 있을 것으로 기대하면서 시작한 것이다.
전체 측정 계획 기간은 2016. 07. 16. ~ 2016. 11. 18. 로써 125일간으로써 4개월 2일 동안이었다.
여름 기간과 난방이 시작되기 전까지를 측정 기간으로 정하였다.
한시간 단위로 로그에 기록하였으로 측정기간동안 3천개에 달하는 자료가 축적되었다.
로그에서 데이타를 꺼내 놓고 보니 너무 방대한 자료라서 이 데이타를 어찌 해석하고 또 포스팅 해야할지 막막하였다.
해서, 전체 데이타 중 향후 추가로 특이점이 있는 것은 따로 소개 하기로 하고 우선은 필자가 관심을 가졌던 특이 기간별로 특징적인 자료들을 기간별로 추출해서 지식이 허용하는 한도내에서 소개하기로 하였다.

1. 여름-가을 천이기(遷移期) 축열 특성

여름에서 가을로 전이되는 천이기가 RC조 패시브하우스의 축열 특성을 가장 잘 나타내 주는 기간이다.
람다하우스의 냉방기 가동은 8월 27일부로 종료되었지만 아래 그래프에 도시된 기간(9월 6일~9월16일) 중 대기온도는 여전히 최고온도가 30℃에 달하였기에 한낮에는 무더운 상태다.

RC조패시브하우스축열특성(여름-가을천이기).jpg


동 기간 동안은 RC조 패시브하우스의 특징적인 여러 요소 즉, 외부 차양에 의한 직달광선의 차단, 젠더 공조기의 Night Cooling System 작동과 RC조 중량 골조의 축열 특성으로 실내 온도를 완충해 냄으로서 냉방기 없이 쾌적한 실내 조건을 유지할 수가 있다.
그림에 나타난 바와 같이 외부 기온의 다이나믹한 변동 있음에도 불구하고 실내 기온은 매우 안정적으로 유지되고 있음을  알 수가 있다.
본고는 RC조 골조의 축열 특성에 관한 것이므로 이에 관한 데이타를 좀더 디테일하게 보기로 한다.
실내 벽체 온도와 공기온도간의 상관 관계를 좀더 쉽게 판단하기 위해서 대기 온도 데이타는 삭제하고 벽체와 실내 온도 데이타만을 확대하여 도시해 보았다.

RC조패시브하우스축열특성(여름-가을천이기)1.jpg


파란선은 벽체의 온도값이고 오렌지색은 실내 공기온도이다.
벽체와 실내공기 온도 두개 데이타 모두 대체로 보면 새벽 6시경에 최저 온도를 가르키고 18시(오후 6시)에 최고 온도에 도달하고 있다.
대기온도가 최고 온도에 달하는 15시경이 실내 온도도 최고 온도가 될 것으로 예상했지만 동 기간의 태양고도와 측정 지점의 국부적인 환경, 실내에 도달한 일사 에너지의 축적 등의 영향으로 실제로는 18시에 실내 온도가 최고값에 도달한 것으로 추정된다.
중요한 점은 실내온도가 최고값에 도달하는 구간에서는 벽체온도가 실내온도 보다 낮고 반대로 실내온도가 최저값으로 낮아지는 일몰 후 기간 동안은 벽체온도가 실내 공기 온도보다 높은 값을 보인다는 점이다.
즉, RC조 중량물에 시멘트 미장한 내벽이 실내 온도가 올라가는 낮 시간 동안은 실내 온도를 흡수하여 온도 상승을 낮추고 실내 온도가 낮아지는 밤 시간 동안은 낮에 축적한 에너지를 방출함으로써 실내 온도가 급격히 낮아지는 것을 막아주고 있음을 분명하게 보여주고 있다.
내벽이 충방전하는 에너지 값이 얼마정도인지는 정확하게 알수는 없으나 실내 온도 변이값과 콘크리트 비열 특성 등으로 미루어 짐작하기로는 짐작하기로 수십 KWH 범위일 것으로 추정된다.

2. 난방기간 중 축열 특성

당초 계획했던 측정 기간이 지나고 약간 여유가 있는 듯 하여 로그 버튼을 한번 더 눌렀다.
난방이 진행되는 기간 동안 온도 데이타가 어떤 특성을 보일까 갑자기 궁금해진 것이다.
설계가 시작되고 내부 마감을 단순 미장으로 처리하기로 결정하던 시기에 설계자인 홍도영건축가와 주고 받은 얘기가 생각이 나서다.
단순 미장으로 마감된 실내 내벽이 난방기간동안에는 열복사가 일어나기 때문에 실내 거주자가 체감하는 쾌적감이 증가한다는 내용이었다.
과연, 그러한가? 가 궁금해진 것이다.

RC조패시브하우스난방기간중축열특성.jpg


역시 파란선이 뱍체 온도이고 오렌지선이 실내공기 온도이다.

우선, 예상한 것과 같이 벽체 온도인 파란선이 실내 공기 온도보다 높은 값을 유지하고 있음을 알 수 있고 이는 내벽의 시멘트마감재로 인한 열복사 효과임을 짐작할 수가 있다. 물론 측정 위치가 태양 복사 에너지의 영향이 최소로 미치는 위치이기 때문에 이런 결과를 얻을 수 있다. 태양 복사 에너지의 직접 영향권인 남측 창호 부근이었다면 낮 시간 동안의 실내공기 온도가 당연히 벽체보다 높았을 것이다.

본 관측으로 내부 마감재의 축열 특성이 우수하면 동절기 동안 벽체로부터 열복사가 유도되고 실내 거주자의 쾌적도가 상승한다는 것이 과학적으로 입증이 되었다고 본다.

그런데, 특별히 이측정 데이타에는 축열 특성 외에도 상당히 흥미로운 데이타가 포함되어 있다.

바로 온도가 급강하 하는 구간이 있다는 것이다.

필자 가족이 짧은 휴가를 즐기기로 한 때문에 12월 22일오전 7시 부터 12월 24일 낮 12시까지 집을 비웠고 동 기간 중에는 난방을 하지 않았다.

그로 인해서 실내 온도가 17.2℃까지 떨어졌고 집에 돌아와서 난방을 씨게 돌려서 실내 온도를 회복하는 절차가 있었다.

실내 온도를 회복하는데 약 75kWh의 도시가스가 소비되었고 이는 비 난방기간동안 실제 난방을 하였을 때 소비되었을 것으로 예측되는 값에 근사치였다.

급속히 난방 에너지를 투입한 결과 일시적으로 실내 온도가 벽체 온도보다 높아지는 구간도 발생한 것으로 추정된다.


이외 측정 데이타 중 제법 흥미로운 시사점이 몇개 더 있으나, 오늘은 년말인지라 이만 줄이기로 한다.


한국패시스협회 관계자 분들과 회원님들의 뜻 깊은 년말과 새해 건강하시기를 기원하며 ........

 
  
   다른 분을 위해 SNS를 활용해 주세요.
 
만덕 2016-12-29 15:08:10
 
우리가 살고있는  지구에  축열기능이  변함없길  바라는건  꿈이겠죠  ^^
제2람다하우스에  최종  목적지도  아마  그 곳 이겠죠
한  해  마무리  잘 하시고  항상 건강하세요^^
HVAC 2016-12-29 19:28:04
 
람다의 축열에 관한 레포트는 저한텐 무척 흥미로운 주체였습니다. 여름 겨울 지나오면서
실감하는 문제이기도 합니다.. 월요일은 항상 춥던가 덥던가 한 기록이였으니깐요..
저희 사무실 직원왈  가장 좋은 쾌적한 온도가 유지되는 시간은 하루중 퇴근할 무렵이고
주중은 금요일 오후라고요.. 재밌는건 패시브급이 아닌 이런 RC 조에서도 실감합니다.

Thermally Activated Building System.... 흥미롭습니다..

아이프리님도 새해 건승하세요.
유리그림자 2016-12-29 19:55:01
 
콘크리트 축열기능을 통한 쾌적한 실내공기를 유지하기 위해 내벽을 시멘트 미장 마감후 단순한 페인트를 칠해야 할까요? 규조토 성분의 포함되어 있어 탈취 및 약간의 단연 성능을 가지고 있는 기능성 도료를 생각중인데 잘 모르겠네요? 관리자님?
관리자 2016-12-31 12:05:52
 
ifree 님..
저는 25일 18시 부터 27일 12시사이가 더 궁금한데요..
무슨 일이 있었던 건가요?
관리자 2016-12-31 12:07:50
 
유리그림자님...
단열성능과 축열은.. 일치되기는 어렵습니다. 하지만 그 것이 도료이므로.. 영향은 없다시피할 것입니다.
생각하시는 기능성(?)도료를 사용하셔도 무방합니다.
여담입니다만.. 인위적인 기능성(?)은 항상 수명이 정해져 있습니다.
ifree 2016-12-31 12:27:40
 
관리자님.
25일  18시 이후 특별한 사건은 없었습니다.
다만, 실내 온도 회복을 위해 강한 파워로 난방에너지를 투입하였기 때문에 데이타상 헌팅이 일어났고 세탁도 하고 조리도 하는 등 내부 발열도 평소보다는 과한 시기였습니다.
이정도의 온도를 한번에 올려본 경험이 없어서 실내온도가 떨어진 것에 대한 대응이 정확하지 못했습니다.
또 날씨도 24일 이저 시기보다 25 이후 청명한 맑은 날이었던 것으로 기억됩니다.
난방에너지의 과 투입 강한 일사 등이 개입된 기간이었습니다.
관리자 2016-12-31 12:35:15
 
이 구간인데요..
거의 이틀 동안 그냥 손놓고 있었다는 의미신거요?

ifree 2016-12-31 12:43:30
 
상대적인 그림으로는 온도 드롭이 있는 상태로 보일 수도 있습니다만, 실내 온도값 자체는 18도 위였기 때문에 비 정상 상태라고는 판단하지 않았습니다. 당시 일사는 어땠는지 기억이 없네요.
다만, 계산에 따라 예측 에너지를 투입했는데도 실내온도가 생각만큼 올라가지 않아서 조금 에너지 투입을 늘렸고 그 결과가 나탄난 것으로 봅니다.
제가 봐도 이상하긴 하네요.
벽체온도에 비해 실내공기 온도가 과도하게 낮은 것 같은데...벽체 온도로만 보면 난방 에너지는 공급이 되고 있는 것인데...
당췌,  흐린 날 일사 영향일 수도 있겠다는 생각도 듭니다만...
(확인해보니 25,26일은 흐렸고 27일 부터는 맑은 날이었네요.)
관리자 2016-12-31 12:49:44
 
그렇네요..
국부적 현상일 수도 있겠다 싶습니다.
다른 구간은 축열의 "교과서"적 양상이라서요... 그래프가 아주 아름답습니다.

좋은 데이타 감사합니다.~~
ifree 2016-12-31 13:19:30
 
덕분에 거실벽에는 온도쎈스를 부착했던 자국이 영광의 상처로 남았습니다.
안 지우고 놔두려고요.^^

관리자 2016-12-31 15:51:41
 
ㅎ. 네... 나중에 사인해야 할지도 모르겠습니다.
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