RTS법과 열평형법

왜 배우는가: RTS법과 열평형법은 건물 최대열부하를 계산하는 대표 방법으로, 2교시 비교 문제와 4교시 유사점·차이점 문제에 반복해 출제되었다. 1교시에서는 최근 제시된 부하계산법으로 RTS법 자체를 묻기 때문에 원리와 절차를 정확히 알아야 한다. 설계 실무에서 냉방 설비 용량을 정할 때 두 방법의 결과를 어떻게 해석하는지도 함께 이해해야 한다.

출제 이력: 제135회 2교시 2번, 제130회 4교시 1번, 제93회 1교시 5번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

RTS법은 실의 복사 열취득을 시간 지연 계수(복사시계열)로 나누어 시간별 냉방부하를 구하는 동적 부하계산법이다.

• RTS법(Radiant Time Series method)
• 복사시계열(Radiant Time Series)
• 시간 지연
• 현열 취득 분리
• 열평형법(Heat Balance Method)
• 최대열부하

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 건물에 들어온 열이 바로 냉방 부하가 되지 않고 벽·바닥·가구에 흡수되었다가 조금씩 실내로 나오는 현상을 계산에 넣는 방법이다. 복사 열(창을 통한 일사, 조명·기기의 복사 발열)은 실내 공기를 바로 데우지 않고 구조체 표면에 먼저 흡수된다. 그래서 같은 열량이라도 냉방 부하의 최댓값은 시간이 늦춰져 나타난다.

RTS법은 이 지연 현상을 시간별 복사시계열 계수로 표현한다. 시각별 열취득에 계수를 곱해 그 시각의 냉방 부하를 얻는다. 계수는 구조체 열용량과 실의 조건에 따라 정해진다.

열평형법은 실내 공기, 벽체, 바닥, 가구의 열수지식을 세우고 시간별로 풀어 부하를 구하는 방법이다. 각 표면의 열평형을 동시에 만족시키므로 계산이 엄밀하다.

복사시계열은 복사 열취득이 시간이 지나면서 냉방 부하로 전환되는 비율을 나타내는 시계열 값이다. 시간 지연과 감쇠를 한 번에 표현한다.

현열 취득 분리는 열취득을 복사와 대류 성분으로 나누는 과정이다. RTS법에서는 복사 성분에만 시간 지연을 적용하고 대류 성분은 즉시 부하가 된다.

3. 등장 배경과 필요성

과거의 정상상태 계산은 최대 부하를 과대평가하거나 과소평가하는 문제가 있었다. 건물의 열용량이 커질수록 피크 시각이 늦춰지기 때문에 실제 설계 조건을 반영하기 어려웠다. 이를 보완하기 위해 시간별로 열취득을 추적하는 동적 계산법이 쓰이게 되었다.

RTS법은 열평형법보다 계산 절차가 단순하다. 열평형법처럼 많은 열수지식을 연립해 풀 필요가 없고, 계수표를 이용해 시간별 부하를 빠르게 구할 수 있다. 이 때문에 실무 설계에서 널리 쓰이게 되었다.

열평형법은 계산 정확도와 이론적 근거가 높다. 다만 계산 과정이 복잡해 전산 프로그램 없이는 시간이 많이 든다. 두 방법은 정확도와 계산 편의성 사이의 균형으로 이해하면 된다.

4. 구성요소·원리·절차

해석 대상 건물의 최대열부하는 건물 외피와 내부 발열원을 통해 들어오는 열이 시간에 따라 실내로 전달되는 과정을 계산해 얻는다. RTS법과 열평형법은 같은 열원을 다루지만 계산 구조가 다르다. 두 방법의 구성요소와 절차를 먼저 정리한다.