자연형 냉방

자연형 냉방의 정의

자연형 냉방은 에어컨 없이 건물을 시원하게 만드는 방법이다.

방법은 두 방향이다. 햇빛이 실내로 들어오는 것을 막고, 남는 열을 밖으로 내보낸다.

기계식 동력 없이 밤하늘, 외기, 지중 같은 자연 열원을 이용한다.

자연 열싱크

자연 냉각은 열을 버릴 곳, 즉 열싱크가 있어야 성립한다.

대표 열싱크는 밤하늘, 외기, 지중이다. 열원마다 쓰는 기법이 다르다.

밤하늘은 복사 냉각, 외기는 야간 환기, 지중은 쿨튜브로 활용한다.

현장 자원이 열싱크로 쓰일 수 있는지 먼저 확인한다.

열 획득 억제

열 획득 억제는 낮 동안 냉방 부하를 줄이는 일이다.

차양은 여름 태양 복사열이 창으로 들어오지 않게 막는다.

방위는 북반구에서 남측 개구부를 중심으로 두고 동·서측 개구부를 줄인다.

밝은 외피 색은 일사 흡수를 낮춘다.

열용량과 야간 환기

열용량은 구조체가 열을 저장하는 능력이다. 낮에 열을 흡수하고 밤에 내보낸다.

야간 환기는 자연형 냉방에서 가장 널리 쓰이는 방식이다.

낮에는 개구부를 닫아 두고 밤에 열어 구조체의 열을 외기로 뺀다.

일교차가 큰 지역에서 야간 환기로 구조체를 식히면 다음 날 실내 온도 상승이 완화된다.

환기 방식 비교

같은 환기라도 구동력에 따라 방식이 나뉜다.

맞통풍은 바람이 구동력이라 바람이 안정된 곳에서 효과가 크다.

굴뚝 효과는 실내외 온도차에 따른 부력을 쓴다. 상부 개구부로 배출한다.

기계식 야간 환기는 팬을 쓰므로 혼합 모드로 분류된다.

바람이 약한 날에는 스택환기가 보완책이 된다.

적용 조건과 한계

자연형 냉방은 외기 조건에 의존해 제어가 어렵다는 한계가 있다.

야간 환기는 건물이 빌 때 창을 열어야 하므로 보안 문제가 생긴다.

상대습도 90% 이상의 외기가 들어오면 곰팡이 위험이 크다.

건물 기밀성 차이가 환기 성능을 좌우한다.

습한 기후에서는 밤의 습한 공기가 쌓여 쾌적성이 떨어진다.

핵심 정리

마지막으로 핵심을 정리한다.

열 획득은 차양과 방위로 막고, 열은 야간 환기와 복사 냉각으로 뺀다.

앞에서 낸 문제의 정답은 일교차가 큰 건조 기후다.