환기효율 평가 지표

환기효율의 정의

환기효율은 실내에 들어온 신선한 공기가 오염물질을 얼마나 효과적으로 제거하는지 나타내는 지표다.

이 지표는 공기연령과 잔류체류시간이라는 두 시간 값으로 정량화한다.

공기연령은 외기가 특정 지점에 도달하기까지 걸린 평균 시간이다.

잔류체류시간은 그 지점의 공기가 배기구로 빠져나갈 때까지 남은 평균 시간이다. 두 값 모두 짧을수록 환기가 잘 된다.

명목시간상수와 환기효율 식

명목시간상수는 실내 용적 V를 실내 공급 풍량 Q로 나눈 값이다.

완전 혼합 상태라면 평균 공기연령이 이 값에 가까워진다.

환기효율은 명목시간상수를 측정 위치의 평균 공기연령으로 나눈 비율이다.

실제 공기연령이 길어지면 효율 값은 작아진다.

계산 예제

가상의 실을 예로 들어 계산해 본다. 실의 용적은 200㎥, 환기량은 800㎥/h이다.

명목시간상수는 200을 800으로 나눈 0.25시간, 즉 15분이다.

측정으로 얻은 평균 공기연령이 0.3시간, 즉 18분이라고 하자.

효율은 0.25를 0.3으로 나눈 뒤 100을 곱해 약 83.3%가 된다.

헷갈리는 두 지표와 단락류

시험에서 자주 틀리는 부분부터 짚는다. 먼저 공기연령과 잔류체류시간의 기준점이 반대다.

공기연령은 외기 유입 시점부터 세고, 잔류체류시간은 실내 오염원 기준으로 본다.

환기효율은 환기량 자체가 아니라 같은 풍량에서의 오염 제거 능력을 보는 지표다.

단락류가 생기면 환기량을 늘려도 오염 제거가 충분하지 않을 수 있다.

측정과 CFD 산정

환기효율은 실측으로도 구한다. 대표적인 방법이 추적가스법이다.

추적가스를 주입하고 농도가 줄어드는 시간 변화를 재서 곡선을 얻는다.

곡선으로부터 평균 공기연령을 계산하고 측정 위치마다 값을 비교한다.

CFD는 같은 원리를 격자점마다 수치로 계산하므로 측정이 어려운 공간에도 쓴다.

정리와 직접 풀기

지금까지를 정리한다. 환기효율은 명목시간상수를 평균 공기연령으로 나눈 비율이다.

공기연령과 잔류체류시간은 기준점이 반대이므로 구분해서 써야 한다.

단락류를 줄이도록 급기와 배기 위치를 배치하는 것이 설계의 핵심이다.