공기연령과 환기효율

공기연령이란

공기연령과 환기효율은 실내 신선공기가 어디까지, 얼마나 빨리 도달하는지 보여 주는 지표다.

공기연령은 새 공기가 들어온 뒤 그 자리까지 오는 데 걸린 시간이다.

값이 작을수록 신선공기가 빨리 도달한 것이고, 값이 크면 공기가 오래 머문 것이다.

명목시간상수와 환기효율

명목시간상수는 실 체적 V를 외기량 Q로 나눈 값이며, 환기횟수 N의 역수다.

이 값은 실 공기가 완전히 섞였다고 가정할 때 한 번의 환기로 교체되는 평균 시간이다.

환기효율은 명목시간상수를 국소 공기연령으로 나눈 값이다. 1보다 크면 신선공기가 빠르다.

계산 예제

예를 들어 체적 300 m³ 사무실에 외기량 600 m³/h를 공급하는 경우를 보자.

명목시간상수는 V를 Q로 나눠 0.5시간이 된다. 환기횟수는 2회/h다.

호흡영역의 국소 공기연령이 0.4시간이면 환기효율은 0.5를 0.4로 나눈 1.25다.

1보다 크므로 신선공기가 빨리 도달한다. 0.5시간, 약 30분 수준의 교체 시간과 맞아 상식 범위에 있다.

측정법

국소 공기연령은 추적가스 응답곡선을 적분해 구한다. 측정법은 세 가지다.

계단상승법은 급기 추적가스 농도를 일정하게 올린 뒤 응답 F(t)를 본다.

계단하강법은 실내를 균일하게 채운 뒤 추적가스가 없는 공기를 급기한다.

펄스법은 짧게 주입한 추적가스의 응답곡선 E(t)를 이용해 구한다.

헷갈리는 점

헷갈리기 쉬운 개념을 정리한다. 단락류와 정체영역은 환기효율을 낮추는 대표 원인이다.

공기연령이 짧다고 오염물질 제거가 잘된다는 뜻은 아니다.

공기연령은 오염원 위치를 반영하지 않으므로 오염물질 제거효율과 구분해 쓴다.

잔여체류시간은 실내에 남은 공기가 앞으로 머무를 평균 시간이다.

정리와 직접 풀기

정리한다. 공기연령은 급기구에서 특정 지점까지 신선공기가 도달하는 평균 시간이다.

명목시간상수는 V를 Q로 나눈 값이고, 환기효율은 명목시간상수를 국소 공기연령으로 나눈 값이다.

채점은 정의 3종, 공기연령 식, 측정법 3종, 잔여체류시간의 개념을 확인한다.

정답 확인

앞 문제의 정답은 1.25다. 명목시간상수 0.5를 국소 공기연령 0.4로 나눈 값이다.

1보다 크므로 완전혼합 기준보다 신선공기가 빠르게 도달한 것이다.