열관류율 계산

열관류율의 정의

열관류율은 벽 양쪽 유체 사이의 총괄 열전달계수다.

단위는 W/(m²·K)이며, 그 역수는 열관류 저항이다.

벽체 내부에서는 전도가, 벽 표면에서는 대류와 복사가 일어난다.

이 세 요인을 하나의 계수로 묶은 값이다.

열저항의 직렬 연결

실내 공기에서 벽을 거쳐 실외 공기로 열이 흐른다.

실내측 표면, 벽체 재료층, 실외측 표면의 저항이 차례로 놓인다.

열흐름이 한 줄로 이어지므로 각 저항을 직렬로 더한다.

그 합의 역수가 열관류율이 된다.

열관류율 식과 전열량

열관류율은 열저항 합의 역수로 구한다.

전열량은 열관류율에 면적과 실내외 온도차를 곱한다.

기호의 단위를 맞추는 것이 계산의 첫걸음이다.

Q는 W, U는 W/(m²·K), A는 m²로 맞춘다.

예제: 평면벽

가상의 평면벽으로 값을 넣어 계산해 본다.

내측 표면 10, 벽체 0.15 m와 열전도율 1, 외측 표면 30이 주어진다.

각 저항을 더하면 0.283 m²·K/W가 된다.

그 역수로 열관류율을 구하면 약 3.53 W/(m²·K)다.

원통 벽과 기준 면적

이번에는 외경 75 mm 강관에 보온재 50 mm를 감은 경우다.

원통벽은 면적이 반지름에 따라 달라 기준 면적을 먼저 정한다.

보온재 전도저항이 가장 크고 표면 저항은 작다.

외표면 기준 열관류율은 약 0.582 W/(m²·K)가 된다.

헷갈리는 점과 정리

열관류율 계산에서 자주 틀리는 세 가지를 정리한다.

표면 열저항은 열전달계수의 역수, 즉 1/h 로 넣는다.

원통벽은 면적 기준을 밝히고, 공기층은 복사까지 포함한다.

채점위원은 식의 항별 구분과 기준 면적 명시를 본다.