기본원리#6 공기의 이동과 흐름

 

공기의 누출은 가정의 열손실, 거주자들의 불편함, 실내습도의 지나친 하락, 대기유해가스와 오염원 유입 등을 초래하게 만들고 단열재와 구조재안으로 습기를 침투시킬 수 있으며 주택의 외관에도 피해를 주게 만든다.어떤 가정에서는 열과 습기와 함께  매시간마다 집의 전체공기량의 두배나 세배정도가 누출된다고 한다. 공기흐름에 대한 완전한 이해없이는 편안하고 오래가고 효율적인 집을 짓는 것은 불가능하다. 주택에서 가장 주요한 실패원인 중 많은 것들이 의도적이지 않은 공기흐름의 결과로 인해서 발생한다. 운좋게도 빌딩사이언스의 기본원리는 이러한 문제들을 실제적으로 해결하기 위한 전략과 테크닉을 가르쳐준다. 그해결책은 단순하다. 구멍을 막으면 된다.    

     

가정에서 공기가 누출되는 위해서는 두가지로 요건이 필요하다. 첫번째가 구멍이고 두번째는 그 구멍을 통해서 흐를 수 있게 만드는 압력차이다. 우리는 건물 상단(따뜻한 공기)과 하단(찬 공기)에서 공기의 압력차이를 만들수 있다. 바람와 같은 자연현상에 의해서 생긴 압력차이는 우리의 통제능력을 초월한다. 그러나, 우리는 공기와 습기 지연제를 사용하는 디자인과 시공을 통해서 구멍을 막을 수 있다. 집들은 대체적으로 공기를 통하는 두가지 종류의 구멍이 있다. 창문과 문의 상단과 하단, 좌우와 같은 프레임에서 구멍이 생길  수 있고 전기/전등 설비, 수도관, 렌지후드, 환기구 등의 생활편의를 위해서 인위적으로 만든 구멍이 있다. 그러나, 의도적으로 실링처리하지 않는 이러한 모든 잠재적인 주택의 공기통로들을 반드시 실링처리하고 막아야한다. 그렇지않으면 가장 중요한 세가지 압력차이로 인해서 심각한 문제가 발생할 수 있다. 바람, 연돌효과, 연통/환기효과가 바로 그것들이다.   

 

wind effect(바람효과)

바람의 속도와 방향은 건물에 큰 압력차이를 만들수 있다. 바람이 불어가는 방향(풍상측)으로의 주택의 정압은 공기가 크랙과 구멍을 통해서 흐르게 만들고 동시에 크랙과 구멍을 통과한 공기를 끌어당기는 풍하측 음압을 만든다.

 

 

 

 

The stack effect(연돌효과)

연돌효과는 공기가 어떻게 온도에 의해서 영향을 받는지를 보여준다. 따뜻한 공기는 밀도가 낮아서 찬 공기보다 더 상승한다. 건물안의 공기가 외부보다 높을때 정압은 천장과 외벽의 상단을 따라서 만들어지고 음압은 바닥과 외벽하단을 따라서 만들어진다. 건물외피의 하단부위의 음압은 바닥과 외벽하단을 따라서 찬공기가 크랙과 구멍을 통해 침투할 수 있게 만들다. 온도차이에 의해서 만들어진 양압은 공기를 위로 밀고 천장과 건물외피의 상단부분을 따라서 공기가 크랙과 구멍을 통해서 외부로 빠져나갈수 있도록 한다. 건물 안과 밖의 온도차이가 클수록 굴뚝효과에 의해서 만들어지는 압력차이에 대한 잠재력은 더 커진다. 구멍을 막는것은 이런 종류의 열손실을 제한 할 수 있다.  

 

 

 

The flue and vent effect(연통/환기효과)

연통/환기효과는 나무난로나 욕실환풍기와 같은 기구가 가정내에서 작동 할 때의 압력차이와 연통이나 굴뚝을 통해서 실내공기와 연소생성물질을 주택외부로 나가도록 할 때의 압력차이를 유발한다. 기구가 작동하는 동안 공기는 굴뚝이나 연통을 통해서 배출되고 집에서는 음압이 발생한다. 외부공기는 배출된 공기를 대체하기 위해서 끌려온다. 외부의 압력과 비교해서 실내에 유입된 공기가 양압이나 음압이 아닌 곳에 주택의 중립압력지대로 나뉜다. 이 개념은 보통 중립압력면으로 여겨진다. 이것은 양압과 음압을 나누는 가상의 선이다. 중립압력면은 수평이 될수도 있고 대각선이 될수도 있다. 이것의 위치는 바람,연돌,연통/환기효과에 의해서 지속적으로 달라질 수 있다. 음압은 크랙과 구멍을 통해서 건물외피안으로 공기를 빨아들이고 반대편의 양압은 크랙과 구멍을 통해서 건물외피로부터 공기를 밀어낸다. 중립압력지대에서는 압력차이가 없기 때문에 크랙과 구멍을 통한 공기의 배출과 침투는 없다.