온도 조절 장치가 제시하는 것보다 집이 더 따뜻하게 느껴지는 이유

애리조나 대학교 건축학과 부교수, 지속 가능한 건축 환경 및 마케팅

조나단 빈(Jonathan Bean)은 애리조나 대학교 산하 애리조나 회복력 연구소 내 에너지 솔루션 연구소의 공동 소장이자 피우스 얼라이언스(Phius Alliance)의 이사입니다.

애리조나 대학교는 The Conversation US의 회원으로서 자금을 제공합니다.

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같은 거리에 두 채의 집이 있다고 상상해보세요. 하나는 1950년대에, 다른 하나는 1990년대에 건설되었습니다. 나무나 다른 그늘이 없습니다. 에어컨 장치는 동일하고 최근에 교체되었으며 완벽하게 작동합니다. 동일한 온도 조절 장치는 화씨 82도(섭씨 27.8도)로 설정되어 있습니다.

외부 온도가 110F(43.3C)일 때 1950년대 주택은 동일한 기온에서도 내부가 최소 10F(5.6C) 더 따뜻하게 느껴질 것입니다.

왜?

대답은 복사열과 관련이 있습니다. 복사열은 추운 겨울 밤 캠프파이어에서 따뜻하게 구워지는 것입니다. 불은 공기를 많이 따뜻하게 하지 않습니다. 오히려 태양처럼 불의 열 대부분은 눈에 보이지 않는 파동을 통해 모닥불에서 몸으로 직접 이동합니다.

애리조나 태양의 복사열 속에서, 제2차 세계 대전 이후 투산에 건설된 41,000개의 천장 중 하나인 우리 집의 단열되지 않은 기둥 및 기둥 천장의 표면 온도는 100F(37.8C) 이상에 도달할 수 있습니다. 단일 유리로 된 강철 창문은 122F(50C)를 기록하고 단열되지 않은 콘크리트 블록 벽은 그다지 시원하지 않습니다.

세 자릿수 날에 집 안에서는 에어컨이 75F(23.9C)를 유지하는데도 캠프파이어 근처에 서 있는 것처럼 느껴질 수 있습니다. 그리고 시스템이 중단되면(2023년 장기간 지속된 폭염 동안 피닉스가 몇 주 동안 매일 110F(43.3C)에 도달했을 때처럼 온도가 위험할 정도로 빠르게 상승합니다. 에어컨이 없으면 뜨거운 표면과 천장 선풍기에서 나오는 공기 소용돌이로 인해 집이 에어프라이어처럼 느껴집니다.

사람들은 의복, 공기 흐름, 온도 및 습도가 편안함에 어떤 영향을 미치는지 생각하는 데 익숙하지만 잘 알려지지 않은 두 가지 측정 방법은 실내에서 편안함을 어떻게 경험하는지 설명하는 데 도움이 됩니다.

평균 복사 온도. 이것은 천장, 창문, 벽, 바닥 등 우리를 둘러싼 모든 표면의 평균 온도입니다. 복사열이 물체와 인체 사이를 이동하려면 방해받지 않는 시선이 필요하므로 천장과 장애물이 없는 창문은 집안의 특정 장소에서 경험하는 복사 온도에 큰 영향을 미칩니다.

작동 온도. 이는 방의 평균 복사 온도와 평균 공기 온도를 평균하여 대략적으로 계산할 수 있습니다. 작동 온도의 다른 계산에는 공기 이동, 습도 및 추가 변수의 영향이 고려됩니다. 편안함을 느끼는 정도의 대략 절반은 복사 환경에 의해 결정됩니다.

불행하게도 건축 과학자 로버트 빈(관계 없음)이 말했듯이 "제조업체, 공급업체, 건축업자 및 상인으로 구성된 전체 산업이 열적 쾌적함을 기온과 잘못 동일시합니다." 그 결과, 대부분의 사람들은 실제로 공간을 편안하게 만드는 요소, 또는 불편할 정도로 뜨겁게 만드는 요소가 무엇인지 전혀 인식하지 못합니다.

덥고 화창한 날에는 좋은 단열재와 이중창으로 인해 에어컨이 건물 내부의 평균 복사 온도를 기온의 몇 도 이내로 유지할 수 있을 만큼 열 전달이 느려집니다.

그러나 우리 집과 같은 단열이 부족한 건물이나 피닉스의 일부 오래된 공공 주택 프로젝트에서는 높은 평균 복사 온도로 인해 온도 조절 장치가 75F로 설정된 경우에도 작동 온도가 90F(32.2C) 이상으로 올라갈 수 있습니다. (23.9C). 표면 온도가 피부 온도를 초과하면 뜨거운 표면에서 신체로 열이 방출되기 시작하여 열사병이 발생할 가능성이 높아집니다.

과열이 위험해지는 정확한 임계값에 대해서는 논쟁이 있지만 대부분의 사람들은 90F(32.2C)가 편안함을 제공하기에는 너무 따뜻하다는 데 동의합니다.

뜨거운 표면으로 인해 이동식 주택, 소형 주택, 선적 컨테이너 및 아파트로 개조된 차고와 같은 소규모 건물이 온도 조절 장치 설정에 관계없이 종종 불편함을 느끼는 이유입니다. 더 작은 구조물은 거주자를 3개, 4개 또는 심지어 6개의 표면에 노출시키고 외부는 태양과 뜨거운 외부 공기에 노출됩니다. 표면이 따뜻할수록 불편함도 커집니다.