창 문
출처: http://www.aprbuildingservices.com.au/C1_Energy_Smart_Housing.html
Ⅴ. 창문
이 장에는 창 크기 조정 및 배치에 대한 정보 및 권장 사항과 과도한 여름 더위와 겨울에 열 손실을 최소화 하면서 겨울 태양 침투를 극대화하는 방법에 대한 세부 사항이 포함되어 있습니다.
1. 좋은 창문 설계의 이점
창문은 모든 가정에서 중요한 부분을 차지합니다. 자연 채광을 통해 집안의 시야와 신선한 공기를 제공합니다. 잘 계획되고 보호된 창은 일 년 내내 편안함을 향상시키고, 겨울철 난방 및 여름철 냉방의 필요성을 감소시킵니다. 창의 크기, 방향, 유리 처리, 음영 및 내부 마감재는 에너지 효율성과 편안함에 중요한 영향을 미칩니다.
최대 일조권을 위해 북쪽(국내 남쪽) 창문을 설계하면 겨울 난방 요금을 최대 25%까지 줄일 수 있습니다. 외부 음영은 창문을 통한 여름철 열 획득의 최대 80%까지 차단할 수 있습니다. 내부 창 피복 및 이중창은 겨울철 열 손실을 약 40% 줄여줍니다.
2. 창 설계 및 음영 원리
에너지 효율적 창 설계의 주요 세 가지 원칙은 아래와 같습니다.
① 창문을 북쪽(국내 남쪽)으로 향하게 하여 겨울철 열 흡수를 극대화하고, 거주지의 열 질량에 맞게 창 크기를 조정합니다.
② 적절한 창 크기를 통해 겨울철 열 손실을 최소화하고, 이중창 또는 장식용 천이나, 커튼으로 내부 마감재를 설치합니다.
③ 외부 차광 장치나 적절한 크기 및 창 배치를 통해 창문을 보호하여 여름철 열 발생을 최소화합니다.
유리 문, 지붕 창 및 채광창과 같은 다른 유리에도 동일한 원칙을 적용합니다. 이 장에서 ‘창’이라는 용어가 사용되는 곳이면 모든 형태의 유리가 포함됩니다.
3. 유리를 통한 열 흐름
창문을 통한 열의 주요 증가는 태양 복사에 의한 것입니다. 창문은 하늘과 땅에서 반사되는 확산 반사 모두와 태양이 창문을 비추는 직접적인 복사를 받습니다. 평균적으로 북쪽(국내 남쪽) 창문에 대한 총 복사의 30~40%가 확산되며, 기상 조건에 따라 다릅니다.
온실 효과는 태양으로부터 복사가 유리를 통해 가정으로 들어올 때 발생합니다. 이 용어는 현재 대기 중 특정 가스의 증가로 인한 지구온난화를 지칭하가 위해 일반적으로 사용되기 때문에, 혼란을 피하기 위해 ‘그라스하우스 효과(glasshouse effect)’라는 용어를 사용합니다.
아래 그림은 그라스하우스 효과(glasshouse effect)가 어떻게 나타나는지 보여줍니다. 태양으로부터의 복사는(단파 복사) 유리를 통해 사실상 방해를 받지 않습니다. 이 복사열은 가구 및 건물 요소에 흡수되어 열을 가열하고 실내 공기에 열을 다시 방출합니다. 이 재 방사된 열(장파 복사)은 쉽게 유리를 통과하지 못하므로 방 내부에서 대류 열이 발생합니다.
[그라스하우스 효과(glasshouse effect)]
그라스하우스 효과(glasshouse effect)는 가정을 따뜻하게 유지하여 겨울에 유리하게 사용할 수 있습니다. 그러나 여름에는 태양 직사광선으로부터 유리를 음영 처리하여 피해야합니다. 열은 전도에 의해 유리를 통과하며, 이것은 높은 곳에서 낮은 공기 온도의 영역으로 유리를 통해 흐르는 열로 인해 발생합니다. 3mm 일반 유리는 동일한 크기의 단열된 벽을 통과하는 것보다 열을 최대로 10배나 많이 얻을 수 있습니다. 겨울밤에는 많은 양의 열이 가정의 비보호 유리를 통해 손실될 수 있습니다. 따라서 유리는 건물 설계의 잠재적인 약점입니다.
유리를 통해 전달되는 열의 양은 창의 방향, 크기, 외부 음영의 양 및 착색 또는 반사 필름과 같은 유리 처리를 포함하는 다수의 인자에 의존합니다. 순수한 열 이득은 받은 직접 복사량과 손실된 열량 사이의 균형에 의존합니다. 겨울에는 창문을 통해 순수한 열을 얻고, 여름에는 순수한 열 손실을 가지는 것이 중요합니다.
4. 창 방향
창을 통해 들어오는 복사의 양은 방향 및 연중 시간에 따라 다릅니다. 여름철에는 모든 창문에 특히 동쪽과 서쪽에서 순수한 열을 받을 수 있습니다. 아래 그림은 서로 다른 방위의 창문에서 받는 여름 복사열을 하루 3시간 작동하는 2개의 막대 복사기에 의해 주어진 열과 비교합니다. 대부분의 음영 처리되지 않은 창은 상당한 열을 얻을 수 있습니다.
[창 방향 및 여름 복사(음영이 없는 유리)]
겨울에는 상황이 다릅니다. 북쪽, 북서쪽 및 북동쪽(국내는 방향이 남쪽, 남서쪽 및 남동쪽)을 마주보고 있는 창만 겨울동안 순 열을 얻을 수 있으며, 열 이득은 열 손실보다 큽니다. 아침과 오후에 동쪽 및 서쪽 창문에 상당한 태양 복사열을 얻지만, 각기 전반적인 열 손실은 24시간 동안의 이득보다 큽니다. 남쪽 방향의 창에도 순 열손실이 있습니다.
[창 방향과 겨울 복사열(음영이 없는 유리)]
아래 그림은 창이 북쪽, 동쪽, 서쪽 또는 남쪽을 향한 것으로 간주되는 방향의 범위를 보여줍니다. 이러한 방향은 이 장의 모든 표와 계산에 사용됩니다.
[동서남북으로 간주되는 창문 방향]
1) 북향 창
북쪽(국내 남쪽)을 향한 창문은 겨울 햇빛을 받으며, 가정에서 가볍고 따뜻하게 지낼 수 있습니다. 여름에 쉽게 차광하여 주택을 시원하게 유지할 수 있습니다. 북쪽(국내 남쪽)을 향한 창이 너무 큰 경우, 겨울에 과도한 열 손실을 입힐 것이고, 여름에는 더위를 줄 것입니다. 북쪽(국내 남쪽) 창문의 최적 크기는 일조권 및 사용된 건축 자재에 달려있습니다.
2) 동향 및 서향 창
동쪽 및 서쪽을 향한 창문에는 겨울, 가을, 봄 햇빛이 거의 없지만 과도한 여름 햇빛을 받습니다. 그러므로 이러한 방향의 창문은 작게 유지하고, 특히 서쪽을 바라보는 면은 작게 유지하고 잘 음영 처리되 어야합니다.
3) 남향(국내 북향) 창
남향 창은 겨울에는 직사광선을 받지 않으며, 여름에는 이른 아침과 늦은 오후에 햇빛만 받습니다. 남향 창문은 작게 유지해야하지만, 여름에는 일반적으로 남쪽(국내 북쪽)에서 오는 찬바람과 함께 그들은 교차 환기에 유용합니다.