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1. RTS(Radiant Time Series, 복사시계열)법의 개념
RTS(Radiant Time Series)법은 ASHRAE에서 개발된 비정상 열전달 해석 기반의 최대 냉방 부하 계산 방법입니다. 이는 기존의 간략화된 방법(CLTD/CLF, TETD/TA 등)의 한계를 극복하고, 열 평형(Heat Balance)법의 정확성을 유지하면서도 실무 적용의 편의성을 높이기 위해 개발되었습니다.
RTS법의 핵심 개념은 다음과 같습니다.
- 시간별 열 취득 계산: 설계일의 각 부하 요소(외벽, 지붕, 창문, 조명, 인체, 기기 등)로부터 발생하는 시간별 열 취득량을 계산합니다.
- 복사와 대류 분할: 계산된 총 열 취득량을 복사 성분과 대류 성분으로 분리합니다.
- 복사 시간 지연 고려: 복사열은 실내 표면에 흡수된 후 시간 지연을 거쳐 대류 형태로 실내 공기에 영향을 미치므로, **복사 시간 계수(Radiant Time Factor, RTF)**라는 시계열 데이터를 이용하여 이를 고려합니다. RTF는 과거 시간의 복사열 취득이 현재 시간의 냉방 부하에 미치는 영향을 나타냅니다.
- 전도 시간 지연 고려: 외벽 및 지붕을 통한 전도 열 취득은 축열 효과로 인해 시간 지연이 발생하므로, **전도 시간 계수(Conduction Time Series, CTS)**라는 시계열 데이터를 이용하여 이를 고려합니다.
- 순간 냉방 부하 계산: 각 시간별 대류 열 취득과 시간 지연을 고려하여 변환된 복사 및 전도 냉방 부하를 합산하여 순간 냉방 부하를 계산합니다.
- 최대 냉방 부하 결정: 계산된 시간별 냉방 부하 중에서 가장 큰 값을 최대 냉방 부하로 결정합니다.
2. RTS법을 이용한 최대 냉방 부하 계산 시 수반되는 가정(조건)사항
RTS법은 열 평형법에 비해 간략화되었지만, 정확한 계산을 위해 다음과 같은 가정(조건)사항을 수반합니다.
- 일정한 실내 온도: 최대 냉방 부하 계산 시 실내 온도는 일정하게 유지된다고 가정합니다. 이는 냉방 시스템이 설정된 실내 온도를 유지하기 위해 필요한 최대 부하를 산정하는 것을 목표로 하기 때문입니다.
- 정상적인 주기 조건: 외기 온도, 일사량 등 외부 조건은 설계일에 대해 24시간 주기로 반복되는 정상적인 상태를 가정합니다. 이는 특정 이상 기후 조건보다는 일반적인 설계 조건에서의 최대 부하를 예측하기 위함입니다.
- 균일한 실내 공기 혼합: 실내 공기는 완벽하게 혼합되어 온도 및 오염 물질 농도가 공간 내에서 균일하다고 가정합니다.
- 투명한 실내 공기: 실내 공기는 복사열에 대해 투명하여 직접적인 흡수나 방출이 없다고 가정합니다. 복사열은 실내 표면에 흡수된 후 대류를 통해 공기에 전달되는 것으로 간주합니다.
- 선형 시스템: 각 부하 요소로부터의 열 취득과 냉방 부하 사이의 관계는 선형적이라고 가정합니다. 이는 각 요소별로 계산된 부하를 단순하게 합산하여 전체 냉방 부하를 산정할 수 있도록 합니다.
- 정확한 입력 데이터: 외벽 및 창의 열적 특성(열관류율, 흡수율, 투과율 등), 내부 발열량, 외기 조건 등 입력 데이터의 정확성이 계산 결과의 신뢰성에 큰 영향을 미칩니다. 따라서 정확한 데이터를 사용하는 것이 중요합니다.
- 적절한 시간 간격: 시간별 열 취득 및 냉방 부하 계산 시 적절한 시간 간격(일반적으로 1시간)을 사용해야 합니다. 너무 큰 시간 간격은 시간 지연 효과를 정확하게 반영하지 못할 수 있습니다.
- 축열 효과 고려: 건물의 축열 용량(벽체, 바닥, 가구 등의 열적 질량)이 냉방 부하에 미치는 영향을 RTS 계수(RTF, CTS)를 통해 고려하지만, 매우 복잡한 형태의 축열 효과는 완벽하게 반영하기 어려울 수 있습니다.
- 잠열 부하 고려: 인체로부터의 수분 증발 등 잠열 부하는 일반적으로 별도로 계산하여 총 냉방 부하에 합산합니다. RTS법 자체는 주로 현열 부하 계산에 초점을 맞춥니다.
RTS법은 기존의 간략법보다 정확한 최대 냉방 부하 예측이 가능하지만, 위와 같은 가정사항들을 이해하고 적용하는 것이 중요합니다. 특히 입력 데이터의 정확성은 계산 결과의 신뢰성을 확보하는 데 핵심적인 요소입니다.
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