평균 복사 온도

평균 복사온도(MRT)는 인체의 복사열 전달이 실제 균일하지 않은 외함의 복사열 전달과 동일한 가상 외함의 균일한 온도로 정의된다.^[1]

MRT는 두 물체 사이의 복사 에너지의 순 교환이 온도 차이의 곱에 대략 비례하기 때문에 유용한 개념이다. MRT는 단순히 신체를 둘러싸고 있는 모든 물체의 면적 가중 평균 온도일 뿐이다. 이는 물체의 온도 차이가 절대 온도에 비해 작아서 관련 온도 범위에서 스테판-볼츠만 법칙을 선형화할 수 있는 한 의미가 있다.^{[citation needed]}

MRT는 또한 생리학적 등가 온도(PET)나 예측 평균 투표(PMV)와 같은 열생리학적 쾌적 지수에 강한 영향을 미친다.^[2]

우리가 건물에서 열쾌적함과 관련하여 경험하고 느끼는 것은 평균 복사 온도로 대표되는 그 공간 내 표면 온도와 공기 온도의 영향과 관련이 있다. MRT는 인클로저 성능에 의해 제어된다.^{[citation needed]}

건물의 열쾌적성에 대한 보다 기능적인 측정인 작동 온도는 공기 온도, 평균 복사 온도 및 공기 속도에서 계산된다.^[3] 작동 온도와 평균 복사 온도 사이의 균형을 유지하면 더 편안한 공간을 만들 수 있다.^[4] 이는 건물과 내부를 효과적으로 설계하고 고온 복사 냉방 및 저온 복사 난방을 사용하여 수행된다.^[5]

계산

평균 복사 온도를 추정하는 방법에는 여러 가지가 있는데, 그 정의를 적용하고 방정식을 사용하여 계산하거나 특정 온도계 또는 센서로 측정한다.

인체에 의해 손실되거나 수신되는 복사열의 양은 노출된 부분이 주변 선원과 교환하는 모든 복사속의 대수적 합이므로 MRT는 주변 벽과 표면의 측정된 온도와 사람에 대한 위치로부터 계산할 수 있다. 따라서 이러한 온도 및 사람과 주변 표면 사이의 각도 계수를 측정할 필요가 있다.^[1] 대부분의 건축자재는 에밋턴스 ε이 높아 실내의 모든 표면은 검은색으로 가정할 수 있다. 각도 인자의 합이 단일이기 때문에, MRT의 네 번째 출력은 주변 표면 온도의 평균값과 네 번째 출력과 동일하며, 각 각 인자에 의해 가중된다.

다음과 같은 방정식을 사용한다.^[1][6]

${\displaystyle MRT^{4}=T_{1}^{4}F_{p-1}+T_{2}^{4}F_{p-2}+...+T_{n}^{4}F_{p-n}}$

여기서:

${\displaystyle M}$ ${\displaystyle R}$ ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle MRT}$은(는) 평균 복사 온도임.

${\displaystyle T_{}}$ ${\displaystyle n_{}}$ ${\$은(는) 켈빈 단위로 표면 "n"의 온도다$$.

${\displaystyle F_{}}$ ${\displaystyle p_{}}$- ${\displaystyle n_{}}$ ${\$는 사람과 표면 "n" 사이의 각도 계수다$$.

외함 표면 사이에 비교적 작은 온도 차이가 존재하는 경우 방정식을 다음과 같은 선형 형태로 단순화할 수 있다.^[1][6]

${\displaystyle MRT=T_{1}F_{p-1}+T_{2}F_{p-2}+...+T_{n}F_{p-n}}}$

이 선형 공식은 MRT의 낮은 값을 주는 경향이 있지만, 많은 경우 차이가 작다.^[1]

일반적으로 각도 요인은 판단하기 어렵고, 일반적으로 사람의 위치와 방향에 따라 달라진다. 게다가, 이 방법은 표면의 수가 증가하고 정교한 형태를 가질수록 복잡하고 시간이 오래 걸린다. 현재 이 데이터를 효과적으로 수집할 방법이 없다. 이러한 이유로, MRT를 결정하는 더 쉬운 방법은 특정 온도계로 측정하는 것이다.

측정

MRT는 블랙글로브 온도계를 사용하여 추정할 수 있다. 블랙글로브 온도계는 중앙의 블랙 글로브로 구성되며, 수은 온도계의 전구, 열전대 또는 저항 탐침과 같은 온도 센서가 위치한다. 지구는 이론상 어떤 직경도 가질 수 있지만 평균 복사 온도의 계산에 사용되는 공식은 지구 직경에 따라 다르기 때문에 일반적으로 이러한 공식과 함께 사용하도록 지정된 0.15m(5.9인치)의 직경이 권장된다. 지구 지름이 작을수록 대기온도와 기속의 영향이 커 평균 복사온도 측정 정확도가 저하된다. 지구의 외부 표면이 외함의 벽에서 나오는 방사선을 흡수하도록, 지구 표면은 전기 화학 코팅 또는 더 일반적으로 무광 흑색 페인트 층에 의해 어두워져야 한다. ^[1] 이 온도계는 실제로 지구온도(GT)를 측정하여 인클로저의 다른 열원에서 발생하는 대류 및 방사선의 영향 하에서 열 균형을 향하게 한다. 이 원리 덕분에 GT를 알면 평균 복사 온도 MRT를 결정할 수 있다.^[1] ISO 7726 표준에 따르면, 가장 자주 사용되는 방정식(강제 대류)은 다음과 같다.

${\displaystyle MRT=\좌측[\좌측(GT+273\우측)^{4}+{\frac {1.1\cdot 10^{8}\cdot v_{a}^{0.6}{{\varepsilon \cdot D^{0.4}}(GT-T_{a}\오른쪽)^{1/4}-273}$

여기서:

${\displaystyle M}$ ${\displaystyle R}$ ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle MRT}$은(는) 평균 복사 온도(°C)이다$$.

${\displaystyle G}$ ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle GT}$은(는) 지구 온도(°C)이다.

${\displaystyle v_{}}$ ${\$은(는) 지구 수준의 공기 속도(m/s)

${\displaystyle \epsilon }$ ${\displaystyle \varepsilon }$은(차원은 없음) 지구의 복사성.

${\displaystyle D}$ ${\displaystyle D}$은(는) 지구 지름(m)이다.

${\displaystyle T_{}}$ ${\displaystyle a_{}}$ ${\$는 대기 온도(°C)이다$$.

$표준{\displaystyle }$ 지구본(D = 0.15m, , ${\displaystyle \varepsilon }$ $$= 0.95)의 경우:

${\displaystyle MRT=\왼쪽[\왼쪽(GT+273\오른쪽)^{4}+2,5\cdot 10^{8}\cdot v_{a}^{0,6}(GT-T_{a}\오른쪽)^{1/4}-273}$

측정된 GT는 대류 및 방사선 전달에 따라 달라지기 때문에 측정은 공기 이동의 영향을 받는다. 온도계 전구의 크기를 효과적으로 증가시킴으로써 대류 전달 계수를 줄이고 방사선의 효과를 비례적으로 증가시킨다. 국부 대류 때문에 GT는 일반적으로 공기 온도와 MRT 사이에 위치한다. 지구온도계 위로 공기가 빠르게 이동할수록 GT는 공기 온도에 근접한다.

더구나 MRT는 인체에 대해 정의되기 때문에 센서의 형태도 하나의 요인이 된다. 지구온도계의 구형 모양은 착석한 사람에 대한 합리적인 근사치를 제공한다; 지구는 빛나는 불균일한 환경에서 바닥이나 천장의 방사선을 과대평가하기 때문에 타원형 센서는 더 나은 근사치를 제공한다.^[6]

블랙글로브 온도계를 사용할 때는 측정 조건에 따라 몇 가지 다른 주의사항이 있다. 게다가, 2-sphere 방사선계와 상온 센서와 같은 다양한 측정 방법이 있다.^[1]

참고 항목

• 열쾌적성
• 난방, 환기 및 냉방
• 애쉬레이
• HVAC 용어집

참조

외부 링크

• http://ergo.human.cornell.edu/DEA3500allnotes.html
• UC 버클리에서 CBE가 개발한 무료 온라인 열쾌적성 및 평균 복사 온도 계산 도구