난방과 관련하여 우리는 전도, 대류, 복사 세 가지의 열전달 형태를 연구하고 있다. 복사가 전도나 대류와의 차이를 검토하고 그 결과로 복사난방의 실제방법을 구체적으로 검토하도록 하겠다. 이들 열전달 형태가 냉난방 해석이나 설계를 위하여 그동안 일부 부족한 감도 없지 않았으나 현재는 건축물과 그 에너지 System을 설계하는데 충분한 지식을 안출, 이해, 제공하고 있다. 특히 원적외선에 의한 천장형 복사난방은 종전 난방의 개념과 형태에 큰 변화를 예고하고 있다 하겠다.
1. 열전달의 형태
열전달의 세가지 형태는 각각 단독으로 일어나기 보다는 서로 연관성을 가진다. 즉 발열체를 중심으로 열은 전도, 대류, 복사 또는 혼합된 형식으로 고온에서 저온 쪽으로 흘러 간다.
가. 열의 전도(Heat Conduction)
열흐름의 길이 고체로서 고온점으로부터 저온점으로 열에너지가 흘러가는 형태를 열의 전도라 한다.
나. 대류(Heat Convection)
기체가 열에너지를 받으면 기체분자는 에너지와 함께 이동하는 현상이 생기며 이를 대류라 한다. 다. 복사(Heat Radiation)
전도와 대류에서는 열이 이동하기 위하여 매체가 필요하였다. 그러나 복사는 매체가 없이 열이 직접 전달되는 현상이다. 태양으로부터 엄청난 에너지가 아무런 매체가 없는 우주공간을 지나서 지구로 전달되는 현상은 복사의 대표적 모습이다.
난방이란 상대적으로 높은 온도의 발열체로부터 발생한 열이 전도, 대류, 복사 또는 혼합된 형태로 상대적으로 낮은 온도인 난방공간으로 이동하여 그 온도를 높여주고 쾌적한 상태를 만들어 주는 것을 말한다.
2. 복사에너지의 성질
적외선과 같은 복사에너지는 불투명체 물질을 통과하지 못한다. 복사에너지는 부딪힌 불투명체 물질의 표면상태, 온도, 주위상태에 따라 반사(Reflect), 흡수(Absorb), 방사(Emit)된다.
이들을 용어별로 정의하면 다음과 같다.
가. 반사(Reflectance):
입력 Energy 중 표면에서 반사되는 비율(%)
나. 흡수(Absorptance):
부전도성 물질의 표면에서 에너지는 반사보다 흡수가 많다. 흡수된 에너지는 열로 변하여 전도되고, 자체온도도 높여준다. 물체의 온도가 높아지면 이로 인하여 에너지의 방사가 일어난다.
다. 방사(Emissivity)
방사란 장파장의 복사에너지를 흡수하고 방출하는 물질의 특성을 말한다. 그 물질의 방사율은 흑체(Black body) 즉, 이론상 100% 방출에 대하여 그 물질의 방출에 대한 %로 나타낸다. 예를들면 Aℓ과 같은 금속 표면을 광이나게 연마한 경우 0.05(5%)로부터 건축자재와 같은 부전도성 물질은 0.95(95%)에 이른다.
물질에 따라서 입사된 에너지의 파장에 따라 흡수 또는 반사의 특성이 달라진다. 예를 들어 매끈한 알루미늄판에 햇빛(파장이 짧은)을 쏘이면 대분분은 반사되고 단지 10% 정도만 흡수된다. 그리고 흡수된 에너지의 5%(방사율)만이 재방사된다.
모든 물체는 자신의 온도에 따라 복사열을 발생한다. 우리가 신체에의 침투효과 때문에 선호하는 원적외선 난방을 위하여 가능한 한 많은 원적외선이 발생하도록 많은 연구가 이루어지고 있다.
3. 원적외선의 난방효과 및 특징
우리들은 서늘한 주위환경에서 태양의 직사광선을 받으면 쾌적한 따뜻함을 느낀다. 태양광 속에는 50% 전후의 원적외선이 포함된 것으로 알려지고 있다.
사람의 열쾌적 만족도에 크게 영향을 주는 것은 복사열(원적외선과 같은), 대류열(주위의 대기온도), 증발열(주위의 습도)을 들 수 있다.
우리는 어떠한 기후환경이나 생활환경 속에서도 복사, 대류, 습도의 조절을 통하여 인간에게 가장 알맞은 열쾌적 조건을 만들어 낼 수 있다.
열쾌적이란 주위 열적 환경에 만족을 나타내는 마음의 상태를 말한다. 원적외선 복사가열 system은 피가열 물체에 침투와 표면을 따뜻하게 하여주고, 공간 내의 대기의 흐름을 최소화하는 기능 등 난방을 위한 좋은 조건을 갖고 있으며, 난방용 에너지 절감요건의 핵심이 된다 하겠다.
특히천장형 원적외선 복사난방 system은 여러 가지 장점을 가지고 있다.
① 바닥과 천장의 온도차가 1℃~2℃로 방 전체가 다른 난방방식과 달리 균일한 온도 분포를 하고 있다.
