연돌효과 압력차 계산기

ΔP = 3,462 × h × (1/To − 1/Ti)입니다. h는 중성대에서 잰 높이(m), To와 Ti는 실외·실내의 절대온도(K)입니다. 실내 20℃, 실외 −10℃에서 중성대로부터 30m 떨어진 곳이면 약 40Pa가 됩니다. 상수 3,462는 표준대기압을 공기의 기체상수로 나눈 뒤 중력가속도를 곱한 값으로, 흔히 3,460으로 반올림해 씁니다.

연돌효과 때문입니다. 안이 따뜻하면 가벼워진 공기가 위로 뜨고 그 자리를 메우려 아래에서 바깥 공기가 밀려 들어오는데, 그 흐름이 문을 안쪽으로 밀어붙입니다. 압력차가 중성대에서 잰 높이에 비례하므로 중성대에서 가장 먼 저층과 최상층에서 가장 세게 나타납니다.

건물 안팎의 압력이 같아지는 높이입니다. 그 위로는 실내 압력이 높아 공기가 밖으로 나가고, 아래로는 실외 압력이 높아 안으로 들어옵니다. 위치는 위아래 개구부의 크기 비로 정해져 건물마다 다르고, 문이 열리거나 바람이 불면 실시간으로 움직입니다. 대략 건물 중간으로 보는 것이 관행입니다.

F = Fdc + (W·A·ΔP)/(2(W−d))로 계산합니다. Fdc는 도어클로저를 이기는 힘, W는 문 폭, A는 문 면적, d는 손잡이에서 문 끝까지 거리입니다. 압력이 문 전체에 걸리지만 경첩에서 먼 손잡이를 잡으면 지렛대가 유리해져 총 힘보다 작은 힘으로 열 수 있습니다. 폭 0.9m 문에 40Pa가 걸리면 문 전체에는 약 76N이 걸리지만 손잡이에서는 약 41N이 듭니다.

생기지만 방향이 반대이고 크기도 작습니다. 냉방으로 실내가 시원하면 안쪽 공기가 무거워져 아래로 가라앉으며 흐름이 뒤집힙니다. 다만 −10℃와 20℃의 차는 30도인 반면 35℃와 26℃의 차는 9도뿐이라, 여름의 압력차는 겨울의 3분의 1 수준에 그칩니다.

수직 통로를 끊는 것이 근본적인 방법입니다. 출입구에 방풍실을 두어 문 두 개가 동시에 열리지 않게 하고, 계단실·승강로·설비 샤프트의 기밀을 높여 층 사이 공기 흐름을 막습니다. 이미 지어진 건물에서는 중성대에서 먼 층의 문을 자동문으로 바꾸거나 도어클로저 힘을 조정하는 대증적인 방법을 쓰게 됩니다.

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