혼합 공기 계산기 · 외기 환기 혼합 온도·엔탈피
외기(OA)와 환기(RA)의 상태와 풍량을 넣으면 혼합 공기(MA)의 건구, 상대습도, 엔탈피와 나머지 물성을 건공기 질량 비율로 섞어 바로 구합니다. 교재의 온도 단순 비례와 얼마나 다른지도 함께 보입니다.
혼합 원리
- 건공기 질량 비율로 섞기
- 단열 혼합에서는 건공기 질량과 수분, 에너지가 보존됩니다. 그래서 혼합 공기의 습도비와 엔탈피는 외기 건공기 질량 비율 x 로 WM = x WOA + (1 − x) WRA, hM = x hOA + (1 − x) hRA 입니다. 풍량(m³/h)은 각 공기의 비체적으로 나눠 건공기 질량(kg/h)으로 바꿉니다.
- 선도에서는 두 점을 잇는 직선 위의 내분점
- 습공기선도에서 혼합점 MA 는 외기 OA 와 환기 RA 를 잇는 직선 위에 있고, 두 점까지의 길이 비가 건공기 질량 비의 반대입니다. 외기를 30 % 섞으면 RA 에서 OA 쪽으로 약 30 % 간 자리입니다.
- 온도 단순 비례 근사
- 수험 교재는 흔히 tM ≈ (QOA tOA + QRA tRA) / (QOA + QRA) 처럼 풍량 비율로 온도를 비례 배분합니다. 보통 차이는 0.1 K 안이지만, 온도 차가 크거나(겨울 외기) 습도 차가 크면 커집니다. 이 계산기는 엔탈피·습도비를 질량으로 섞은 값과 그 차이를 함께 보입니다.
외기 비율별 혼합 예제 (여름, 101.325 kPa)
외기 32 °C·60 %, 환기 26 °C·50 %, 전체 10,000 m³/h 에서 외기 풍량 비율만 바꾼 결과입니다. 위 계산기와 같은 엔진으로 빌드 때 계산했고, 마지막 열은 온도 단순 비례와의 차이(질량 기준 − 단순 비례)입니다.
| 외기 풍량 비율 % | 외기 질량 비율 % | 건구 온도 °C | 상대습도 % | 엔탈피 kJ/kg(DA) | 단순 비례와 차이 K |
|---|---|---|---|---|---|
| 10 | 9.7 | 26.59 | 51.6 | 55.39 | −0.010 |
| 20 | 19.5 | 27.18 | 53.0 | 57.88 | −0.017 |
| 30 | 29.3 | 27.78 | 54.3 | 60.38 | −0.023 |
| 50 | 49.2 | 28.97 | 56.5 | 65.44 | −0.027 |
자주 묻는 질문
혼합 공기 온도는 어떻게 계산하나요?
각 풍량을 비체적으로 나눠 건공기 질량을 구하고, 외기 질량 비율 x 로 습도비와 엔탈피를 섞은 뒤(WM, hM) 그 두 값에서 건구를 tM = (hM − 2501 WM) / (1.006 + 1.86 WM) 로 구합니다. 예를 들어 외기 32 °C·60 %, 환기 26 °C·50 %, 외기 30 % 이면 혼합 공기는 약 27.8 °C·54 %, 엔탈피 약 60.4 kJ/kg(DA) 입니다.
풍량 비와 질량 비는 무엇이 다른가요?
같은 m³/h 라도 따뜻하고 습한 공기는 비체적이 커서 건공기 질량이 적습니다. 그래서 외기 풍량 비율 30 % 는 위 예에서 질량 비율 약 29.3 % 가 됩니다. 에너지와 수분은 질량으로 보존되므로 혼합은 질량 비율로 해야 정확하고, 이 계산기는 두 비율을 함께 보입니다.
혼합하면 결로나 안개가 생길 수 있나요?
포화선은 위로 볼록해서, 차갑고 습한 외기와 따뜻하고 습한 환기를 잇는 직선이 포화선 위를 지날 수 있습니다. 예를 들어 외기 −10 °C·80 % 와 환기 24 °C·70 % 를 반반 섞으면 직선 혼합점(약 6 °C)이 포화선 위로 나가, 남는 수분이 안개나 결로가 됩니다. 이 계산기는 그런 과포화 상태를 값으로 내지 않고 안개 경고와 직선 혼합 건구만 보이므로, 외기 예열이나 비율 조정을 검토하세요.
계산식과 출처
- 건공기 질량: ṁ = Q / v (m³/h ÷ m³/kg(DA) = kg/h), x = ṁOA / (ṁOA + ṁRA)
- 단열 혼합: WM = x WOA + (1 − x) WRA, hM = x hOA + (1 − x) hRA
- 혼합 건구: tM = (hM − 2501 WM) / (1.006 + 1.86 WM) (나머지 물성은 같은 엔진의 상태점 식)
출처
- ASHRAE Handbook Fundamentals 2017 (SI), 1장 Psychrometrics: Adiabatic Mixing of Two Moist Airstreams(두 습공기 흐름의 단열 혼합)
최종 수정 2026-11-09.