나무도 얼마 안들어가는 작은 화실이 열이 많이 날까요?
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오히려 작은 구조의 벽난로 화실은 화점에서의 방출에너지를 화구와 측벽, 후벽을 통해 800도에서
1,100도를 오르내리는 고온의 화점 가까이서 복사, 대류, 전도의 발열 과정을 통해 원활하게 방출함으로 인해
열효율을 높이는데 훨씬 유리 합니다.
벽난로가 화실에서 장작이 연소되며 발열하는 에너지는 3가지의 형태로 발산됩니다.
1. 복사열(radiant-heat)은 화실의 측벽과 후벽, 디플렉터의 경사로 인해 화점에서 발산된 열에너지가
피드백 되어 연소부에 되돌려 보내지고, 이 활동이 장작이 연소될수록 상승되어져
결과적으로 세라믹 유리로 밀폐되어있거나 오픈되어진 벽난로의 화구를 향해
실내로 방출되게 됩니다. 이러한 열에너지가 복사열입니다.
2. 대류열(convection-heat)은 벽난로의 가동 시 화실에서의 복사열에 의해
화실의 측벽과 후벽의 외피를 타고 흐르는 열에너지입니다.
3. 전도열(conduction-heat)은 벽난로의 가동 시 화실 내피의 장작과 화점과 후벽, 측벽, 디플렉터에
직접 가열되며 전도되어 발생되는 열에너지입니다.
< 노출형 벽난로에서의 복사열과 대류열, 그리고 전도열의 방출 원리 >
< 매립형 벽난로에서의 복사열과 대류열, 그리고 전도열의 방출 원리 >
< 화실이 작아 복사열과 대류열,전도열의 발산열이 원활한 벽난로의 예 >
이러한 3가지 형태의 방출에너지는 화점에서 장작이 연소되면서 방출되는 800℃ 에서 1,100℃에 이르는
고온상태의 열에너지가 벽난로의 전면 세라믹유리와 벽난로의 후벽과 측벽등의 후면으로
원활하게 전달될때 에너지 발산이 원활하다는 공통점이 있습니다.
따라서, 벽난로의 화실이 작을수록 - 화실이 큰 벽난로에 비해 - 화점과 전면의 세라믹유리
후벽, 측벽과 가까워 지게되고 - 화점에서 발생된 고온의 열에너지가 벽난로화실의 전면 세라믹유리를 통해
복사열의 발산이 원활해지며, 측벽, 후벽을 가까운 위치에서 직접 가열하게 됨으로 인해
벽난로를 통한 열에너지의 방출효율이 더욱 높아지게 됩니다.
또한, 화실의 화점에서 나온 에너지가 전체 화실의 후벽,측벽과 가까움으로 인해
화점에서 발생된 열에너지가 화점과 후벽에서 피드백되며 복사열을 연소부(화점)으로 환원하는
“피드백” 의 순환상태를 유지하기가 용이합니다.
장작의 연소는 열에 의해 건류 기화한 가연성 가스의 연소이므로
고온의 불꽃에서 장작에 열 에너지의 피드백이 크면 연소가 확대되어 가지만,
그것이 부족하면 축소되고 맙니다.
모닥불 속에서 잘 타던 장작을 꺼내어 공기 중에 두면 조금 후 타지 않고 연기만 내는 것이나,
공사현장에서 불을 피우실때도 그냥 땅 바닥에 피우실때는 불이 잘 일어나지 않다가
드럼통 속에서 피우실때는 불이 잘 일어나는것과 동일한 원리입니다.
화점에서 발생된 열에너지가 조약돌이나 드럼통의 바닥 후벽 측벽에서 피드백 되어 그 복사열이
보다 강하게 증폭 되어지는 것입니다. 반대로 모닥불이나 드럼통속에서 잘타들어가던 장작도
끄집어내어 공기중에 두면 잠시 후 타지 않고 연기만 내며 꺼져버리는것도 -
장작의 화점에서 나온 에너지를 후벽과 측벽에서 피드백시켜 주지 않음으로 인해
복사열을 연소부(화점)으로 환원 시켜 고온의 상태를 유지시키지않기 때문입니다.
이처럼 화실내부에서 화점과 후벽,측벽사이의 열에너지에 피드백이 원활 할 수록
벽난로의 온도가 빠르게 올라가고 열에너지의 방출이 원활한 반면, 화점과 후벽,측벽사이의 거리가 멀어
열에너지의 피드백이 느려질수록 열에너지의 방출도 느려지고 불꽃의 조절또한
사용자의 의도에 따라 정확하게 반응하지 않게되는 것입니다.
< 모닥불에서의 열의 피드백 원리 >
즉,벽난로의 화실은 화점에서의 방출 열에너지를 벽난로의 화구와 측벽, 후벽을 통해
원활한 피드백을 통해 거실로 강하게 배출 하기 위해
벽난로의 화실을 필요 이상으로 크게 제작하지 않는 것입니다.
작은 화실은 화점에서 발생된 열에너지가 벽난로 전면 세라믹유리와 측벽 후벽과 가까워
복사열과 대류열 전도열의 방출이 원활한 반면, 필요이상으로 큰 화실은
화점과 벽난로 전면 측면 후면이 멀어 열손실이 많아지기 때문입니다.
예를들어, 후라이팬을 가스랜지 위에서 가열하실때 가스불과 가까우면
후라이팬의 가열 속도가 빠르지만 반대로 후라이팬이 가스랜지와 멀어지면
가열이 더디고 열손실이 많은것과 유사합니다.
열효율의 관건은 화실의 작고 큰것에서도 영향을 받지만 화실의 밀폐를 통한
버닝타임의 길고 짧은 시간의 차이, 화실에서 발열된 열에너지를 벽난로 몸체에서
적절한 방법으로 발산할수 있는 화실의 구조와 비율, 얼마 만큼의 최소한의 장작으로
얼마나 많은 열에너지를 실내에서 얻어낼수 있는가의 장작 소모량 대비 방출 열량의 비율에 의해 결정 됩니다.
작은 구조의 벽난로 화실이 화점에서의 방출에너지를 화구와 측벽 후벽을 통해 800도 이상
고온의 화점 가까이서 복사, 대류, 전도의 발열과정을 통해 원활하게 방출 할수 있음으로
열효율을 높이는데 오히려 유리한 것입니다.