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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 송두삼
- 발행연도
- 2017
- 저작권
- 성균관대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수14
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지구온난화 등의 영향으로 외기온도가 급격히 변화하고 있다. 외기 온도의 변화는 건물 냉난방 에너지 사용 증가에 큰 영향을 미치고 있다. 건물에너지 사용량 중 냉난방 에너지 사용 비율이 약 53.9%로 가장 높은 비중을 차지하고 있어 냉난방 에너지 절감을 위한 노력이 필요하다. 에너지 다소비 건물로 분류되는 교육시설과 업무시설의 경우 관리의 편리성과 일부 Zone의 부분 운전 필요성의 이유로 개별 냉난방 시스템의 적용이 증가하고 있다. 개별 냉방시스템의 경우 현재 시스템에어컨과 패키지에어컨 등이 가장 많은 비율을 차지하고 있으며 이런 개별 냉방시스템의 제어는 설정온도제어가 일반적이다. 하지만 인간의 열적 쾌적감은 자신이 경험한 온도이력에 의해 달라질 수 있는데 설정온도제어 방식은 이러한 인간의 열적 쾌적감의 변화를 반영할 수 없다. 실제 피험자 실험 결과에 따르면 일정한 온도에서 장시간 노출되는 것 보다 다양한 온도 범위에 노출될 경우 더 높은 열적 쾌적감을 나타내었다. 따라서 본 연구에서는 재실자가 다양한 온도 범위를 경험할 수 있도록 ASHRAE에 제안하는 쾌적범위를 활용하여 개별 냉방시스템에 적용하였다. 개별 냉방에 쾌적범위제어를 적용한 경우의 실내 온열환경 및 에너지 절감 효과를 시뮬레이션을 통하여 검토 하였다. 검토는 기존 설정온도제어를 적용한 경우와 비교를 실시하였다. 비교 대상건물은 개별 냉방시스템이 주로 적용되는 고등학교 교실, 대학교 강의실, 중소규모 업무시설을 대상으로 하였다. 분석기간은 냉방기인 8월 1일부터 8월 31일까지 한 달간을 대상으로 하였다.
시뮬레이션 결과, 설정온도제어 시 실내온도는 26℃±0.5의 분포를 보였으며 쾌적범위제어 시에는 24℃~27℃의 분포를 보였다. 실내 습도는 대상 모델의 부하 특성에 따라 조금씩 다르지만 모두 쾌적범위 내에서 형성되었다. 쾌적범위제어 시 온도 24℃~27℃, 습도 40%~60% 범위에서 실내 온열환경이 형성되므로 기존 설정온도 대비 재실자가 다양한 온도와 습도 범위를 경험할 수 있도록 실내 온열환경이 제어됨을 확인하였다. 또한 에너지 사용량 측면에서는 EHP 전체 에너지 사용량 중 압축기의 에너지 사용량이 약 95%로 가장 높았으며 압축기의 제어가 에너지 절감에 매우 중요한 요소라는 사실을 확인하였다. 설정온도제어보다 본 연구에서 개발, 적용한 쾌적범위제어 시 실내 온도 24℃~25℃ 구간에서는 압축기의 저속운전이 가능해져 결과적으로 쾌적범위제어 적용 시 종래의 설정온도제어 보다 약 25%의 에너지 절감 효과가 있었다. 열적 쾌적감을 평가하는 PMV(PPD)의 경우, 쾌적범위제어 시 PPD는 17%, 설정온도제어 시 PPD는 35%로 확인되어 열적 쾌적감 측면에서도 본 연구에서 개발, 적용한 쾌적범위제어가 유리한 것으로 나타났다.
시뮬레이션 결과, 설정온도제어 시 실내온도는 26℃±0.5의 분포를 보였으며 쾌적범위제어 시에는 24℃~27℃의 분포를 보였다. 실내 습도는 대상 모델의 부하 특성에 따라 조금씩 다르지만 모두 쾌적범위 내에서 형성되었다. 쾌적범위제어 시 온도 24℃~27℃, 습도 40%~60% 범위에서 실내 온열환경이 형성되므로 기존 설정온도 대비 재실자가 다양한 온도와 습도 범위를 경험할 수 있도록 실내 온열환경이 제어됨을 확인하였다. 또한 에너지 사용량 측면에서는 EHP 전체 에너지 사용량 중 압축기의 에너지 사용량이 약 95%로 가장 높았으며 압축기의 제어가 에너지 절감에 매우 중요한 요소라는 사실을 확인하였다. 설정온도제어보다 본 연구에서 개발, 적용한 쾌적범위제어 시 실내 온도 24℃~25℃ 구간에서는 압축기의 저속운전이 가능해져 결과적으로 쾌적범위제어 적용 시 종래의 설정온도제어 보다 약 25%의 에너지 절감 효과가 있었다. 열적 쾌적감을 평가하는 PMV(PPD)의 경우, 쾌적범위제어 시 PPD는 17%, 설정온도제어 시 PPD는 35%로 확인되어 열적 쾌적감 측면에서도 본 연구에서 개발, 적용한 쾌적범위제어가 유리한 것으로 나타났다.
목차
제1장 서 론 1제1절 연구배경 및 목적 1제2절 연구범위 및 방법 4제2장 개별 냉방시스템 및 적용 건물에 관한 고찰 7제1절 적용 대상건물의 에너지 소비특성 분석 71. 초, 중, 고등학교 시설 72. 대학교 시설 203. 업무 시설 29제2절 개별 냉방시스템의 기존 제어 논리 361. 정속형 설정온도제어(on-off)제어 362. Inverter 설정온도제어 38제3장 쾌적범위제어 시뮬레이션 모듈의 개발 43제1절 쾌적범위제어 전략 431. 열적 쾌적범위제어 기본 개념 432. 쾌적범위제어 알고리즘 논리 46제2절 시뮬레이션 모듈의 구현 491. 건물에너지 해석 프로그램 TRNSYS 17 492. 시뮬레이션 모듈의 구현 방법 51제4장 시뮬레이션을 통한 개별냉방 제어성능 평가 57제1절 고등학교 교실의 온열환경 및 에너지 소비량 571. 시뮬레이션 대상 건물 572. 시뮬레이션 결과 분석 60제2절 대학교 강의실의 온열환경 및 에너지 소비량 721. 시뮬레이션 대상 건물 722. 시뮬레이션 결과 분석 74제3절 일반 사무실의 온열환경 및 에너지 소비량 851. 시뮬레이션 대상 건물 852. 시뮬레이션 결과 분석 88제5장 결 론 99
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