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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 박진철
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 중앙대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수19
이 논문의 연구 히스토리 (4)
2020
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국내 건축물 부문에서 소비되는 에너지는 전체 소비량 중 약 20%의 비중을 차지하고 있으며, 그중 주거부문이 약 60% 이상을 차지하고 있다. 그러나, 주거부문 공동주택에서의 많은 에너지 소모 비중을 차지하는 바닥 복사난방시스템에 대한 난방에너지 절감에 대한 대책이 미비한 실정이다. 국내 공동주택은 대부분 습식공법의 바닥 복사난방 형식이 적용되고 있다. 하지만, 바닥구조의 두께적인 제약으로 인해 축열량에 한계가 생겨 비 난방시간이 길어지게 되면 실내 온열 쾌적감이 저하되는 문제점을 갖고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 축열 성능이 뛰어난 상변화물질 (Phase Change Material; PCM)을 적용한 연구들이 진행되고 있다. 그러나, 진행된 연구들은 대부분 바닥 구조체 및 바닥표면에 적용하여 축열 성능을 확인하였다. 따라서, 본 연구에서는 PCM의 열적 특성과 기존 바닥 복사난방시스템의 고찰 및 사례분석을 통해 PCM 위치에 따른 축열 성능을 비교하여 바닥 복사난방시스템에 최적 삽입 위치를 도출하고자 하였다.
(1) 일반 바닥 복사난방시스템과 PCM 적용 바닥 복사난방시스템의 비교실험을 위해 Mock-up 실험실을 구축하였다. 본 실험에 사용된 PCM은 재료의 열적 특성과 열 저항식을 통해 융해온도 44℃로 선정되었으며, 바닥구조 적용을 위해 PCM 패킹을 통한 상 안정화를 실시하였다. 또한, 비 난방 시 실내 및 표면 온도의 유지시간 확인과 에너지 절감 가능성 확인을 위해 간헐적 난방인 1시간 가동 2시간, 3시간, 4시간 정지의 스케줄을 도입하였다.
(2) Mock-up 비교실험 결과, 난방 1시간 가동 2시간, 3시간, 4시간 정지의 스케줄을 도입하였을 시 PCM 온도는 측면에 삽입이 제일 낮게 나타났으며, 상부와 하부삽입 시 온도가 높게 상승하였다. 실내온도는 상부, 측면, 하부삽입 모두 일반 바닥 복사난방시스템인 실 1과 PCM 바닥 복사난방시스템 실 2의 온도가 유사하게 나타났다. 표면 온도변화는 상부와 측면삽입 시 실 1의 온도가 더 높게 나타났으며, 상부삽입의 경우 시간이 지남에 따라 온도가 역전되는 것을 확인할 수 있었다. 하부삽입 시 표면 온도와 Time-lag이 더 길게 나타나 가장 양호한 축열 성능이 확인되었다.
(3) 본 연구를 통해 PCM의 삽입 위치에 따른 축열 성능을 확인하였으며, PCM을 온수 배관 하부에 삽입하는 것이 온수 배관 상부와 측면 대비 축열 성능이 양호한 것으로 확인되었다. 또한, 표면 온도가 높게 나타나 실내 온열 쾌적감을 만족할 수 있음을 확인할 수 있었다.
(1) 일반 바닥 복사난방시스템과 PCM 적용 바닥 복사난방시스템의 비교실험을 위해 Mock-up 실험실을 구축하였다. 본 실험에 사용된 PCM은 재료의 열적 특성과 열 저항식을 통해 융해온도 44℃로 선정되었으며, 바닥구조 적용을 위해 PCM 패킹을 통한 상 안정화를 실시하였다. 또한, 비 난방 시 실내 및 표면 온도의 유지시간 확인과 에너지 절감 가능성 확인을 위해 간헐적 난방인 1시간 가동 2시간, 3시간, 4시간 정지의 스케줄을 도입하였다.
(2) Mock-up 비교실험 결과, 난방 1시간 가동 2시간, 3시간, 4시간 정지의 스케줄을 도입하였을 시 PCM 온도는 측면에 삽입이 제일 낮게 나타났으며, 상부와 하부삽입 시 온도가 높게 상승하였다. 실내온도는 상부, 측면, 하부삽입 모두 일반 바닥 복사난방시스템인 실 1과 PCM 바닥 복사난방시스템 실 2의 온도가 유사하게 나타났다. 표면 온도변화는 상부와 측면삽입 시 실 1의 온도가 더 높게 나타났으며, 상부삽입의 경우 시간이 지남에 따라 온도가 역전되는 것을 확인할 수 있었다. 하부삽입 시 표면 온도와 Time-lag이 더 길게 나타나 가장 양호한 축열 성능이 확인되었다.
(3) 본 연구를 통해 PCM의 삽입 위치에 따른 축열 성능을 확인하였으며, PCM을 온수 배관 하부에 삽입하는 것이 온수 배관 상부와 측면 대비 축열 성능이 양호한 것으로 확인되었다. 또한, 표면 온도가 높게 나타나 실내 온열 쾌적감을 만족할 수 있음을 확인할 수 있었다.
목차
제 1 장 서 론 11.1 연구의 배경 및 목적 11.2 연구의 방법 및 범위 4제 2 장 이론고찰 62.1 개 요 62.2 상변화물질 (Phase Change Material) 특성 62.2.1 PCM의 종류 82.2.2 PCM 가공방법 112.3 바닥 복사난방시스템 특성 132.4 선행연구 조사 182.4.1 국내 182.4.2 국외 262.5 소 결 36제 3 장 PCM 바닥 복사난방 시스템 Mock-up 실험 383.1 개 요 383.2 Mock-up 실험실 구축 383.2.1 PCM 선정 및 용량 383.2.2 PCM 패킹용기 선정 및 제작 413.2.3 PCM 적용 바닥복사난방시스템 423.2.4 Mock-up 실험실 구성 443.3 실험 방법 473.3.1 온도측정방법 483.4 소 결 50제 4 장 실험 결과 및 분석 514.1 Mock-up 실험결과 514.1.1 난방 1시간 가동 2시간 정지 514.1.2 난방 1시간 가동 3시간 정지 634.1.3 난방 1시간 가동 4시간 정지 744.2 소 결 85제 5 장 결 론 87참고문헌 91국문초록 98ABSTRACT 100
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