PCM 적용 바닥 복사난방시스템의 축열 및 에너지 성능에 관한 실험적 연구 :(An) experimental study on heat storage and energy performance of PCM-applied floor radiation heating system

정용기

추천

검색

자료유형: 학위논문

저자정보: 정용기 (중앙대학교, 中央大學校大學院)

지도교수: 박진철

발행연도: 2022

저작권: 중앙대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수36

이 논문의 연구 히스토리 (5)

2022

바닥복사난방시스템에서 PCM 융해온도별 챔버 실험

정용기 , 김성은 , 유민상 외 2명 설비공학논문집 2022.08 학술저널

PCM 적용 바닥 복사난방시스템의 축열 및 에너지 성능에 관한 실험적 연구

정용기 건축공학과 2022.01 학위논문

바닥복사난방시스템에서 PCM 적용에 따른 온도 변화 및 에너지 사용량 비교 Mock-up 실험

정용기 , 김성은 , 유민상 외 1명 대한건축학회논문집 2022.01 학술저널

2021

공동주택 바닥 복사난방에서 PCM 융해온도(44℃, 35℃)에 따른 온도 변화 실험

정용기 , 김성은 , 송용우 외 1명 대한건축학회 학술발표대회 논문집 2021.10 학술대회자료

PCM 난방 시스템에서 바닥표면 온도 비교 실험

정용기 , 김성은 , 유민상 외 1명 대한건축학회 학술발표대회 논문집 2021.04 학술대회자료

이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
이 논문의 연구 히스토리 확인하기

초록· 키워드

오류제보하기

전 세계적으로 에너지 수요가 증가하고 있으며, 전체 에너지 소비 중 온실가스가 80%를 차지하고 있다. 온실가스로 인한 지구온난화 현상과 더불어 다양한 문제가 야기되고 있어 전 세계적으로 온실가스 배출을 감축하고자 다양한 노력을 기울여 대응 방법을 마련하고 있다. 국내의 경우 온실가스 감축 목표를 수정한 로드맵을 발표하였으며, 수정된 로드맵 중 건축 부문에서 감축률이 가장 많이 증가하여 건축 부문의 에너지 저감 중요성을 강조하였다. 국내 건물은 주거용이 63%를 차지하고 있으며, 주거 건물 에너지 소비 비중 중 난방 분야가 42%를 차지하고 있어 주거 난방 분야 에너지 수요 감축이 중요해진 시점이다. 국내 주거 난방 분야는 대부분의 공동주택에서 습식 바닥 복사난방 시스템을 채택하고 있다. 그러나, 바닥 복사난방의 경우 긴 예열시간을 통해 도달한 실내온도 유지를 위해 지속적으로 난방 가동되어 난방에너지 소비가 증가하게 된다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해서는 추가적인 축열량을 확보하여 실내 온도 유지시간을 증가 시켜 해결할 수 있지만, 현행 바닥구조는 두께 기준을 만족해야 하며, 소음 방지와 단열성능 확보를 위함이 주목적이기 때문에 구조 변경을 통한 추가 축열량 확보가 실질적으로 불가능한 상황이다. 또한, 기존 구조체 및 축열체는 현열 축열만 하기 때문에 현행 구조를 유지하며 난방에너지를 저감하기 위해서는 잠열 축열하는 PCM을 구조 기준에 따라 적용한 바닥 복사난방 시스템 도입이 필요하다. PCM의 축열 성능을 활용하여 건축적 적용 및 바닥 난방에 적용한 연구는 다수 진행되었으나, 국내 기준을 준용한 연구는 미비한 실정이며, 바닥 복사난방 시스템에 적용하기 위한 PCM 선정에 관한 연구 또한 미비한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 국내 바닥구조 기준을 만족하는 바닥 복사난방시스템에 추가 축열량 확보를 위해 PCM 적용 연구를 진행하였다. 최적 PCM 융해온도 선정을 위해 챔버 실험을 진행하였으며, 챔버 실험을 통해 선정한 PCM을 Mock-up 실험실에 적용하여 PCM의 축열 성능 및 온도 변화와 온도유지시간을 확인하였으며, 에너지 성능을 비교하였다.

(1) 바닥 복사난방시스템에 적합한 PCM 융해온도 선정을 위해 챔버 실험을 진행하였다. 실외 환경을 모사한 항온 챔버와 국내 바닥구조 기준을 준용한 실험 챔버를 구축하였으며, 융해온도 44℃, 35℃, 28℃ PCM을 난방 배관 하부에 적용하여 실험을 진행하였다. 실험 결과 35℃ PCM을 적용한 경우 온도 유지시간이 가장 많이 증가하였으며, PCM의 축열 구간 및 성능 또한 가장 뛰어났다.

(2) 챔버 실험을 통해 선정한 PCM을 외기에 면하는 Mock-up 실험실에 적용하여 실험을 진행하였으며, 44℃, 35℃ PCM을 적용하여 온도 및 축열 성능 확인과 에너지 성능을 확인하였다. 실험 결과 44℃ PCM의 경우 축열 성능에 의해 온도 유지시간이 증가하였으나, 기존 바닥구조 대비 에너지 성능에서 큰 효과를 보이지 못하였다. 35℃ PCM의 경우 기존 바닥구조와 44℃ PCM 대비 온도 유지시간이 증가하였으며, 에너지 성능 또한 우수한 것으로 나타났다.

(3) 본 연구를 통해 현행 바닥구조 기준을 준용한 바닥 복사난방시스템에 PCM 적용 시 축열 성능에 의해 온도 유지시간이 증가와 난방에너지 저감이 가능한 것을 확인하였으며, 35℃ PCM 적용 시 가장 효율적으로 축열 하여 온도 유지에 효과적이며 에너지 저감량이 가장 큰 것을 확인하였다.

Global energy demand is increasing, and greenhouse gases account for 80% of total energy consumption. In addition to global warming caused by greenhouse gases, various problems are being caused, and various efforts are being made to reduce greenhouse gas emissions around the world to prepare countermeasures. In the case of Korea, a revised roadmap for reducing greenhouse gas emissions was announced, and among the revised roadmaps, the reduction rate in the building sector increased the most, emphasizing the importance of energy reduction in the building sector. In Korea, residential buildings account for 63%, and heating sector accounts for 42% of the energy consumption of residential buildings. In the domestic residential heating sector, most apartment houses adopt wet floor radiant heating systems. However, in the case of floor radiant heating, heating is continuously operated to maintain the indoor temperature reached through a long preheating time, and thus heating energy consumption increases. In addition, since existing structures and storage heat storages have only current heat storage, it is necessary to introduce a new floor radiant heating system that applies latent heat storage PCM according to structural standards in order to maintain the current structure and reduce heating energy. In addition, since existing structures and heat storage materials only store sensible heat, in order to maintain the current structure and reduce heating energy, it is necessary to introduce a new floor radiant heating system that applies PCM, which stores latent heat, according to structural standards. Although many studies have been conducted on architectural application and floor heating by utilizing the heat storage performance of PCM, research applying domestic standards is insufficient, and research on PCM selection to apply it to the floor radiant heating system is also insufficient. Therefore, in this study, PCM was applied to secure additional heat storage in the floor radiant heating system that satisfies the domestic floor structure standards. A chamber experiment was conducted to select the optimal PCM melting temperature, and the PCM selected through the chamber experiment was applied to the mock-up laboratory to check the thermal storage performance, temperature change, and Temperature Maintenance of the PCM, and compare the energy performance.

(1) Chamber experiments were conducted to select a suitable PCM melting temperature for the floor radiant heating system. A constant temperature chamber that simulates the outdoor environment and an experimental chamber that conforms to the domestic floor structure standards were constructed, and the melting temperatures of 44℃, 35℃, and 28℃ PCM were applied to the lower part of the heating pipe and the experiment was conducted. As a result of the experiment, when 35℃ PCM was applied, the temperature holding time increased the most, and the heat storage section and performance of PCM were also the best.

(2) The PCM selected through the chamber experiment was applied to the mock-up laboratory facing the outside air to conduct the experiment. As a result of the experiment, in the case of the 44℃ PCM, the temperature holding time increased due to the thermal storage performance, but it did not show a significant effect on the energy performance compared to the existing floor structure. In the case of 35℃ PCM, the temperature holding time was increased compared to the existing floor structure and 44℃ PCM, and the energy performance was also excellent.

(3) Through this study, it was confirmed that when PCM is applied to a floor radiant heating system that conforms to the current floor structure standards, the temperature retention time increases and heating energy can be reduced by the heat storage performance. Thus, it was confirmed that it was effective in maintaining the temperature and the amount of energy reduction was the largest.

#바닥 복사난방시스템 #PCM #축열 성능 #온도유지시간 #에너지 사용량 #Floor radiant heating system #PCM #thermal storage performance #Temperature Maintenance #energy consumption

제 1 장 서 론 1
1.1 연구 배경 및 목적 1
1.2 연구 방법 및 범위 8
제 2 장 이론고찰 11
2.1 개 요 11
2.2 상변화물질(PCM; Phase Change Material) 11
2.2.1 PCM 정의 및 특성 11
2.2.2 PCM 종류 13
2.3 바닥 복사난방시스템 18
2.4 선행연구 조사 24
2.4.1 PCM 건축적 적용 사례 24
2.4.2 PCM 바닥 난방 적용 사례 30
2.5 소 결 34
제 3 장 PCM 융해온도 선정 소형 챔버 실험 36
3.1 개 요 36
3.2 챔버 실험실 구축 36
3.2.1 항온 챔버 36
3.2.2 소형 챔버 38
3.2.3 적용 PCM 개요 40
3.2.4 실험 방법 41
3.3 실험 결과 44
3.3.1 표준 바닥구조 44
3.3.2 PCM 적용 바닥구조 46
3.4 결과 분석 55
3.5 소 결 61
제 4 장 PCM 적용 Mock-up 실험 63
4.1 개 요 63
4.2 Mock-up 실험실 구축 63
4.2.1 Mock-up 실험실 개요 63
4.2.2 적용 PCM 개요 65
4.2.3 실험 방법 66
4.3 실험 결과 70
4.3.1 표준 바닥구조 70
4.3.2 PCM 적용 바닥구조 72
4.4 결과 분석 81
4.5 소 결 87
제 5 장 결 론 89
참고문헌 93
국문초록 99
ABSTRACT 102

최근 본 자료

전체보기

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	원문	원문 PDF 파일
AI 학습용 데이터	원문 + 메타 (기본/상세)	원문 PDF 파일 및 서지정보 CSV
대량 구매용 데이터	B2B 구독 방식	특정 자료 한정으로 원문 접근 권한 부여
대량 구매용 데이터	URL 전달 방식	바로 PDF 뷰어를 열람할 수 있는 URL 제공

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	기본 메타	발행기관명, 간행물명, 권호명, 권(vol), 호(issue), 통권, 발행연도, 발행월, 논문명, 저자명, 시작페이지, 종료페이지, 전체페이지, 상세페이지URL
상세 메타 데이터	발행기관 메타	발행기관 이명, 영문명, 창립연도, 홈페이지URL, 발행기관 소개
	간행물 메타	부제목, 간행물 유형, ISSN, ISBN, 최초발행연도, 폐간연도, 간행빈도, 발행주기, 등재사항, 이용수, 피인용수, 권호수, 논문수, 표지이미지
	논문 메타	작성 언어, 부제목, 대등제목, 목차, 키워드, 초록, 이미지, 참고문헌, 이용수, 피인용수, 논문활용도, DBpia통합주제분류, KDC분류, DDC분류, 한국연구재단분류, UCI, DOI
	저자 메타	소속기관, 소속부서, 직급, 연구분야, 연구키워드, 이용수, 피인용수, 저자 논문활용도

구분	그룹	데이터 항목
※ 결합형/맞춤형 메타 데이터는 신청 내용에 따라 다양하게 제공 가능
이용순위 정보	주제분야별 많이 이용된 논문	“인문학”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	이용기관별 많이 이용된 논문	“중고등학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	세부기관별 많이 이용된 논문	“서울대학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	키워드별 많이 이용된 논문	“Chat GPT”에서 많이 이용된 논문 TOP100
키워드 정보	많이 이용된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 이용된 키워드
	많이 발행된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 발행된 키워드
	많이 검색된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 검색된 키워드
	연구 트렌드 키워드	특정 키워드 연관 연구동향 분석 데이터 키워드

논문 기본 정보

이 논문의 연구 히스토리 (5)

초록· 키워드

목차

최근 본 자료

댓글(0)