급속한 경제성장과 산업화로 주거의 경우 대지의 효율적 이용에 따른 고층화가 가속화되어 80년대 후반에 들어서 고층아파트보다 물리적인 층수가 더욱 증가된 소위 '초고층아파트'라 불리우는 주거형태가 지속적으로 공급되고 있는 추세이다. 초고층 아파트는 우리가 지니고 있는 환경적 특성으로 볼 때 앞으로도 더욱 많이 보급될 주거유형이므로 이에 대한 관심은 더욱 고조되고 있으며 특히, 고소득층을 대상으로 하여 대형평형으로 건설되는 양상을 띄고 있다. 그러나 최근 국내에서 신축된 초고층 아파트의 경우 에너지 절약의 측면에서 고단열화 및 고기밀화가 이루어짐으로써 실내공간이 밀폐화되고 있으며 이로 인한 ...
급속한 경제성장과 산업화로 주거의 경우 대지의 효율적 이용에 따른 고층화가 가속화되어 80년대 후반에 들어서 고층아파트보다 물리적인 층수가 더욱 증가된 소위 '초고층아파트'라 불리우는 주거형태가 지속적으로 공급되고 있는 추세이다. 초고층 아파트는 우리가 지니고 있는 환경적 특성으로 볼 때 앞으로도 더욱 많이 보급될 주거유형이므로 이에 대한 관심은 더욱 고조되고 있으며 특히, 고소득층을 대상으로 하여 대형평형으로 건설되는 양상을 띄고 있다. 그러나 최근 국내에서 신축된 초고층 아파트의 경우 에너지 절약의 측면에서 고단열화 및 고기밀화가 이루어짐으로써 실내공간이 밀폐화되고 있으며 이로 인한 커튼월의 결로 문제가 제기되고 있다. 이와 관련하여 주거건물의 에너지 성능, 벽체의 결로문제, 실내환기문제 등에 관한 기존의 개별적인 연구결과가 존재하지만 고급화된 초고층 아파트에 대한 통합적인 환기를 고려한 결로문제에 대해서는 접근이 없는 실정이다. 따라서 본 눈문에서는 기존의 문헌을 참조하여 결로의 발생 원인과 그 대책에 대하여 살펴본 후, 국내외 창호열해석 관련 프로그램을 활용하여 커튼월의 정확한 열적 성능을 파악하기 위한 시뮬레이션 및 분석을 수행하였다. 우선 유리부분은 Window5.0을 이용하여 열관류율을 계산하여 제조사가 제공한 값과 비교를 하였다. 창틀주변부의 열관류값은 창호시뮬레이션 프로그램인 Therm5.0을 사용하여 파악하였으며 각 값은 실측값과 비교하여 신뢰도를 확보하였다. 또한 건물내 환기량과 습도를 분석하기 위하여 Macroflo라는 시뮬레이터를 이용하여 모델건물의 환기량과 습도를 다양한 조건에 대하여 분석하였다. 이와 같은 커튼월의 열성능과 건물내 환기량 및 습도의 시뮬레이션 분석 결과를 바탕으로, 기존의 문헌에서 파악된 표면온도 산출식 및 노점온도 예측식을 이용하여 결로 시간 예측 프로그램을 작성함으로써 커튼월의 결로를 종합적으로 분석, 예측할 수 있었다. ·커튼월의 열성능을 분석한 결과 계산된 결과값은 유리의 열관류율은 중앙부는 1.75W/㎡, 창틀에서 6㎝ 떨어진 부분은 2.32W/㎡ 그리고 15㎝ 떨어진 부분의 열관류율은 1.75W/㎡ 값을 가지는 것으로 나타나 유리의 중앙부에 비하여 주변부분이 창호의 열흐름에 의하여 30%정도 더 높은 열관류율 값을 가지는 것으로 나타났다. 차후에 단열봉등의 사용을 통한 주변부 열관류율 개선 등의 조치가 필요하다. ·건물내 환기량과 습도를 분석한 결과 건물의 연돌 효과에 의해 높이에 따라 다른 환기량을 가지고 있으며, 고층으로 갈수록 외기를 통한 환기율이 낮아지고 높은 습도를 가지게 된다. 환기시스템(20㎥/h·인)의 설치로 평균 40%까지 상대습도를 낮출 수가 있는 것으로 나타났다. ·커튼월의 결로는 1층의 경우에는 앞서 언급되었듯이 상대적으로 높은 환기율로 인한 낮은 상대습도값으로 결로발생의 가능성이 없는 것으로 나타났으나 20층의 경우에는 환기시스템 미설치시 높은 상대습도로 인해 결로 발생일수가 겨울철동안 44일 800시간에 이르게 된다. 환기시스템(20㎥/h·인)을 설치하면 외부공기에 의한 환기율이 높아져 상대습도가 낮아지게 된다. 이로 인하여 커튼월 결로발생의 억제가 가능하며 환기시스템(10㎥/h·인)경우에도 효과적으로 상대습도가 낮아져서 결로가 발생하지 않는 것으로 나타났다. 하지만, ASHRAE의 기준인 최소외기량 0.35ACH를 만족하기 위해서는 환기시스템(20㎥/h·인)을 사용하는 것이 바람직할 것으로 사료된다. ·발코니 부분의 결로 분석에서는 환기시스템(20㎥/h·인) 설치시 실내온도를 24℃로 유지하는 경우 결로발생을 억제할 수 있으나, 온도가 20℃인 경우 1년 중 1일의 전면적인 결로가 7일의 부분적인 결로가 발생하며 22℃인 경우에는 1년 중 7일의 부분적인 결로가 발생하는 것으로 나타났다. 발코니를 확장할 경우 실내온도가 24℃인 경우 발코니 부분의 온도가 23℃로 유지되고 상대습도가 낮아지므로 결로 방지에 더 효과적인 것으로 나타났다.
급속한 경제성장과 산업화로 주거의 경우 대지의 효율적 이용에 따른 고층화가 가속화되어 80년대 후반에 들어서 고층아파트보다 물리적인 층수가 더욱 증가된 소위 '초고층아파트'라 불리우는 주거형태가 지속적으로 공급되고 있는 추세이다. 초고층 아파트는 우리가 지니고 있는 환경적 특성으로 볼 때 앞으로도 더욱 많이 보급될 주거유형이므로 이에 대한 관심은 더욱 고조되고 있으며 특히, 고소득층을 대상으로 하여 대형평형으로 건설되는 양상을 띄고 있다. 그러나 최근 국내에서 신축된 초고층 아파트의 경우 에너지 절약의 측면에서 고단열화 및 고기밀화가 이루어짐으로써 실내공간이 밀폐화되고 있으며 이로 인한 커튼월의 결로 문제가 제기되고 있다. 이와 관련하여 주거건물의 에너지 성능, 벽체의 결로문제, 실내환기문제 등에 관한 기존의 개별적인 연구결과가 존재하지만 고급화된 초고층 아파트에 대한 통합적인 환기를 고려한 결로문제에 대해서는 접근이 없는 실정이다. 따라서 본 눈문에서는 기존의 문헌을 참조하여 결로의 발생 원인과 그 대책에 대하여 살펴본 후, 국내외 창호 열해석 관련 프로그램을 활용하여 커튼월의 정확한 열적 성능을 파악하기 위한 시뮬레이션 및 분석을 수행하였다. 우선 유리부분은 Window5.0을 이용하여 열관류율을 계산하여 제조사가 제공한 값과 비교를 하였다. 창틀주변부의 열관류값은 창호시뮬레이션 프로그램인 Therm5.0을 사용하여 파악하였으며 각 값은 실측값과 비교하여 신뢰도를 확보하였다. 또한 건물내 환기량과 습도를 분석하기 위하여 Macroflo라는 시뮬레이터를 이용하여 모델건물의 환기량과 습도를 다양한 조건에 대하여 분석하였다. 이와 같은 커튼월의 열성능과 건물내 환기량 및 습도의 시뮬레이션 분석 결과를 바탕으로, 기존의 문헌에서 파악된 표면온도 산출식 및 노점온도 예측식을 이용하여 결로 시간 예측 프로그램을 작성함으로써 커튼월의 결로를 종합적으로 분석, 예측할 수 있었다. ·커튼월의 열성능을 분석한 결과 계산된 결과값은 유리의 열관류율은 중앙부는 1.75W/㎡, 창틀에서 6㎝ 떨어진 부분은 2.32W/㎡ 그리고 15㎝ 떨어진 부분의 열관류율은 1.75W/㎡ 값을 가지는 것으로 나타나 유리의 중앙부에 비하여 주변부분이 창호의 열흐름에 의하여 30%정도 더 높은 열관류율 값을 가지는 것으로 나타났다. 차후에 단열봉등의 사용을 통한 주변부 열관류율 개선 등의 조치가 필요하다. ·건물내 환기량과 습도를 분석한 결과 건물의 연돌 효과에 의해 높이에 따라 다른 환기량을 가지고 있으며, 고층으로 갈수록 외기를 통한 환기율이 낮아지고 높은 습도를 가지게 된다. 환기시스템(20㎥/h·인)의 설치로 평균 40%까지 상대습도를 낮출 수가 있는 것으로 나타났다. ·커튼월의 결로는 1층의 경우에는 앞서 언급되었듯이 상대적으로 높은 환기율로 인한 낮은 상대습도값으로 결로발생의 가능성이 없는 것으로 나타났으나 20층의 경우에는 환기시스템 미설치시 높은 상대습도로 인해 결로 발생일수가 겨울철동안 44일 800시간에 이르게 된다. 환기시스템(20㎥/h·인)을 설치하면 외부공기에 의한 환기율이 높아져 상대습도가 낮아지게 된다. 이로 인하여 커튼월 결로발생의 억제가 가능하며 환기시스템(10㎥/h·인)경우에도 효과적으로 상대습도가 낮아져서 결로가 발생하지 않는 것으로 나타났다. 하지만, ASHRAE의 기준인 최소외기량 0.35ACH를 만족하기 위해서는 환기시스템(20㎥/h·인)을 사용하는 것이 바람직할 것으로 사료된다. ·발코니 부분의 결로 분석에서는 환기시스템(20㎥/h·인) 설치시 실내온도를 24℃로 유지하는 경우 결로발생을 억제할 수 있으나, 온도가 20℃인 경우 1년 중 1일의 전면적인 결로가 7일의 부분적인 결로가 발생하며 22℃인 경우에는 1년 중 7일의 부분적인 결로가 발생하는 것으로 나타났다. 발코니를 확장할 경우 실내온도가 24℃인 경우 발코니 부분의 온도가 23℃로 유지되고 상대습도가 낮아지므로 결로 방지에 더 효과적인 것으로 나타났다.
Since late 1980's, the rapid growth of economy and high degree of industrialization have popularized the so called 'high-rise apartment buildings,' which efficiently utilize the land resource for dwelling. It is expected that this type of high-rise apartment buildings will be more popular in the nea...
Since late 1980's, the rapid growth of economy and high degree of industrialization have popularized the so called 'high-rise apartment buildings,' which efficiently utilize the land resource for dwelling. It is expected that this type of high-rise apartment buildings will be more popular in the near future especially when the specific environmental condition of South Korea is considered. However, the condensation problem at curtain wall has recently been raised for the newly built general domestic high-rise apartment buildings that achieve high airtightness and insulation for energy reduction. Regarding this problem, there are several separate researches on the energy performance of housing, condensation on the walls and ventilation of the inside of the housing, but no approach has been reported about the problem of condensation on the walls that considers the effect of the combined ventilation in upper-class high-rise apartment buildings. In this study, we firstly reviewed the existing studies on the cause of condensation, and then we thoroughly performed the simulation and analysis to precisely understand the thermal properties of a curtain wall using the domestic and foreign thermal analysis program for windows and frames. To begin with, we computed the heat transmission coefficients for the window using the Window 5.0 and compared the coefficients with the values offered by the manufacturing company. The heat transmission coefficients of the window frame was computed using the Therm 5.0, whose validity was verified by comparing with the actual measurement. We also analyzed the variation of the interior ventilation and humidity at the various conditions using a simulation program named Macroflo. Using the outcome of the aforementioned analysis and the existing formula on surface temperature and preestimating dew point temperature, we developed a prediction program for condensation time, which formed a framework for studying and estimating the condensation at curtain wall. ·As the result of the thermal performance at the curtain wall, estimated coefficient of heat transmission was 1.75W/㎡ in the center of a window frame, 2.32W/㎡ in the part of 6㎝ apart of a window frame and 1.75W/㎡ in the part of 15㎝ apart of a window frame. Consequently owing to heat transfer of a window, coefficient of heat transmission in the part of around window was 30% higher than that of a part of center of a window. In future it is necessary to take an action which coefficient of heat transmission in the part of around window was improved. ·From the analysis of the thermal performance at curtain wall, the heat transmission coefficient was estimated to be 1.75W/㎡ at the center of a window frame, 2.32W/㎡ at the point apart from a window frame by 6㎝, and 1.75W/㎡ at the point apart from a window frame by 15㎝. This result is equivalent to the fact that the heat transmission coefficient at the surrounding part of a window was 30% higher than that at the central part of a window due to the heat transfer occurred at the window. From this analysis, we suggest that the performance of the heat transmission at the surrounding part of a window needs to be improved through various methods such as using an insulating material. ·From the analysis of the ventilation and humidity of the inside, it is observed that the quantity of ventilation varies according to the height of a building due to the stack effect. At the upper floors, the rate of ventilation was lowered and humidity was raised. In this study, we found that the relative humidity can be lowered by as much as 40% in average using a suitable ventilation system (20㎥/h·p). ·As stated before, the condensation at the curtain wall does not occur on the first floor. But on the 20th floor, without installing a ventilation system, the number of days for potential occurrence of the condensation at the curtain wall amounts to 44 days, 800 hours in winter. Once we install a ventilation system, the relative humidity is lowered because of the high rate of air changes through the open air, which can prevent the condensation at the curtain wall. For example, by using the ventilation system (10㎥/h·p), the condensation can be suppressed thanks to the efficiently lowered relative humidity. However, we suggest that we should use the ventilation system (10㎥/h·p) to satisfy the guideline of the ASHRAE regarding the minimum volume of open air, i.e. 0.35ACH. ·In case of the condensation at a balcony, when we installed a ventilation system(20㎥/h·p) and kept the room temperature at 24℃, the condensation could be prevented. However, when the room temperature was kept at the level of 20℃, the entire condensation happened for 1 day and the partial condensation happened for 7 days during a year. When the room temperature was kept at 22℃, the partial condensation happened for 7 days during a year. Note that the expansion of a balcony was more efficient in preventing the condensation, because of the lowered relative humidity and temperature kept at 23℃ at a balcony when the room temperature was 24℃.
Since late 1980's, the rapid growth of economy and high degree of industrialization have popularized the so called 'high-rise apartment buildings,' which efficiently utilize the land resource for dwelling. It is expected that this type of high-rise apartment buildings will be more popular in the near future especially when the specific environmental condition of South Korea is considered. However, the condensation problem at curtain wall has recently been raised for the newly built general domestic high-rise apartment buildings that achieve high airtightness and insulation for energy reduction. Regarding this problem, there are several separate researches on the energy performance of housing, condensation on the walls and ventilation of the inside of the housing, but no approach has been reported about the problem of condensation on the walls that considers the effect of the combined ventilation in upper-class high-rise apartment buildings. In this study, we firstly reviewed the existing studies on the cause of condensation, and then we thoroughly performed the simulation and analysis to precisely understand the thermal properties of a curtain wall using the domestic and foreign thermal analysis program for windows and frames. To begin with, we computed the heat transmission coefficients for the window using the Window 5.0 and compared the coefficients with the values offered by the manufacturing company. The heat transmission coefficients of the window frame was computed using the Therm 5.0, whose validity was verified by comparing with the actual measurement. We also analyzed the variation of the interior ventilation and humidity at the various conditions using a simulation program named Macroflo. Using the outcome of the aforementioned analysis and the existing formula on surface temperature and preestimating dew point temperature, we developed a prediction program for condensation time, which formed a framework for studying and estimating the condensation at curtain wall. ·As the result of the thermal performance at the curtain wall, estimated coefficient of heat transmission was 1.75W/㎡ in the center of a window frame, 2.32W/㎡ in the part of 6㎝ apart of a window frame and 1.75W/㎡ in the part of 15㎝ apart of a window frame. Consequently owing to heat transfer of a window, coefficient of heat transmission in the part of around window was 30% higher than that of a part of center of a window. In future it is necessary to take an action which coefficient of heat transmission in the part of around window was improved. ·From the analysis of the thermal performance at curtain wall, the heat transmission coefficient was estimated to be 1.75W/㎡ at the center of a window frame, 2.32W/㎡ at the point apart from a window frame by 6㎝, and 1.75W/㎡ at the point apart from a window frame by 15㎝. This result is equivalent to the fact that the heat transmission coefficient at the surrounding part of a window was 30% higher than that at the central part of a window due to the heat transfer occurred at the window. From this analysis, we suggest that the performance of the heat transmission at the surrounding part of a window needs to be improved through various methods such as using an insulating material. ·From the analysis of the ventilation and humidity of the inside, it is observed that the quantity of ventilation varies according to the height of a building due to the stack effect. At the upper floors, the rate of ventilation was lowered and humidity was raised. In this study, we found that the relative humidity can be lowered by as much as 40% in average using a suitable ventilation system (20㎥/h·p). ·As stated before, the condensation at the curtain wall does not occur on the first floor. But on the 20th floor, without installing a ventilation system, the number of days for potential occurrence of the condensation at the curtain wall amounts to 44 days, 800 hours in winter. Once we install a ventilation system, the relative humidity is lowered because of the high rate of air changes through the open air, which can prevent the condensation at the curtain wall. For example, by using the ventilation system (10㎥/h·p), the condensation can be suppressed thanks to the efficiently lowered relative humidity. However, we suggest that we should use the ventilation system (10㎥/h·p) to satisfy the guideline of the ASHRAE regarding the minimum volume of open air, i.e. 0.35ACH. ·In case of the condensation at a balcony, when we installed a ventilation system(20㎥/h·p) and kept the room temperature at 24℃, the condensation could be prevented. However, when the room temperature was kept at the level of 20℃, the entire condensation happened for 1 day and the partial condensation happened for 7 days during a year. When the room temperature was kept at 22℃, the partial condensation happened for 7 days during a year. Note that the expansion of a balcony was more efficient in preventing the condensation, because of the lowered relative humidity and temperature kept at 23℃ at a balcony when the room temperature was 24℃.
주제어
#초고층 아파트 커튼월 환기 결로 창호 열해석 열해석 시뮬레이션 열관류율 high-rise apartment buildings curtain wall ventilation condensation coefficient of heat transmission thermal analysis program windows frames simulation
학위논문 정보
저자
이정민
학위수여기관
연세대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
건축공학과
지도교수
김병선
발행연도
2003
총페이지
xiii, 130 p.
키워드
초고층 아파트 커튼월 환기 결로 창호 열해석 열해석 시뮬레이션 열관류율 high-rise apartment buildings curtain wall ventilation condensation coefficient of heat transmission thermal analysis program windows frames simulation
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