최근 업무용건축물에서 유리외피의 비중이 증가하면서 여름철 건축물의 냉방부하가 크게 증가하고 있다. 여름철 냉방부하의 주원인이 되는 일사부하는 조명부하와 더불어 냉방부하의 대부분을 차지하고 있으며, 여름철 일사부하 조절을 통해 냉방부하의 효과적인 조절을 할 수 있다. 본 연구에서는 여름철 일사부하 저감을 통해 외주부의 에너지의 성능개선을 지향하고 있으며, 이를 위해 외부 차양장치의 설치방법, 방위, 길이 등의 독립적 요소를 바탕으로 요소들이 갖는 영향을 판단하였다. 합리적 과정으로서 대상건물의 외주부 해석모델을 정립하여 외주부에서 나타나는 차양장치 조합별 특성과 분포를 분석하였으며, 이를 바탕으로 분석조합을 추출하여 조합별 냉방부하, 일사부하를 분석하고 비중과 패턴 및 영향을 판단하여 여름철 업무용 건축물의 설계에서 설계시 참고할 수 있도록 하였다. 본 연구에서 제안한 외주부 해석모델의 수행은 여름철 하지일을 기준으로 8방위와 차양길이 5가지, 차양방식 수직, 수평, 복합 3가지의 조합으로 총 224가지가 수행되었으며, 외주부 해석모델의 창면의 여름철 일사획득에 관한 분석이 이루어졌다. 사용된 분석툴은 VE(Virtual Environment)로 ModelIT, SUNCAST, Apache ...
최근 업무용건축물에서 유리외피의 비중이 증가하면서 여름철 건축물의 냉방부하가 크게 증가하고 있다. 여름철 냉방부하의 주원인이 되는 일사부하는 조명부하와 더불어 냉방부하의 대부분을 차지하고 있으며, 여름철 일사부하 조절을 통해 냉방부하의 효과적인 조절을 할 수 있다. 본 연구에서는 여름철 일사부하 저감을 통해 외주부의 에너지의 성능개선을 지향하고 있으며, 이를 위해 외부 차양장치의 설치방법, 방위, 길이 등의 독립적 요소를 바탕으로 요소들이 갖는 영향을 판단하였다. 합리적 과정으로서 대상건물의 외주부 해석모델을 정립하여 외주부에서 나타나는 차양장치 조합별 특성과 분포를 분석하였으며, 이를 바탕으로 분석조합을 추출하여 조합별 냉방부하, 일사부하를 분석하고 비중과 패턴 및 영향을 판단하여 여름철 업무용 건축물의 설계에서 설계시 참고할 수 있도록 하였다. 본 연구에서 제안한 외주부 해석모델의 수행은 여름철 하지일을 기준으로 8방위와 차양길이 5가지, 차양방식 수직, 수평, 복합 3가지의 조합으로 총 224가지가 수행되었으며, 외주부 해석모델의 창면의 여름철 일사획득에 관한 분석이 이루어졌다. 사용된 분석툴은 VE(Virtual Environment)로 ModelIT, SUNCAST, Apache 모듈이 사용되었다. 대표방위를 추출하여 방위별 기본 일사획득량(Solar Gain)을 분석한 결과 차양장치가 적용되지 않았을 경우 서향에서 가장 높은 일사량이 나타났으며, 동향, 남향, 북향순으로 나타났다. 해뜨고 질 때, 나타나는 일사량 획득이 많은 것으로 보인다. 방위별 차이는 서측향을 100%로 가정했을 때, 북측향은 49.0%, 남측향은 54.1%, 동측향은 63.9%로 나타나 여름철 일사부하 저감을 위해 향별로 차별화된 전략이 필요한 것으로 나타났다. 차양장치의 성능을 설치방식을 기준으로 분석하면 모든 방위에서 복합차양의 성능이 우수하게 나타났으며, 단독차양방식으로는 북측면에서만 수직차양이 우수했으며, 동측면은 동등, 나머지 면에서는 수평차양의 성능이 높게 나타났다. 또한 차향의 길이별 효과를 분석하면 차양길이가 길수록 일사부하가 감소하는 것으로 나타났다. 차양길이의 방위별 일사부하 감소폭을 분석하면 동, 서향의 경우 차양설치에 따른 일사획득 감소량이 가장 크게 나타났다. 외주부 해석모델을 바탕으로 30가지의 분석조합을 추출하였으며, 이를 대상건물에 적용하여 건축물의 성능과 개선효과를 판별하였다. 추출된 조합은 eQuest에서 구성된 대상건물의 모델에 적용하여 연간 기준으로 부하량 분석을 진행하였다. 여름철 냉방부하를 분석한 결과, 무차양상태일 때는 2,518MWh가 발생하였으며, 최저인 복합차양 100%일 때와 비교할 때, 차양장치의 설치에 따라 최대 888MWh의 차이가 발생하는 것으로 나타났다. 이것은 무차양상태와 비교했을 때, 35.3%의 부하량의 차이가 발생하는 것으로 여름철 차양장치를 통한 부하저감효과가 냉방부하에 큰 영향을 미친다는 것을 의미한다. 또한 수평차양의 설치가 수직차양보다 높은 차폐효과를 보이고 있으며, 차양장치의 길이가 길어짐에 따라 반비례하여 일사획득량이 감소하고 있다. 차양의 일사부하를 분석한 결과 가장 큰 일사감소가 일어나는 복합차양은 25.5%의 일사부하가 감소하는 것으로 나타났다. 단독차양에서 방위별 성능에 따른 개선안(CASE26~30)을 분석한 결과 개별요소 분석에 의한 단일차양의 방위별 조합방식이 뚜렷한 개선효과를 나타내지 못하였으며, 단일차양의 경우 단일방식의 일괄적 적용이 일사개선효과가 더 큰 것으로 분석되었다. 본 연구는 최근 업무용건축물에서 나타나는 여름철 일사부하와 냉방부하에 대한 문제의식을 바탕으로 수행되었으며, 외부차양을 이용한 일사부하의 저감과 외피성능 개선을 위해 진행되었다. 수행된 연구는 제한적인 요건과 서울지역에 국한된 한계가 있다. 하지만 설계시 일사부하의 절감추세 그래프와 절감식을 이용한 차양장치의 개략적인 성능 판별이 가능하며 이를 활용할 수 있다는데 의의가 있다. 향후 지속적인 연구를 통해 지역별, 요소별, 디자인 등을 고려한 연구가 필요하며 건축물의 실제 적용과 검증을 통해 실제 효과에 대한 분석 또한 요구된다. 이를 통해 에너지절감과 친환경적인 업무시설을 건축할 수 있으리라 보인다.
최근 업무용건축물에서 유리외피의 비중이 증가하면서 여름철 건축물의 냉방부하가 크게 증가하고 있다. 여름철 냉방부하의 주원인이 되는 일사부하는 조명부하와 더불어 냉방부하의 대부분을 차지하고 있으며, 여름철 일사부하 조절을 통해 냉방부하의 효과적인 조절을 할 수 있다. 본 연구에서는 여름철 일사부하 저감을 통해 외주부의 에너지의 성능개선을 지향하고 있으며, 이를 위해 외부 차양장치의 설치방법, 방위, 길이 등의 독립적 요소를 바탕으로 요소들이 갖는 영향을 판단하였다. 합리적 과정으로서 대상건물의 외주부 해석모델을 정립하여 외주부에서 나타나는 차양장치 조합별 특성과 분포를 분석하였으며, 이를 바탕으로 분석조합을 추출하여 조합별 냉방부하, 일사부하를 분석하고 비중과 패턴 및 영향을 판단하여 여름철 업무용 건축물의 설계에서 설계시 참고할 수 있도록 하였다. 본 연구에서 제안한 외주부 해석모델의 수행은 여름철 하지일을 기준으로 8방위와 차양길이 5가지, 차양방식 수직, 수평, 복합 3가지의 조합으로 총 224가지가 수행되었으며, 외주부 해석모델의 창면의 여름철 일사획득에 관한 분석이 이루어졌다. 사용된 분석툴은 VE(Virtual Environment)로 ModelIT, SUNCAST, Apache 모듈이 사용되었다. 대표방위를 추출하여 방위별 기본 일사획득량(Solar Gain)을 분석한 결과 차양장치가 적용되지 않았을 경우 서향에서 가장 높은 일사량이 나타났으며, 동향, 남향, 북향순으로 나타났다. 해뜨고 질 때, 나타나는 일사량 획득이 많은 것으로 보인다. 방위별 차이는 서측향을 100%로 가정했을 때, 북측향은 49.0%, 남측향은 54.1%, 동측향은 63.9%로 나타나 여름철 일사부하 저감을 위해 향별로 차별화된 전략이 필요한 것으로 나타났다. 차양장치의 성능을 설치방식을 기준으로 분석하면 모든 방위에서 복합차양의 성능이 우수하게 나타났으며, 단독차양방식으로는 북측면에서만 수직차양이 우수했으며, 동측면은 동등, 나머지 면에서는 수평차양의 성능이 높게 나타났다. 또한 차향의 길이별 효과를 분석하면 차양길이가 길수록 일사부하가 감소하는 것으로 나타났다. 차양길이의 방위별 일사부하 감소폭을 분석하면 동, 서향의 경우 차양설치에 따른 일사획득 감소량이 가장 크게 나타났다. 외주부 해석모델을 바탕으로 30가지의 분석조합을 추출하였으며, 이를 대상건물에 적용하여 건축물의 성능과 개선효과를 판별하였다. 추출된 조합은 eQuest에서 구성된 대상건물의 모델에 적용하여 연간 기준으로 부하량 분석을 진행하였다. 여름철 냉방부하를 분석한 결과, 무차양상태일 때는 2,518MWh가 발생하였으며, 최저인 복합차양 100%일 때와 비교할 때, 차양장치의 설치에 따라 최대 888MWh의 차이가 발생하는 것으로 나타났다. 이것은 무차양상태와 비교했을 때, 35.3%의 부하량의 차이가 발생하는 것으로 여름철 차양장치를 통한 부하저감효과가 냉방부하에 큰 영향을 미친다는 것을 의미한다. 또한 수평차양의 설치가 수직차양보다 높은 차폐효과를 보이고 있으며, 차양장치의 길이가 길어짐에 따라 반비례하여 일사획득량이 감소하고 있다. 차양의 일사부하를 분석한 결과 가장 큰 일사감소가 일어나는 복합차양은 25.5%의 일사부하가 감소하는 것으로 나타났다. 단독차양에서 방위별 성능에 따른 개선안(CASE26~30)을 분석한 결과 개별요소 분석에 의한 단일차양의 방위별 조합방식이 뚜렷한 개선효과를 나타내지 못하였으며, 단일차양의 경우 단일방식의 일괄적 적용이 일사개선효과가 더 큰 것으로 분석되었다. 본 연구는 최근 업무용건축물에서 나타나는 여름철 일사부하와 냉방부하에 대한 문제의식을 바탕으로 수행되었으며, 외부차양을 이용한 일사부하의 저감과 외피성능 개선을 위해 진행되었다. 수행된 연구는 제한적인 요건과 서울지역에 국한된 한계가 있다. 하지만 설계시 일사부하의 절감추세 그래프와 절감식을 이용한 차양장치의 개략적인 성능 판별이 가능하며 이를 활용할 수 있다는데 의의가 있다. 향후 지속적인 연구를 통해 지역별, 요소별, 디자인 등을 고려한 연구가 필요하며 건축물의 실제 적용과 검증을 통해 실제 효과에 대한 분석 또한 요구된다. 이를 통해 에너지절감과 친환경적인 업무시설을 건축할 수 있으리라 보인다.
주제어
#일사부하 차양장치 에너지 시뮬레이션 VE eQuest solar radiation daylight shading device energy simulation
학위논문 정보
저자
김철
학위수여기관
연세대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
건축공학과
지도교수
김병선
발행연도
2010
총페이지
xiv, 75장
키워드
일사부하 차양장치 에너지 시뮬레이션 VE eQuest solar radiation daylight shading device energy simulation
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