공동주택용 하이브리드 환기시스템의 최적화, 에너지 절감량 및 열쾌적도 평가 A Study on the Optimization of Hybrid Ventilation Systems, Energy Saving and Thermal Comfort in Apartments원문보기
우리나라는 1970년대 2차 오일쇼크를 계기로 건물에서 사용되는 에너지절약을 위해 건물의 고기밀화 및 고단열화가 급속히 진행되어왔다. 이에 따라 환기량이 부족하게 되어 건물 내 오염된 공기로 인해 재실자가 두통과 현기증을 느끼는 빌딩증후군(Sick Building Syndrome)의 발생이 증가하고 있는 실정이다. 이런 폐해를 줄이기 위해 대부분의 건물에서는 기계환기시스템을 적용하고 있는데, 기계환기시스템의 사용으로 인해 실내 냉·난방 부하의 증가 및 환기를 위한 에너지 사용량이 크게 증가 하고 있다. 그래서 최근에는 기존 기계환기시스템의 단점을 보완하기 위해 자연환기를 이용한 ...
우리나라는 1970년대 2차 오일쇼크를 계기로 건물에서 사용되는 에너지절약을 위해 건물의 고기밀화 및 고단열화가 급속히 진행되어왔다. 이에 따라 환기량이 부족하게 되어 건물 내 오염된 공기로 인해 재실자가 두통과 현기증을 느끼는 빌딩증후군(Sick Building Syndrome)의 발생이 증가하고 있는 실정이다. 이런 폐해를 줄이기 위해 대부분의 건물에서는 기계환기시스템을 적용하고 있는데, 기계환기시스템의 사용으로 인해 실내 냉·난방 부하의 증가 및 환기를 위한 에너지 사용량이 크게 증가 하고 있다. 그래서 최근에는 기존 기계환기시스템의 단점을 보완하기 위해 자연환기를 이용한 하이브리드 환기시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 자연환기를 접목한 하이브리드 환기시스템에 대한 정확한 이해가 부족하여, 환기량이 어느 정도 되는지 입증하는데 어려움을 겪고 있고, 더불어 이를 최적화하여 에너지를 절감하고자 하는 노력은 거의 전무한 실정이다. 이로 인해 환기를 할 때 많은 에너지를 소모하는 것으로 알려져 있고, 환기 시스템의 적용 시 많은 양의 외기가 실내로 유입되어 냉·난방 비용의 증가도 초래하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 환기에너지 비용을 최소화하고 실내 환경 쾌적성을 만족하기 위한 최적 환기운전모드를 적용한 1종 자동 하이브리드 환기시스템을 개발하기 위한 연구를 진행하였다. 먼저 최적 환기운전모드를 개발하기 위해 일반 공동주택에서 계절별 실내 자연환기 및 기계환기 특성을 분석하였다. 이를 바탕으로 하이브리드 환기시스템에 이용 가능한 자연환기량을 평가할 수 있었다. 그 결과 좁은 공간의 경우 자연환기량 만으로도 공동주택 환기기준인 0.7 회/h를 만족하거나, 상당부분 만족할 수 있는 것으로 판단되었다. 또한 실험을 통해 얻은 자료를 이용하여 수치해석을 통해 환기시스템별 소비되는 에너지를 비교, 분석해 최적 환기운전모드를 개발하였다. 최적 환기운전모드를 적용한 하이브리드 환기시스템의 에너지 절감량 평가를 하였는데, 평가 결과 하이브리드 환기시스템이 기존 0.7 회/h 상시 기계환기시스템에 비해 30%의 에너지를 절감할 수 있었다. 하지만 자연환기시스템을 이용함에 따라 절감되는 에너지는 실내 CO2농도를 기준으로 전열교환기를 On/Off 함에 따라 절감되는 에너지에 비해 미미하였다. 그리고 CFD를 이용하여 하이브리드 환기시스템을 사용하였을 경우 실내 열쾌적도를 분석하였다. 열쾌적도 평가 결과, 하이브리드 환시시스템과 기계환기시스템의 열쾌적도는 거의 유사한 것으로 나타나 자연환기를 이용함에 따른 열적 불쾌감은 거의 없는 것으로 나타났다.
우리나라는 1970년대 2차 오일쇼크를 계기로 건물에서 사용되는 에너지절약을 위해 건물의 고기밀화 및 고단열화가 급속히 진행되어왔다. 이에 따라 환기량이 부족하게 되어 건물 내 오염된 공기로 인해 재실자가 두통과 현기증을 느끼는 빌딩증후군(Sick Building Syndrome)의 발생이 증가하고 있는 실정이다. 이런 폐해를 줄이기 위해 대부분의 건물에서는 기계환기시스템을 적용하고 있는데, 기계환기시스템의 사용으로 인해 실내 냉·난방 부하의 증가 및 환기를 위한 에너지 사용량이 크게 증가 하고 있다. 그래서 최근에는 기존 기계환기시스템의 단점을 보완하기 위해 자연환기를 이용한 하이브리드 환기시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 자연환기를 접목한 하이브리드 환기시스템에 대한 정확한 이해가 부족하여, 환기량이 어느 정도 되는지 입증하는데 어려움을 겪고 있고, 더불어 이를 최적화하여 에너지를 절감하고자 하는 노력은 거의 전무한 실정이다. 이로 인해 환기를 할 때 많은 에너지를 소모하는 것으로 알려져 있고, 환기 시스템의 적용 시 많은 양의 외기가 실내로 유입되어 냉·난방 비용의 증가도 초래하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 환기에너지 비용을 최소화하고 실내 환경 쾌적성을 만족하기 위한 최적 환기운전모드를 적용한 1종 자동 하이브리드 환기시스템을 개발하기 위한 연구를 진행하였다. 먼저 최적 환기운전모드를 개발하기 위해 일반 공동주택에서 계절별 실내 자연환기 및 기계환기 특성을 분석하였다. 이를 바탕으로 하이브리드 환기시스템에 이용 가능한 자연환기량을 평가할 수 있었다. 그 결과 좁은 공간의 경우 자연환기량 만으로도 공동주택 환기기준인 0.7 회/h를 만족하거나, 상당부분 만족할 수 있는 것으로 판단되었다. 또한 실험을 통해 얻은 자료를 이용하여 수치해석을 통해 환기시스템별 소비되는 에너지를 비교, 분석해 최적 환기운전모드를 개발하였다. 최적 환기운전모드를 적용한 하이브리드 환기시스템의 에너지 절감량 평가를 하였는데, 평가 결과 하이브리드 환기시스템이 기존 0.7 회/h 상시 기계환기시스템에 비해 30%의 에너지를 절감할 수 있었다. 하지만 자연환기시스템을 이용함에 따라 절감되는 에너지는 실내 CO2농도를 기준으로 전열교환기를 On/Off 함에 따라 절감되는 에너지에 비해 미미하였다. 그리고 CFD를 이용하여 하이브리드 환기시스템을 사용하였을 경우 실내 열쾌적도를 분석하였다. 열쾌적도 평가 결과, 하이브리드 환시시스템과 기계환기시스템의 열쾌적도는 거의 유사한 것으로 나타나 자연환기를 이용함에 따른 열적 불쾌감은 거의 없는 것으로 나타났다.
As to korea, airtightness and insulation of a building had been being rapidly progressed for the energy saving used in a building with the secondary oil shock in 1970's. Accordingly, the ventilation is insufficient and the person in room feels a headache and dizziness because of the contaminated air...
As to korea, airtightness and insulation of a building had been being rapidly progressed for the energy saving used in a building with the secondary oil shock in 1970's. Accordingly, the ventilation is insufficient and the person in room feels a headache and dizziness because of the contaminated air. The mechanical ventilation systems is applied in most of buildings in order to reduce this syndrome. But it makes amount of energy consumption due to the increase of the indoor cooling, heating load and the use of the mechanical ventilation systems. So, recently, the study about the hybrid ventilation system which uses the natural ventilation in order to complement the disadvantage of the mechanical ventilation systems is actively in progress. However, the exact understanding about the hybrid ventilation systems is insufficient and it is difficult to confirm how many the natural ventilation can be used. In addition, there is nearly no effort that it optimizes this and it tries to cut down on the energy. Due to this, when ventilating, many energies are known to be consumed and When applying of the ventilation systems, The large amount of outdoor air is flowed in into an indoor and it causes increase of the cooling, heating cost In this research, we proceed the research for developing the automatic hybrid ventilation systems applying the optimized ventilation operating mode which minimizes the ventilation energy cost and satisfies the indoor thermal comfort. First, mechanical and natural ventilation characteristic were analyzed in a apartments by season in order to develop the optimized ventilation operating mode. By using this analysis, The nature ventilation which can be used in the hybrid ventilation systems could be evaluated. Consequently, in the case of the small space, the apartments ventilation standard(0.7 time/h) was satisfied with only the nature ventilation, or it satisfy the substantial portion. The energy consumed by the ventilation systems is analyzed using data obtained through an experiment and we develop optimized ventilation operating mode. The energy saving of the hybrid ventilation systems applying optimized ventilation operating mode was evaluated. As a result, hybrid ventilation systems could reduce the energy of 30% in comparison with existing mechanical ventilation. However, the energy which is saved according to use the natural ventilation systems was slight than the energy which is saved according to control the heat exchanger based on the indoor CO2 concentration. And indoor thermal comfort was analyzed in case of operating the hybrid ventilation systems by using CFD. consequently, The indoor thermal comfort of the hybrid ventilation systems and mechanical ventilation systems was nearly similar and there is nearly no thermal discomfort which it follows because of operating the natural ventilation systems.
As to korea, airtightness and insulation of a building had been being rapidly progressed for the energy saving used in a building with the secondary oil shock in 1970's. Accordingly, the ventilation is insufficient and the person in room feels a headache and dizziness because of the contaminated air. The mechanical ventilation systems is applied in most of buildings in order to reduce this syndrome. But it makes amount of energy consumption due to the increase of the indoor cooling, heating load and the use of the mechanical ventilation systems. So, recently, the study about the hybrid ventilation system which uses the natural ventilation in order to complement the disadvantage of the mechanical ventilation systems is actively in progress. However, the exact understanding about the hybrid ventilation systems is insufficient and it is difficult to confirm how many the natural ventilation can be used. In addition, there is nearly no effort that it optimizes this and it tries to cut down on the energy. Due to this, when ventilating, many energies are known to be consumed and When applying of the ventilation systems, The large amount of outdoor air is flowed in into an indoor and it causes increase of the cooling, heating cost In this research, we proceed the research for developing the automatic hybrid ventilation systems applying the optimized ventilation operating mode which minimizes the ventilation energy cost and satisfies the indoor thermal comfort. First, mechanical and natural ventilation characteristic were analyzed in a apartments by season in order to develop the optimized ventilation operating mode. By using this analysis, The nature ventilation which can be used in the hybrid ventilation systems could be evaluated. Consequently, in the case of the small space, the apartments ventilation standard(0.7 time/h) was satisfied with only the nature ventilation, or it satisfy the substantial portion. The energy consumed by the ventilation systems is analyzed using data obtained through an experiment and we develop optimized ventilation operating mode. The energy saving of the hybrid ventilation systems applying optimized ventilation operating mode was evaluated. As a result, hybrid ventilation systems could reduce the energy of 30% in comparison with existing mechanical ventilation. However, the energy which is saved according to use the natural ventilation systems was slight than the energy which is saved according to control the heat exchanger based on the indoor CO2 concentration. And indoor thermal comfort was analyzed in case of operating the hybrid ventilation systems by using CFD. consequently, The indoor thermal comfort of the hybrid ventilation systems and mechanical ventilation systems was nearly similar and there is nearly no thermal discomfort which it follows because of operating the natural ventilation systems.
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