복합 교육시설의 에너지 성능분석을 통한 건축설비 분야의 에너지 절감 및 성능향상 방안에 관한 연구 A study on energy saving and performance improvement methods of building facility through performance analysis in complex educational facilities원문보기
지구온난화에 대응하는 범지구적 온실가스감축노력과 새로운 기후변화체제에 적극적 대처방안으로 정부는 저탄소녹색성장을 국가 신성장동력으로 효율적ㆍ체계적으로 추진하기로 국제사회에 선언하였고 2010년 1월 13일 저탄소녹색성장기본법을 제정, 온실가스감축목표를 2020년까지 온실가스 배출전망치(BAU)대비 30% 감축하기로 중기 국가목표를 설정하고 온실가스ㆍ에너지 목표관리제도를 도입 시행하였다. 저탄소 녹색성장의 구현을 위하여 신재생에너지 시범사업단지 조성 등 에너지절약 및 온실가스 감축노력을 진행하였으나 향 후 건설계획중인 건축물과 기존 건축물의 건축설비 공사 전반에 대한 정부의 에너지 정책변화에 대한 대응방안 마련이 필요로 하고 있다. 본 연구에서는 건물에너지 효율등급제에 대한 대응방안으로 복합 ...
지구온난화에 대응하는 범지구적 온실가스감축노력과 새로운 기후변화체제에 적극적 대처방안으로 정부는 저탄소녹색성장을 국가 신성장동력으로 효율적ㆍ체계적으로 추진하기로 국제사회에 선언하였고 2010년 1월 13일 저탄소녹색성장기본법을 제정, 온실가스감축목표를 2020년까지 온실가스 배출전망치(BAU)대비 30% 감축하기로 중기 국가목표를 설정하고 온실가스ㆍ에너지 목표관리제도를 도입 시행하였다. 저탄소 녹색성장의 구현을 위하여 신재생에너지 시범사업단지 조성 등 에너지절약 및 온실가스 감축노력을 진행하였으나 향 후 건설계획중인 건축물과 기존 건축물의 건축설비 공사 전반에 대한 정부의 에너지 정책변화에 대한 대응방안 마련이 필요로 하고 있다. 본 연구에서는 건물에너지 효율등급제에 대한 대응방안으로 복합 교육시설의 건축설비 분야의 에너지 성능분석을 통하여 향후 건축설비 분야의 에너지 절약기법 및 에너지 성능향상을 위한 요소와 관련한 설계 적용 기법에 대하여 분석하고자 하였다. 본 논문은 다음과 같이 구성되어 있다. 제 1장에서는 연구배경 및 필요성, 연구 목적, 연구 범위 및 방법에 관하여 기술 하였다. 제 2장에서는 주요 에너지 효율제도 및 에너지 성능분석 방법과 프로그램, 절차에 대하여 기술하였다. 제 3장에서는 대상 건물의 에너지 성능분석을 위한 기본적인 입력 데이터에 관하여 기술하였고, 기존 설계 도서를 바탕으로 한 에너지 성능분석 결과를 분석하였다. 제 4장에서는 에너지 성능분석 결과에 따른 에너지 손실 요인을 분석 하였고 및 에너지 성능 개선방안 기법을 분석하였다. 제 5장에서는 에너지 효율 1등급 건물의 사례조사를 통하여 분석된 에너지 성능 개선방안 별 경제성 분석을 진행하였고 개선방안에 대한 종합적인 적용 방안을 기술하였다. 제 6장에서는 본 연구에 대한 결론을 기술하였으며 주요 성과는 다음과 같다. (1) 건축물의 단열기준을 현재의 에너지절약 설계기준(2011.2.1.이후 적용기준)에 맞추어 변경 적용하여 냉,난방 부하 재계산을 하면, 이에 따른 1차에너지 소요량이 464.2[kWh/㎡년]으로 개선 전 대비 57.1[kWh/㎡년] 감소하였다. (2) 냉,난방 부하를 재계산하여 냉방부하는 10.6%, 난방부하는 70% 과다하게 계산되었음을 확인하였고, 계산결과에 따라 냉,난방 장비를 재선정하였다. 냉동기는 22.2%, 냉각탑은 33.3%, 보일러는 15%, 냉각수 순환펌프 18.2%, 냉온수 순환펌프 26.7%의 장비용량 개선효과를 확인하였고, 냉,난방장비 재선정시 1차에너지 소요량은 498.3[kWh/㎡년]으로 개선 전 대비 23[kWh/㎡년] 감소하는 것을 확인 하였다. (3) 기존의 적용된 냉,난방 장비보다 고효율기기를 적용하였다. 이에 따른 1차에너지 소요량은 482.7[kWh/㎡년]으로 개선 전 대비 38.6[kWh/㎡년] 감소된 결과 값을 얻었다. 타 개선안에 비해 적용이 쉬운 방식이므로 향후 장비교체 또는 신규건축물 설계시 고효율기기를 적용하는 것이 바람직한 것으로 판단되었다. (4) 대상 건축물의 적용되지 않았던 전열교환기가 내장된 공조기를 적용하였을 시에는 1차에너지 소요량이 506.9[kWh/㎡년]으로 개선 전 대비 14.4[kWh/㎡년]감소 하는 것으로 조사되었다. (5) 대상 건축물 적용된 정풍량 공조시스템에서 변풍량 공조시스템으로 변경하여 적용하면, 1차에너지 소요량이 452.3[kWh/㎡년]으로 개선 전 대비 69[kWh/㎡년]의 개선효과를 얻을 수 있을 것으로 예측되었다. (6) 전체 조명기구 중 LED조명 30%를 적용하면, 1차에너지 소요량이 496.2[kWh/㎡년]으로 개선 전 대비 25.1[kWh/㎡년] 감소시킬 수 있었다. (7) 위의 건축, 기계, 전기의 종합적인 개선방안을 적용하여 건물에너지 성능분석을 하면, 1차에너지 소요량이 342.8[kWh/㎡년]으로 개선 전 대비 약 178.5[kWh/㎡년]의 개선효과를 얻었다. 하지만 이는, 건축물에너지효율 1등급(300[kWh/㎡년])기준을 충족시키지 못하였고, 향후 1등급 확보를 위한 방안으로 신재생에너지 분야에 대해서 추가 검토하였다. 신재생에너지 10%를 추가 적용하였을 시 1차에너지 소요량이 322.9[kWh/㎡년]으로 산정되었고, 향후 정부의 강화되는 기준을 대응하기 위하여 20%(2020년 의무적용 비율)을 적용하면 1차에너지 소요량이 280.5[kWh/㎡년]으로 산정되어 개선 전 대비 약 240.8[kWh/㎡년] 감소하였다. (8) 개선방안에 따른 경제성 분석을 해보면 고단열 창호는 투자비회수기간이 37.6[년], 고효율기기는 5.7[년], 전열교환기 적용은 11.8[년], 변풍량공조방식 변경은 14.6[년], LED조명은 9.3[년]으로 나타났고 종합적인 개선방안은 10.6[년]으로 분석되었다. 여기에 신재생에너지 10% 추가적용 시 투자비 회수기간은 13.2[년], 20% 적용 시 13.9[년]의 결과를 확인할 수 있었다.
지구온난화에 대응하는 범지구적 온실가스감축노력과 새로운 기후변화체제에 적극적 대처방안으로 정부는 저탄소녹색성장을 국가 신성장동력으로 효율적ㆍ체계적으로 추진하기로 국제사회에 선언하였고 2010년 1월 13일 저탄소녹색성장기본법을 제정, 온실가스감축목표를 2020년까지 온실가스 배출전망치(BAU)대비 30% 감축하기로 중기 국가목표를 설정하고 온실가스ㆍ에너지 목표관리제도를 도입 시행하였다. 저탄소 녹색성장의 구현을 위하여 신재생에너지 시범사업단지 조성 등 에너지절약 및 온실가스 감축노력을 진행하였으나 향 후 건설계획중인 건축물과 기존 건축물의 건축설비 공사 전반에 대한 정부의 에너지 정책변화에 대한 대응방안 마련이 필요로 하고 있다. 본 연구에서는 건물에너지 효율등급제에 대한 대응방안으로 복합 교육시설의 건축설비 분야의 에너지 성능분석을 통하여 향후 건축설비 분야의 에너지 절약기법 및 에너지 성능향상을 위한 요소와 관련한 설계 적용 기법에 대하여 분석하고자 하였다. 본 논문은 다음과 같이 구성되어 있다. 제 1장에서는 연구배경 및 필요성, 연구 목적, 연구 범위 및 방법에 관하여 기술 하였다. 제 2장에서는 주요 에너지 효율제도 및 에너지 성능분석 방법과 프로그램, 절차에 대하여 기술하였다. 제 3장에서는 대상 건물의 에너지 성능분석을 위한 기본적인 입력 데이터에 관하여 기술하였고, 기존 설계 도서를 바탕으로 한 에너지 성능분석 결과를 분석하였다. 제 4장에서는 에너지 성능분석 결과에 따른 에너지 손실 요인을 분석 하였고 및 에너지 성능 개선방안 기법을 분석하였다. 제 5장에서는 에너지 효율 1등급 건물의 사례조사를 통하여 분석된 에너지 성능 개선방안 별 경제성 분석을 진행하였고 개선방안에 대한 종합적인 적용 방안을 기술하였다. 제 6장에서는 본 연구에 대한 결론을 기술하였으며 주요 성과는 다음과 같다. (1) 건축물의 단열기준을 현재의 에너지절약 설계기준(2011.2.1.이후 적용기준)에 맞추어 변경 적용하여 냉,난방 부하 재계산을 하면, 이에 따른 1차에너지 소요량이 464.2[kWh/㎡년]으로 개선 전 대비 57.1[kWh/㎡년] 감소하였다. (2) 냉,난방 부하를 재계산하여 냉방부하는 10.6%, 난방부하는 70% 과다하게 계산되었음을 확인하였고, 계산결과에 따라 냉,난방 장비를 재선정하였다. 냉동기는 22.2%, 냉각탑은 33.3%, 보일러는 15%, 냉각수 순환펌프 18.2%, 냉온수 순환펌프 26.7%의 장비용량 개선효과를 확인하였고, 냉,난방장비 재선정시 1차에너지 소요량은 498.3[kWh/㎡년]으로 개선 전 대비 23[kWh/㎡년] 감소하는 것을 확인 하였다. (3) 기존의 적용된 냉,난방 장비보다 고효율기기를 적용하였다. 이에 따른 1차에너지 소요량은 482.7[kWh/㎡년]으로 개선 전 대비 38.6[kWh/㎡년] 감소된 결과 값을 얻었다. 타 개선안에 비해 적용이 쉬운 방식이므로 향후 장비교체 또는 신규건축물 설계시 고효율기기를 적용하는 것이 바람직한 것으로 판단되었다. (4) 대상 건축물의 적용되지 않았던 전열교환기가 내장된 공조기를 적용하였을 시에는 1차에너지 소요량이 506.9[kWh/㎡년]으로 개선 전 대비 14.4[kWh/㎡년]감소 하는 것으로 조사되었다. (5) 대상 건축물 적용된 정풍량 공조시스템에서 변풍량 공조시스템으로 변경하여 적용하면, 1차에너지 소요량이 452.3[kWh/㎡년]으로 개선 전 대비 69[kWh/㎡년]의 개선효과를 얻을 수 있을 것으로 예측되었다. (6) 전체 조명기구 중 LED조명 30%를 적용하면, 1차에너지 소요량이 496.2[kWh/㎡년]으로 개선 전 대비 25.1[kWh/㎡년] 감소시킬 수 있었다. (7) 위의 건축, 기계, 전기의 종합적인 개선방안을 적용하여 건물에너지 성능분석을 하면, 1차에너지 소요량이 342.8[kWh/㎡년]으로 개선 전 대비 약 178.5[kWh/㎡년]의 개선효과를 얻었다. 하지만 이는, 건축물에너지효율 1등급(300[kWh/㎡년])기준을 충족시키지 못하였고, 향후 1등급 확보를 위한 방안으로 신재생에너지 분야에 대해서 추가 검토하였다. 신재생에너지 10%를 추가 적용하였을 시 1차에너지 소요량이 322.9[kWh/㎡년]으로 산정되었고, 향후 정부의 강화되는 기준을 대응하기 위하여 20%(2020년 의무적용 비율)을 적용하면 1차에너지 소요량이 280.5[kWh/㎡년]으로 산정되어 개선 전 대비 약 240.8[kWh/㎡년] 감소하였다. (8) 개선방안에 따른 경제성 분석을 해보면 고단열 창호는 투자비회수기간이 37.6[년], 고효율기기는 5.7[년], 전열교환기 적용은 11.8[년], 변풍량공조방식 변경은 14.6[년], LED조명은 9.3[년]으로 나타났고 종합적인 개선방안은 10.6[년]으로 분석되었다. 여기에 신재생에너지 10% 추가적용 시 투자비 회수기간은 13.2[년], 20% 적용 시 13.9[년]의 결과를 확인할 수 있었다.
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