최근 지구온난화로 온실가스 배출량 절감을 위한 에너지 절약정책은 건축분야에서 신재생에너지사용 및 저에너지기술 적용을 권장하고 있으며, 이로 인한 건축물의 고기밀화 및 고단열화가 진행되고 있다. 하지만 이런 고기밀화, 고단열화는 실내 환기를 위한 환기량 부족의 단점을 초래하였다. 최근 수요량이 급증하고 있는 1,2인가구를 위한 도시형생활주택, 원룸, 오피스텔 등은 맞통풍이 되지 않는 평면 구성으로 자연환기를 기대하기 어렵고 환기량 확보를 위한 기계환기 사용으로 에너지 사용과 환기 시 에너지 부하가 발생한다. 이에 최근 환기 에너지사용을 줄이기 위한 태양굴뚝시스템 및 지열시스템 등의 친환경 기술연구가 이루어지고 있다. 그러나 태양굴뚝시스템의 선행연구에서는 대부분 유량 및 유속, 성능평가를 위한 CFD분석에 중점을 두고 있으며, 지열시스템의 선행연구에서는 건축물의 적정 규모산정을 위한 방안을 제시하는데 그치고 있었다. 이에 본 연구에서는 태양굴뚝시스템과 지열시스템의 서로 다른 시스템간의 결합을 통한 에너지 사용절감과 환기부하 절감방안을 제안하고, 이를 에너지 ...
최근 지구온난화로 온실가스 배출량 절감을 위한 에너지 절약정책은 건축분야에서 신재생에너지사용 및 저에너지기술 적용을 권장하고 있으며, 이로 인한 건축물의 고기밀화 및 고단열화가 진행되고 있다. 하지만 이런 고기밀화, 고단열화는 실내 환기를 위한 환기량 부족의 단점을 초래하였다. 최근 수요량이 급증하고 있는 1,2인가구를 위한 도시형생활주택, 원룸, 오피스텔 등은 맞통풍이 되지 않는 평면 구성으로 자연환기를 기대하기 어렵고 환기량 확보를 위한 기계환기 사용으로 에너지 사용과 환기 시 에너지 부하가 발생한다. 이에 최근 환기 에너지사용을 줄이기 위한 태양굴뚝시스템 및 지열시스템 등의 친환경 기술연구가 이루어지고 있다. 그러나 태양굴뚝시스템의 선행연구에서는 대부분 유량 및 유속, 성능평가를 위한 CFD분석에 중점을 두고 있으며, 지열시스템의 선행연구에서는 건축물의 적정 규모산정을 위한 방안을 제시하는데 그치고 있었다. 이에 본 연구에서는 태양굴뚝시스템과 지열시스템의 서로 다른 시스템간의 결합을 통한 에너지 사용절감과 환기부하 절감방안을 제안하고, 이를 에너지 시뮬레이션을 통해 에너지절감량 분석과 유용성 및 타당성분석을 통해 그 가능성을 모색하는 것을 목적으로 한다. 소형 공동주택의 자연환기를 유도하기위해 연돌효과를 이용한 태양굴뚝시스템과 지열시스템을 이용한 지열열교환시스템을 결합하여 에너지 절감형 자연환기시스템(이하 SGS)을 제안하고, 이를 시스템 미적용모델과 시스템 적용모델을 IES사의 VE 2012를 통해 모델링 및 에너지 시뮬레이션을 통해 비교분석하였다. 시스템의 계절별 운영조건은 중간기 및 냉방기 시 온도와 습도를 고려하여 기준엔탈피 58.3kJ/kg(실내온도 26℃, 습도50%)를 기준으로, 기준엔탈피 이상일 시 태양굴뚝시스템을 활용한 자연환기를 극대화 하며, 기준엔탈피 이하일 시 최소환기횟수인 0.7ACH의 외기만 유입한다. 중간기 및 냉방기에는 자연환기를 적극적으로 유도하여 실내발열로 인한 냉방부하를 줄인다. 난방기에는 난방부하에 가장 큰 영향을 미치는 환기부하를 지열열교환시스템을 이용하여 실외공기를 18℃로 열교환하여 실내로 송출한다. 이로 인해 환기로 인한 에너지 손실부하를 줄인다. 시스템 미적용 모델과 SGS적용모델을 시뮬레이션을 통해 연간 에너지 사용량을 비교 분석한 결과 시스템 미적용 모델에 비해 적용모델은 가스사용량을 연간 약45%감소하였으며, 전력사용은 히트펌프를 사용으로 인해 연간 약18% 증가하였다. 이의 전체적 운영비를 환산하면 연간 약 30%의 운영비 절감이 가능하였다. SGS 설치비용을 에너지 절감비용과 비교, 회수 기간을 산정한 결과 정부보조금 적용 시약 19년 후, 정부보조금 적용 시 약8년 후 초기설치비용의 회수가 예상된다. 본 연구는 소형 공동주택의 거주자의 쾌적한 환경 개선과 더불어 저에너지 기술을 통한 자연 환기 시스템 개발 및 에너지 절감의 기초자료로 제공할 수 있으며, 친환경적 건물 설계 및 자연에너지 활용 기술 보급에 기여할 수 있을 것이다.
최근 지구온난화로 온실가스 배출량 절감을 위한 에너지 절약정책은 건축분야에서 신재생에너지사용 및 저에너지기술 적용을 권장하고 있으며, 이로 인한 건축물의 고기밀화 및 고단열화가 진행되고 있다. 하지만 이런 고기밀화, 고단열화는 실내 환기를 위한 환기량 부족의 단점을 초래하였다. 최근 수요량이 급증하고 있는 1,2인가구를 위한 도시형생활주택, 원룸, 오피스텔 등은 맞통풍이 되지 않는 평면 구성으로 자연환기를 기대하기 어렵고 환기량 확보를 위한 기계환기 사용으로 에너지 사용과 환기 시 에너지 부하가 발생한다. 이에 최근 환기 에너지사용을 줄이기 위한 태양굴뚝시스템 및 지열시스템 등의 친환경 기술연구가 이루어지고 있다. 그러나 태양굴뚝시스템의 선행연구에서는 대부분 유량 및 유속, 성능평가를 위한 CFD분석에 중점을 두고 있으며, 지열시스템의 선행연구에서는 건축물의 적정 규모산정을 위한 방안을 제시하는데 그치고 있었다. 이에 본 연구에서는 태양굴뚝시스템과 지열시스템의 서로 다른 시스템간의 결합을 통한 에너지 사용절감과 환기부하 절감방안을 제안하고, 이를 에너지 시뮬레이션을 통해 에너지절감량 분석과 유용성 및 타당성분석을 통해 그 가능성을 모색하는 것을 목적으로 한다. 소형 공동주택의 자연환기를 유도하기위해 연돌효과를 이용한 태양굴뚝시스템과 지열시스템을 이용한 지열열교환시스템을 결합하여 에너지 절감형 자연환기시스템(이하 SGS)을 제안하고, 이를 시스템 미적용모델과 시스템 적용모델을 IES사의 VE 2012를 통해 모델링 및 에너지 시뮬레이션을 통해 비교분석하였다. 시스템의 계절별 운영조건은 중간기 및 냉방기 시 온도와 습도를 고려하여 기준엔탈피 58.3kJ/kg(실내온도 26℃, 습도50%)를 기준으로, 기준엔탈피 이상일 시 태양굴뚝시스템을 활용한 자연환기를 극대화 하며, 기준엔탈피 이하일 시 최소환기횟수인 0.7ACH의 외기만 유입한다. 중간기 및 냉방기에는 자연환기를 적극적으로 유도하여 실내발열로 인한 냉방부하를 줄인다. 난방기에는 난방부하에 가장 큰 영향을 미치는 환기부하를 지열열교환시스템을 이용하여 실외공기를 18℃로 열교환하여 실내로 송출한다. 이로 인해 환기로 인한 에너지 손실부하를 줄인다. 시스템 미적용 모델과 SGS적용모델을 시뮬레이션을 통해 연간 에너지 사용량을 비교 분석한 결과 시스템 미적용 모델에 비해 적용모델은 가스사용량을 연간 약45%감소하였으며, 전력사용은 히트펌프를 사용으로 인해 연간 약18% 증가하였다. 이의 전체적 운영비를 환산하면 연간 약 30%의 운영비 절감이 가능하였다. SGS 설치비용을 에너지 절감비용과 비교, 회수 기간을 산정한 결과 정부보조금 적용 시약 19년 후, 정부보조금 적용 시 약8년 후 초기설치비용의 회수가 예상된다. 본 연구는 소형 공동주택의 거주자의 쾌적한 환경 개선과 더불어 저에너지 기술을 통한 자연 환기 시스템 개발 및 에너지 절감의 기초자료로 제공할 수 있으며, 친환경적 건물 설계 및 자연에너지 활용 기술 보급에 기여할 수 있을 것이다.
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