실내 환경개선이 목적이었던 과거에는 에너지소비에 대해 고려할 필요가 없었지 만 과도한 화석연료 사용으로 인한 환경오염 문제, 연료고갈 문제가 대두된 현재는 공기조화시스템의 효율개선은 필수불가결한 요소이다. 그로인해 오염발생원을 제거 하거나 오염된 공기를 대체할 신선한 외기를 유입, 공기청정기를 사용하는 등 다양 한 연구가 진행되고 있다. 실내 공기질 향상과 에너지절감은 단순히 건물에만 요구되는 사항이 아니라 수송 기계 및 건설기계 등 여러 분야에서도 고효율의 공조시스템에 대한 요구가 증대되 고 있다. 산업자원부에서 발표한 부문별 에너지 소비추이는 산업분야에서 55%, 수 송분야에서 21%, 가정 및 상업분야에서 22%, 공공 기타분야에서 2%로 수송분야 의 냉난방 장치에서 사용하는 에너지를 줄 일 수 있는 시스템개발은 당연한 일일 것이다. 본 연구는 실내 쾌적함 향상과 에너지절감을 위하여 자연급기-강제배기 형태인 3종 환기시스템의 적용 가능성과 건설기계 및 수송기계 등 에 적용함으로써 시스템 의 성능분석과 적용 가능성을 검토하였다. 건물에 3종 환기시스템을 적용한 경우 배기풍량을 30m3/h, 60m3/h, 120m3/h를 적용한 경우 환기성능은 60m3/h가 적정하였다. 120m3/h 풍량으로 환기를 한 경우 유입공기의 속도가 재실자의 주 활동영역에서 0.15m/s를 넘어서기 때문에 불쾌감 을 유발한다. 환기에 따른 실내 온도변화에 있어 30m3/h와 비교했을 때 14%이상 온도가 감소하므로 에너지손실이 우려되므로 이를 개선할 방법을 찾아야 한다. ...
실내 환경개선이 목적이었던 과거에는 에너지소비에 대해 고려할 필요가 없었지 만 과도한 화석연료 사용으로 인한 환경오염 문제, 연료고갈 문제가 대두된 현재는 공기조화시스템의 효율개선은 필수불가결한 요소이다. 그로인해 오염발생원을 제거 하거나 오염된 공기를 대체할 신선한 외기를 유입, 공기청정기를 사용하는 등 다양 한 연구가 진행되고 있다. 실내 공기질 향상과 에너지절감은 단순히 건물에만 요구되는 사항이 아니라 수송 기계 및 건설기계 등 여러 분야에서도 고효율의 공조시스템에 대한 요구가 증대되 고 있다. 산업자원부에서 발표한 부문별 에너지 소비추이는 산업분야에서 55%, 수 송분야에서 21%, 가정 및 상업분야에서 22%, 공공 기타분야에서 2%로 수송분야 의 냉난방 장치에서 사용하는 에너지를 줄 일 수 있는 시스템개발은 당연한 일일 것이다. 본 연구는 실내 쾌적함 향상과 에너지절감을 위하여 자연급기-강제배기 형태인 3종 환기시스템의 적용 가능성과 건설기계 및 수송기계 등 에 적용함으로써 시스템 의 성능분석과 적용 가능성을 검토하였다. 건물에 3종 환기시스템을 적용한 경우 배기풍량을 30m3/h, 60m3/h, 120m3/h를 적용한 경우 환기성능은 60m3/h가 적정하였다. 120m3/h 풍량으로 환기를 한 경우 유입공기의 속도가 재실자의 주 활동영역에서 0.15m/s를 넘어서기 때문에 불쾌감 을 유발한다. 환기에 따른 실내 온도변화에 있어 30m3/h와 비교했을 때 14%이상 온도가 감소하므로 에너지손실이 우려되므로 이를 개선할 방법을 찾아야 한다. CFD 모델 사용한 전체영역 중 거실만을 선택하여 실험장치를 구성하여 배기량 60m3/h인 경우를 실측, CFD 결과와 비교한 결과 전체적인 온도변화 경향성이 유사 하였다. 따라서 CFD의 신뢰성을 검증하였고 제 3종 환기시스템을 적용하면 실내를 쾌적하게 유지하면서 에너지 손실을 최소화할 수 있으리라 생각한다. 건설기계의 경우 자연급기-강제배기장치를 적용, AMESim을 이용하여 흡입공기 온도와 배기유량에 따른 Cabin내부 온도변화를 확인하였다. 굴삭기 내부로 흡입되는 공기온도가 15℃, 18℃, 20℃, 22℃, 25℃일 때 내부 온 도 감소율은 48.1%, 45.2%, 42.3%, 38.4%, 35.5%로 도입 온도가 낮을수록 내부 온도 감소율이 높게 나타났다. 굴삭기 Cabin 배기유량이 0.01kg/s, 0.02kg/s, 0.03kg/s, 0.04kg/s, 0.05kg/s 일 때 내부 온도 감소율은 28.8%, 42.3%, 50%, 54.8%, 60%로 배기유량이 많을수록 온도 감소율이 높게 나타났다. 실내실험을 통하여 자연대류를 이용한 굴삭기 Cabin내부 온도변화와 강제대류를 이용한 Cabin 온도변화를 비교하였으며 52℃에서 30℃까지 낮아지는 시간은 강제 대류가 자연대류의 56%수준으로 짧은 것을 확인하였다. 실외실험을 통하여 실제 일사량이 적용된 동안 굴삭기 Cabin의 내부온도를 측정 하였으며 배기유량을 변경하고 태양열을 받는 면적을 변경하여 강제배기 시스템의 적용 가능성을 검증하였다. 수송기계는 자연급기-강제배기 시스템을 주차시 실내 온도의 과도한 상승을 방 지하기 위해 적용한 결과 자연대류를 이용한 경우에 비하여 약 2~3℃정도 낮아지 는 것을 확인하였다. 기존 자동차 에어컨 시스템성능을 실험하여 1열과 2열의 온도가 여름철 실내 적 정 온도인 26℃까지 도달하는 시간을 측정하였으며 1열에 비하여 2열의 온도 도달 시간이 약 9.7분 정도 지연되는 것을 확인하였다. 자동차 에어컨 AUTO모드 작동시 일사량에 따라 설정온도에 도달하지 않는 경우 가 발생하며 에어컨 AUTO모드 온도 설정에 따라 콤프레셔 제어기준 온도가 다른 것을 확인하였다. 자동차 실내 풍량 50%-강제배기 적용시 26℃에 도달하는 시간이 강제배기를 적 용하지 않은 경우 보다 200s 짧은 것을 확인하였으며 실내 풍량 100%, 강제배기 미작동의 온도변화와 풍량 50%-강제배기를 적용하였을 때의 온도변화는 1열의 경 우 풍량 50%-강제배기를 적용한 경우 26℃ 에 도달하는 시간은 풍량 100%, 강제 배기 미작동에 비하여 약 310s가 빨랐다. 콤프레셔 작동 여부에 따른 연료사용량을 측정하기 위하여 인젝터의 분사시간 을 측정 콤프레셔 작동시 분사기간은 3.7ms, 미작동시 2.8ms로 콤프레셔가 작동할 때 분사시간이 0.9ms 증가한 것으로 나타났다. 또한 콤프레셔 작동에 따른 연료 2 리터의 주행거리는 콤프레셔 미작동시 12.7km, 콤프레셔 50% 작동시 9.9km, 콤프 레셔 100% 작동시 7.2km로 나타났다. 냉·난방에 사용 가능한 3종 환기시스템의 특성을 시뮬레이션하고 실험으로 검증 하여 그 적용 가능성을 검토한 결과 에너지효율이 향상될 것으로 판단된다.
실내 환경개선이 목적이었던 과거에는 에너지소비에 대해 고려할 필요가 없었지 만 과도한 화석연료 사용으로 인한 환경오염 문제, 연료고갈 문제가 대두된 현재는 공기조화시스템의 효율개선은 필수불가결한 요소이다. 그로인해 오염발생원을 제거 하거나 오염된 공기를 대체할 신선한 외기를 유입, 공기청정기를 사용하는 등 다양 한 연구가 진행되고 있다. 실내 공기질 향상과 에너지절감은 단순히 건물에만 요구되는 사항이 아니라 수송 기계 및 건설기계 등 여러 분야에서도 고효율의 공조시스템에 대한 요구가 증대되 고 있다. 산업자원부에서 발표한 부문별 에너지 소비추이는 산업분야에서 55%, 수 송분야에서 21%, 가정 및 상업분야에서 22%, 공공 기타분야에서 2%로 수송분야 의 냉난방 장치에서 사용하는 에너지를 줄 일 수 있는 시스템개발은 당연한 일일 것이다. 본 연구는 실내 쾌적함 향상과 에너지절감을 위하여 자연급기-강제배기 형태인 3종 환기시스템의 적용 가능성과 건설기계 및 수송기계 등 에 적용함으로써 시스템 의 성능분석과 적용 가능성을 검토하였다. 건물에 3종 환기시스템을 적용한 경우 배기풍량을 30m3/h, 60m3/h, 120m3/h를 적용한 경우 환기성능은 60m3/h가 적정하였다. 120m3/h 풍량으로 환기를 한 경우 유입공기의 속도가 재실자의 주 활동영역에서 0.15m/s를 넘어서기 때문에 불쾌감 을 유발한다. 환기에 따른 실내 온도변화에 있어 30m3/h와 비교했을 때 14%이상 온도가 감소하므로 에너지손실이 우려되므로 이를 개선할 방법을 찾아야 한다. CFD 모델 사용한 전체영역 중 거실만을 선택하여 실험장치를 구성하여 배기량 60m3/h인 경우를 실측, CFD 결과와 비교한 결과 전체적인 온도변화 경향성이 유사 하였다. 따라서 CFD의 신뢰성을 검증하였고 제 3종 환기시스템을 적용하면 실내를 쾌적하게 유지하면서 에너지 손실을 최소화할 수 있으리라 생각한다. 건설기계의 경우 자연급기-강제배기장치를 적용, AMESim을 이용하여 흡입공기 온도와 배기유량에 따른 Cabin내부 온도변화를 확인하였다. 굴삭기 내부로 흡입되는 공기온도가 15℃, 18℃, 20℃, 22℃, 25℃일 때 내부 온 도 감소율은 48.1%, 45.2%, 42.3%, 38.4%, 35.5%로 도입 온도가 낮을수록 내부 온도 감소율이 높게 나타났다. 굴삭기 Cabin 배기유량이 0.01kg/s, 0.02kg/s, 0.03kg/s, 0.04kg/s, 0.05kg/s 일 때 내부 온도 감소율은 28.8%, 42.3%, 50%, 54.8%, 60%로 배기유량이 많을수록 온도 감소율이 높게 나타났다. 실내실험을 통하여 자연대류를 이용한 굴삭기 Cabin내부 온도변화와 강제대류를 이용한 Cabin 온도변화를 비교하였으며 52℃에서 30℃까지 낮아지는 시간은 강제 대류가 자연대류의 56%수준으로 짧은 것을 확인하였다. 실외실험을 통하여 실제 일사량이 적용된 동안 굴삭기 Cabin의 내부온도를 측정 하였으며 배기유량을 변경하고 태양열을 받는 면적을 변경하여 강제배기 시스템의 적용 가능성을 검증하였다. 수송기계는 자연급기-강제배기 시스템을 주차시 실내 온도의 과도한 상승을 방 지하기 위해 적용한 결과 자연대류를 이용한 경우에 비하여 약 2~3℃정도 낮아지 는 것을 확인하였다. 기존 자동차 에어컨 시스템성능을 실험하여 1열과 2열의 온도가 여름철 실내 적 정 온도인 26℃까지 도달하는 시간을 측정하였으며 1열에 비하여 2열의 온도 도달 시간이 약 9.7분 정도 지연되는 것을 확인하였다. 자동차 에어컨 AUTO모드 작동시 일사량에 따라 설정온도에 도달하지 않는 경우 가 발생하며 에어컨 AUTO모드 온도 설정에 따라 콤프레셔 제어기준 온도가 다른 것을 확인하였다. 자동차 실내 풍량 50%-강제배기 적용시 26℃에 도달하는 시간이 강제배기를 적 용하지 않은 경우 보다 200s 짧은 것을 확인하였으며 실내 풍량 100%, 강제배기 미작동의 온도변화와 풍량 50%-강제배기를 적용하였을 때의 온도변화는 1열의 경 우 풍량 50%-강제배기를 적용한 경우 26℃ 에 도달하는 시간은 풍량 100%, 강제 배기 미작동에 비하여 약 310s가 빨랐다. 콤프레셔 작동 여부에 따른 연료사용량을 측정하기 위하여 인젝터의 분사시간 을 측정 콤프레셔 작동시 분사기간은 3.7ms, 미작동시 2.8ms로 콤프레셔가 작동할 때 분사시간이 0.9ms 증가한 것으로 나타났다. 또한 콤프레셔 작동에 따른 연료 2 리터의 주행거리는 콤프레셔 미작동시 12.7km, 콤프레셔 50% 작동시 9.9km, 콤프 레셔 100% 작동시 7.2km로 나타났다. 냉·난방에 사용 가능한 3종 환기시스템의 특성을 시뮬레이션하고 실험으로 검증 하여 그 적용 가능성을 검토한 결과 에너지효율이 향상될 것으로 판단된다.
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