외부기상변수가 지역난방 공동주택 사용자측의 급탕사용유량에 미치는 영향 분석 A Study on the Effect of Meteorological Variables upon Hot Water Flow Rates of Consumers in Apartment Housings with District Heating Systems원문보기
현재 우리나라에서는 주택보급률을 높이고 한정된 국토에서의 효율적인 택지이용을 위하여 대규모 공동주택단지가 계속적으로 증가하고 있다. 따라서 이러한 주거용 건물의 양적 팽창과 함께 거주자의 실내 열환경 수준의 질적 요구도가 높아짐에 따라 주거용 건물의 급탕사용량이 지속적으로 증가하고 있다. 아파트는 여러 세대가 동일한 건물 내에 공존하는 특성을 갖고 있으므로 그 규모에 따라 급탕시스템의 종류가 달라지게된다. 또한 국가별로 기후적인 특성, 건물 구조체의 열적 특성, 생활방식에서부터 에너지원단위, 그리고 산업구조 등에 이르기까지 적절한 급탕시스템의 선택에 영향을 미치는 인자는 매우 다양하다. 우리나라의 경우 아파트 급탕공급방식은 공동주택 보급의 초기방식인 개별식 연탄보일러 난방방식에서 유류를 에너지원으로 하는 대규모 중앙난방식 및 지역난방방식, 그리고 가스 또는 전기를 에너지원으로 하는 개별난방방식에 이르기 까지 매우 다양한 종류의 급탕공급시스템이 보급되어 오고 있다. 외국의 경우에는 대규모 신축 공동주택 단지에는 열병합 또는 중앙공급에 의한 지역난방방식이 적용되고 있으며 가스 또는 ...
현재 우리나라에서는 주택보급률을 높이고 한정된 국토에서의 효율적인 택지이용을 위하여 대규모 공동주택단지가 계속적으로 증가하고 있다. 따라서 이러한 주거용 건물의 양적 팽창과 함께 거주자의 실내 열환경 수준의 질적 요구도가 높아짐에 따라 주거용 건물의 급탕사용량이 지속적으로 증가하고 있다. 아파트는 여러 세대가 동일한 건물 내에 공존하는 특성을 갖고 있으므로 그 규모에 따라 급탕시스템의 종류가 달라지게된다. 또한 국가별로 기후적인 특성, 건물 구조체의 열적 특성, 생활방식에서부터 에너지원단위, 그리고 산업구조 등에 이르기까지 적절한 급탕시스템의 선택에 영향을 미치는 인자는 매우 다양하다. 우리나라의 경우 아파트 급탕공급방식은 공동주택 보급의 초기방식인 개별식 연탄보일러 난방방식에서 유류를 에너지원으로 하는 대규모 중앙난방식 및 지역난방방식, 그리고 가스 또는 전기를 에너지원으로 하는 개별난방방식에 이르기 까지 매우 다양한 종류의 급탕공급시스템이 보급되어 오고 있다. 외국의 경우에는 대규모 신축 공동주택 단지에는 열병합 또는 중앙공급에 의한 지역난방방식이 적용되고 있으며 가스 또는 전기에너지 가격이 비교적 저렴하여 이러한 에너지를 사용하는 개별방식이 일반적이다. 본 연구에서는 외부기상변수가 지역난방 공동주택 사용자측 급탕사용유량에 미치는 영향 분석 연구를 하고자 한다. 우리나라 아파트의 대부분이 축열용량이 큰 중량구조이기 때문에 열전달에 있어 타임랙이 크며 운전방식에 있어서도 간헐운전이기 때문에 예열부하의 비중이 크다. 따라서 외기온도 변화에 맞춰 적절한 시간에 실내에 열공급이 이루어지기 위해서는 몇 시간 후의 외기온도를 예측해야만 한다. 평소에 일반적으로 예측된 시간과 외부기상변수가 변화한 때(외기온도상승, 강수량증가, 적설량증가, 미세먼지농도)를 비교하여 사용자측 급탕사용유량에 변화된 모습을 비교․분석하여 외부기상변수에 의한 사용자측 급탕사용유량 예측식을 도출하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 공동주택을 면적별로 소,중,대로 나누어 급탕사용유량과 외부기상변수의 상관성을 분석하였다. 소형 공동주택의 경우 급탕사용유량과 1일평균 미세먼지농도의 상관성은 57.5%, 외기온도 상관성은 89.5%, 강수량 상관성은 33%, 적설량상관성은 32%으로 나타났다. 중형공동주택의 경우 급탕사용유량과 1일평균 미세먼지농도의 상관성은 32.5%, 외기온도 상관성은 81.50%, 강수량 상관성은 31.5%, 적설량상관성은 34.5%으로 나타났다. 대형 공동주택의 경우 급탕사용유량과 1일평균 미세먼지농도의 상관성은 37%, 외기온도 상관성은 87.5%, 강수량 상관성은 28%, 적설량상관성은 39%으로 나타났다. 2) 측정대상 공동주택의 외기온도 값과 단위세대별 급탕사용유량값의 분포도를 이용하여 면적별로 단위세대별급탕사용유량을 예측하는 식 도출하였다. 각 면적별 식은 다음과 같다. 소형 공동주택 : 중형 공동주택 : 대형 공동주택 : 3) 본 논문에서 사용자측 급탕사용유량을 실시간 수집, 분석함으로써 사용자의 급탕열사용 변화를 알수 있었으며, 기존의 한 개 동의 열사용 패턴 분석이 아닌 면적(평형)대별 여러 공동주택을 열원과의 거리, 열 공급지역내 지역, 건축시기 등을 고려하여 최대한 많은 수의 표본을 분석하여 급탕사용유량 예측식을 수정해 나가면 향후 급탕사용유량 부하예측 및 공동주택의 열원설비 설계의 활용자료로 가치가 높을것으로 사료된다.
현재 우리나라에서는 주택보급률을 높이고 한정된 국토에서의 효율적인 택지이용을 위하여 대규모 공동주택단지가 계속적으로 증가하고 있다. 따라서 이러한 주거용 건물의 양적 팽창과 함께 거주자의 실내 열환경 수준의 질적 요구도가 높아짐에 따라 주거용 건물의 급탕사용량이 지속적으로 증가하고 있다. 아파트는 여러 세대가 동일한 건물 내에 공존하는 특성을 갖고 있으므로 그 규모에 따라 급탕시스템의 종류가 달라지게된다. 또한 국가별로 기후적인 특성, 건물 구조체의 열적 특성, 생활방식에서부터 에너지원단위, 그리고 산업구조 등에 이르기까지 적절한 급탕시스템의 선택에 영향을 미치는 인자는 매우 다양하다. 우리나라의 경우 아파트 급탕공급방식은 공동주택 보급의 초기방식인 개별식 연탄보일러 난방방식에서 유류를 에너지원으로 하는 대규모 중앙난방식 및 지역난방방식, 그리고 가스 또는 전기를 에너지원으로 하는 개별난방방식에 이르기 까지 매우 다양한 종류의 급탕공급시스템이 보급되어 오고 있다. 외국의 경우에는 대규모 신축 공동주택 단지에는 열병합 또는 중앙공급에 의한 지역난방방식이 적용되고 있으며 가스 또는 전기에너지 가격이 비교적 저렴하여 이러한 에너지를 사용하는 개별방식이 일반적이다. 본 연구에서는 외부기상변수가 지역난방 공동주택 사용자측 급탕사용유량에 미치는 영향 분석 연구를 하고자 한다. 우리나라 아파트의 대부분이 축열용량이 큰 중량구조이기 때문에 열전달에 있어 타임랙이 크며 운전방식에 있어서도 간헐운전이기 때문에 예열부하의 비중이 크다. 따라서 외기온도 변화에 맞춰 적절한 시간에 실내에 열공급이 이루어지기 위해서는 몇 시간 후의 외기온도를 예측해야만 한다. 평소에 일반적으로 예측된 시간과 외부기상변수가 변화한 때(외기온도상승, 강수량증가, 적설량증가, 미세먼지농도)를 비교하여 사용자측 급탕사용유량에 변화된 모습을 비교․분석하여 외부기상변수에 의한 사용자측 급탕사용유량 예측식을 도출하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 공동주택을 면적별로 소,중,대로 나누어 급탕사용유량과 외부기상변수의 상관성을 분석하였다. 소형 공동주택의 경우 급탕사용유량과 1일평균 미세먼지농도의 상관성은 57.5%, 외기온도 상관성은 89.5%, 강수량 상관성은 33%, 적설량상관성은 32%으로 나타났다. 중형공동주택의 경우 급탕사용유량과 1일평균 미세먼지농도의 상관성은 32.5%, 외기온도 상관성은 81.50%, 강수량 상관성은 31.5%, 적설량상관성은 34.5%으로 나타났다. 대형 공동주택의 경우 급탕사용유량과 1일평균 미세먼지농도의 상관성은 37%, 외기온도 상관성은 87.5%, 강수량 상관성은 28%, 적설량상관성은 39%으로 나타났다. 2) 측정대상 공동주택의 외기온도 값과 단위세대별 급탕사용유량값의 분포도를 이용하여 면적별로 단위세대별급탕사용유량을 예측하는 식 도출하였다. 각 면적별 식은 다음과 같다. 소형 공동주택 : 중형 공동주택 : 대형 공동주택 : 3) 본 논문에서 사용자측 급탕사용유량을 실시간 수집, 분석함으로써 사용자의 급탕열사용 변화를 알수 있었으며, 기존의 한 개 동의 열사용 패턴 분석이 아닌 면적(평형)대별 여러 공동주택을 열원과의 거리, 열 공급지역내 지역, 건축시기 등을 고려하여 최대한 많은 수의 표본을 분석하여 급탕사용유량 예측식을 수정해 나가면 향후 급탕사용유량 부하예측 및 공동주택의 열원설비 설계의 활용자료로 가치가 높을것으로 사료된다.
Abstract A Study on the Effect of Meteorological Variables upon Hot Water Flow Rates of Consumers in Apartment Housings with District Heating Systems Woo, Teal Ho (Supervisor Chung, kwang Seop) Dept. of Energy Mechanical Facility Engineering Graduate School of Energy and Enviroment Seoul National Un...
Abstract A Study on the Effect of Meteorological Variables upon Hot Water Flow Rates of Consumers in Apartment Housings with District Heating Systems Woo, Teal Ho (Supervisor Chung, kwang Seop) Dept. of Energy Mechanical Facility Engineering Graduate School of Energy and Enviroment Seoul National University of Science and Technology Currently, construction of large-scale apartment complexes is constantly increased to raise housing supply rate and effectively use housing sites in our country where the land is limited. Thus, hot water usage of residential buildings is continuously increased in accordance with the demand for quality of the user’s indoor thermal environment level and quantitative extension of the residential buildings. As many housing units coexist in a same building of apartment houses, the types of hot water system are differentiated according to the scale. Also, there are various factors such as from national weather characteristics, thermal characteristics of building structures, and lifestyles to energy source units and industrial structures that have effect on selection of appropriate hot water system. In our country, there has been supplied various types of hot water supply systems of apartment houses from individual briquette boiler heating system, which is the initial system supplied in the beginning period of apartment houses, to large-scale central and district heating systems with the energy source of oil and individual heating system with the energy source of gas or electricity. In foreign countries, the district heating system operated by cogeneration or central supply is applied to the large-scale newly built apartment houses, and the cost of gas or electric energy is relatively cheaper and thus it is general to take individual system in using of these energies. This study analyzed the effect of the external weather variables on the hot water flow rate of users in apartment houses with district heating. As most of the apartment houses in our country was solid construction with large thermal storage capacity there was occurred big time lack in heat transfer; as it was managed with intermittent operation, the portion of preheat load was large. Therefore, the outdoor air temperature after several hours should be estimated for smooth heat supply to the indoor at the right time in accordance with the change of the outdoor air temperature. Usually, it was compared and analyzed the change of user’s hot water flow rate in comparison of the usual time when it was estimated and when the outdoor air variables were changed (increased outdoor air temperature, increased rainfalls, increased snowfalls, and fine dust concentration) to derive a prediction formula for the user’s hot water flow rate in accordance with the outdoor weather variables. The results were summarized as follows: 1) The apartment houses were divided by small, medium, and large in accordance with the size to analyze the relativeness between the how water flow rate and outdoor weather variables. Regarding the small apartment houses, the relativeness between the hot water flow rate and 1 day average fine dust concentration was 57.5%, and the outdoor air temperature was 89.5%, and the rainfalls was 33%, and the snowfalls was 32%. Regarding the medium apartment houses, the relativeness between the hot water flow rate and 1 day average fine dust concentration was 32.5%, and the outdoor air temperature was 81.50%, and the rainfalls was 31.5%, and the snowfalls was 34.5%. Regarding the large apartment houses, the relativeness between the hot water flow rate and 1 day average fine dust concentration was 37%, and the outdoor air temperature was 87.5%, and the rainfalls was 28%, and the snowfalls was 39%. 2) The formula to predict the hot water flow rate by house units according to the size in using of the outdoor air temperature value of the target apartment houses and the distribution of the values of hot water flow rate by house units was derived. Each formula by sizes was as followings: Small Apartment Houses : Medium Apartment Houses : Large Apartment Houses : This study examined the change of hot water heat flow rate by collecting and analyzing the hot water flow rate of the users in real time, and it analyzed the maximum number of samples in consideration of the distance of many apartment houses by sizes (square meter) from the energy source, region within the area of heat supply, time of construction, and etc. rather than just the pattern of heat usage in one of the apartment houses; it was expected to estimate the load of hot water flow rate in future with modification of the prediction formula for hot water flow rate and obtain high value as application data for design of energy source facility for apartment houses.
Abstract A Study on the Effect of Meteorological Variables upon Hot Water Flow Rates of Consumers in Apartment Housings with District Heating Systems Woo, Teal Ho (Supervisor Chung, kwang Seop) Dept. of Energy Mechanical Facility Engineering Graduate School of Energy and Enviroment Seoul National University of Science and Technology Currently, construction of large-scale apartment complexes is constantly increased to raise housing supply rate and effectively use housing sites in our country where the land is limited. Thus, hot water usage of residential buildings is continuously increased in accordance with the demand for quality of the user’s indoor thermal environment level and quantitative extension of the residential buildings. As many housing units coexist in a same building of apartment houses, the types of hot water system are differentiated according to the scale. Also, there are various factors such as from national weather characteristics, thermal characteristics of building structures, and lifestyles to energy source units and industrial structures that have effect on selection of appropriate hot water system. In our country, there has been supplied various types of hot water supply systems of apartment houses from individual briquette boiler heating system, which is the initial system supplied in the beginning period of apartment houses, to large-scale central and district heating systems with the energy source of oil and individual heating system with the energy source of gas or electricity. In foreign countries, the district heating system operated by cogeneration or central supply is applied to the large-scale newly built apartment houses, and the cost of gas or electric energy is relatively cheaper and thus it is general to take individual system in using of these energies. This study analyzed the effect of the external weather variables on the hot water flow rate of users in apartment houses with district heating. As most of the apartment houses in our country was solid construction with large thermal storage capacity there was occurred big time lack in heat transfer; as it was managed with intermittent operation, the portion of preheat load was large. Therefore, the outdoor air temperature after several hours should be estimated for smooth heat supply to the indoor at the right time in accordance with the change of the outdoor air temperature. Usually, it was compared and analyzed the change of user’s hot water flow rate in comparison of the usual time when it was estimated and when the outdoor air variables were changed (increased outdoor air temperature, increased rainfalls, increased snowfalls, and fine dust concentration) to derive a prediction formula for the user’s hot water flow rate in accordance with the outdoor weather variables. The results were summarized as follows: 1) The apartment houses were divided by small, medium, and large in accordance with the size to analyze the relativeness between the how water flow rate and outdoor weather variables. Regarding the small apartment houses, the relativeness between the hot water flow rate and 1 day average fine dust concentration was 57.5%, and the outdoor air temperature was 89.5%, and the rainfalls was 33%, and the snowfalls was 32%. Regarding the medium apartment houses, the relativeness between the hot water flow rate and 1 day average fine dust concentration was 32.5%, and the outdoor air temperature was 81.50%, and the rainfalls was 31.5%, and the snowfalls was 34.5%. Regarding the large apartment houses, the relativeness between the hot water flow rate and 1 day average fine dust concentration was 37%, and the outdoor air temperature was 87.5%, and the rainfalls was 28%, and the snowfalls was 39%. 2) The formula to predict the hot water flow rate by house units according to the size in using of the outdoor air temperature value of the target apartment houses and the distribution of the values of hot water flow rate by house units was derived. Each formula by sizes was as followings: Small Apartment Houses : Medium Apartment Houses : Large Apartment Houses : This study examined the change of hot water heat flow rate by collecting and analyzing the hot water flow rate of the users in real time, and it analyzed the maximum number of samples in consideration of the distance of many apartment houses by sizes (square meter) from the energy source, region within the area of heat supply, time of construction, and etc. rather than just the pattern of heat usage in one of the apartment houses; it was expected to estimate the load of hot water flow rate in future with modification of the prediction formula for hot water flow rate and obtain high value as application data for design of energy source facility for apartment houses.
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