본 연구는 기후변화로 인한 열환경 악화가 심화되고 있는 실정에서 건축물에 친환경 성능 기법을 적용하여 외부 미기상과 열쾌적지표를 분석하고, 실측된 데이터를 적용하여 건축물 에너지성능평가를 실시하고자 하였다. 친환경 성능기법으로는 패널형 수직녹화, 건축물 주변 수목식재, 기화냉각시스템을 적용하였으며, 실측된 데이터를 건축물 에너지시뮬레이션 프로그램에 적용하여 에너지성능평가를 실시하였다. 친환경 성능기법을 적용할 건축물은 가로, 세로, 높이 1.7m로 ...
본 연구는 기후변화로 인한 열환경 악화가 심화되고 있는 실정에서 건축물에 친환경 성능 기법을 적용하여 외부 미기상과 열쾌적지표를 분석하고, 실측된 데이터를 적용하여 건축물 에너지성능평가를 실시하고자 하였다. 친환경 성능기법으로는 패널형 수직녹화, 건축물 주변 수목식재, 기화냉각시스템을 적용하였으며, 실측된 데이터를 건축물 에너지시뮬레이션 프로그램에 적용하여 에너지성능평가를 실시하였다. 친환경 성능기법을 적용할 건축물은 가로, 세로, 높이 1.7m로 콘크리트 블록으로 조성하였다. 건축물에 적용할 패널형 수직녹화는 총 4 가지 식재기반을 개발하였으며, 건축물에는 식재기반 WD를 적용하였다. 건축물 주변 수목식재는 녹지용적계수를 산출하여 총 4 가지 유형으로 조성하였다. 기화냉각시스템은 분사량 및 조성거리에 따라서 조성하였다. 조사분석방법은 식재기반 증발량, 건축물 내·외부 열환경으로 나누어 측정하였다. 건축물 내·외부 열환경은 건축물 표면온도, 기온, 일사량, 상대습도 등을 측정하였으며, 열쾌적지표는 WBGT, PMV, UTCI를 산출하였다. 친환경 성능 실증 적용 에너지성능평가는 Design Builder 4.2(Energy plus 8.1)를 사용하여 냉·난방 부하 및 에너지사용량을 예측하였다. 첫째, 패널형 수직녹화 식재기반 증발량 결과, GB ≥ IP = WD ≥ CC 순으로 나타났으며, 식재기반재간의 평균간 차이는 미미하였다. 패널형 식재기반 중 WD를 건축물에 적용하여 외벽 온도를 분석하였다. 그 결과, 건축물 외벽표면온도는 이른 여름기간(5∼6월)에 옥상면 4.26℃, 서쪽측면 3.53℃, 남쪽측면 4.13℃의 저감효과를 보였다. 더운 여름기간(7∼8월)에는 옥상면 3.12℃, 서쪽측면 1.70℃, 남쪽측면 0.64℃의 저감효과를 보였다. 내벽표면온도는 이른 여름기간(5∼6월)에 옥상면 3.14℃, 서쪽측면 3.03℃, 남쪽측면 3.11℃의 저감효과를 보였다. 더운 여름기간(7∼8월)에는 옥상면 1.16℃, 서쪽측면 1.46℃, 남쪽측면 1.53℃의 저감효과를 보였다. 패널형 수직녹화 유·무에 따른 향별 표면온도 저감량 분석결과, 옥상 > 서쪽측면 > 남쪽측면 순으로 분석되었다. 둘째, 건축물 주변 수목식재에 따른 미기상 특성 결과, 기온 저감량은 Case D(4.31℃) > Case C(2.10℃) > Case B(0.52℃) > Case A(0.14℃) 순으로 분석되었다. 일사 저감량은 Case D(70.75W/㎡) > Case C(55.50W/㎡) > Case B(41.25W/㎡) > Case A(2.50W/㎡) 순으로 분석되었다. 상대습도 증가량은 Case C(6.88%) > Case B(4.64℃) > Case D(3.95%) > Case A(2.32%) 순으로 분석되었다. 건축물 외벽온도 저감량은 Case D(10.74℃) > Case C(8.69℃) > Case B(6.24℃) > Case A(4.60℃) 순으로 분석되었다. 내벽온도 저감량은 Case D(7.66℃) > Case C(5.77℃) > Case B(4.06℃) > Case A(3.84℃) 순으로 분석되었다. 셋째, 건축물 주변 수목식재에 따른 열쾌적지표 특성결과, WBGT 저감량은 Case D(2.88℃) > Case C(1.73℃) > Case B(1.00℃) > Case A(0.55℃) 순이었다. PMV는 모든 유형에서 3 이상으로 예상불만족율 100%에 해당 하였다. 이는 PMV가 실내환경을 기준으로 작성되어 폭염시 옥외공간에 적용할 경우 열적인 불쾌적감에 과대평가 되는 것으로 판단되었다. UTCI 저감량은 Case D(4.45℃) > Case C(2.65℃) > Case B(1.25℃) > Case A(0.77℃) 순이었다. 넷째, 기화냉각시스템 적용에 따른 열환경 분석결과, 분사량에 따른 외부표면온도 분석결과 Type B에서 가장 양호하였으며, 2.73℃의 저감효과를 보였다. 내부표면온도는 Type B에서 가장 양호하였으며, 1.50℃의 저감효과를 보였다. 기온 저감량은 Type B에서 가장 양호하였으며, 2.59℃의 저감량을 보였으며, 일사량 저감효과는 미미한 것으로 판단되었다. 열쾌적지표에서도 Type B에서 양호한 결과를 보였다. 이격거리에 따른 열환경 분석결과, 건물표면온도의 경우 외부표면온도는 C2보다 C1에서 1.36℃ 높은 저감량을 보였으며, 내부표면온도는 C2보다 C1에서 0.46℃의 높은 저감효과를 보였다. 기온은 C1 > C2 순으로 이격거리가 0.5m인 C1에서 기온이 저감량이 0.41℃ 높게 분석되었으며, 일사량은 C1 > C2 순으로 이격거리가 0.5m인 C1에서 일사저감량이 11.17W/㎡ 높게 분석되었다. 상대습도는 C1 > C2 순으로 이격거리리가 0.5m인 C1에서 3.72% 높게 분석되었다. WBGT, PMV, UTCI에서도 C1이 C2보다 양호한 결과를 보였다. 다섯째, 친환경 성능 실증 적용 에너지성능평가 결과, 친환경 성능 기법을 미적용한 Control 대비 적용한 유형의 저감률은 ECS가 17.84%로 가장 높은 저감율을 보였고, GT가 16.31%, WD 5.07%의 순으로 저감률을 보였다. 따라서 기화냉각시스템의 사용에너지가 고려되지 않았으며, 기후변화 대응 친환경 성능기법으로는 수목식재와 건축물 수직녹화를 동시에 적용하는 것이 가장 유리할 것으로 판단되었다.
본 연구는 기후변화로 인한 열환경 악화가 심화되고 있는 실정에서 건축물에 친환경 성능 기법을 적용하여 외부 미기상과 열쾌적지표를 분석하고, 실측된 데이터를 적용하여 건축물 에너지성능평가를 실시하고자 하였다. 친환경 성능기법으로는 패널형 수직녹화, 건축물 주변 수목식재, 기화냉각시스템을 적용하였으며, 실측된 데이터를 건축물 에너지시뮬레이션 프로그램에 적용하여 에너지성능평가를 실시하였다. 친환경 성능기법을 적용할 건축물은 가로, 세로, 높이 1.7m로 콘크리트 블록으로 조성하였다. 건축물에 적용할 패널형 수직녹화는 총 4 가지 식재기반을 개발하였으며, 건축물에는 식재기반 WD를 적용하였다. 건축물 주변 수목식재는 녹지용적계수를 산출하여 총 4 가지 유형으로 조성하였다. 기화냉각시스템은 분사량 및 조성거리에 따라서 조성하였다. 조사분석방법은 식재기반 증발량, 건축물 내·외부 열환경으로 나누어 측정하였다. 건축물 내·외부 열환경은 건축물 표면온도, 기온, 일사량, 상대습도 등을 측정하였으며, 열쾌적지표는 WBGT, PMV, UTCI를 산출하였다. 친환경 성능 실증 적용 에너지성능평가는 Design Builder 4.2(Energy plus 8.1)를 사용하여 냉·난방 부하 및 에너지사용량을 예측하였다. 첫째, 패널형 수직녹화 식재기반 증발량 결과, GB ≥ IP = WD ≥ CC 순으로 나타났으며, 식재기반재간의 평균간 차이는 미미하였다. 패널형 식재기반 중 WD를 건축물에 적용하여 외벽 온도를 분석하였다. 그 결과, 건축물 외벽표면온도는 이른 여름기간(5∼6월)에 옥상면 4.26℃, 서쪽측면 3.53℃, 남쪽측면 4.13℃의 저감효과를 보였다. 더운 여름기간(7∼8월)에는 옥상면 3.12℃, 서쪽측면 1.70℃, 남쪽측면 0.64℃의 저감효과를 보였다. 내벽표면온도는 이른 여름기간(5∼6월)에 옥상면 3.14℃, 서쪽측면 3.03℃, 남쪽측면 3.11℃의 저감효과를 보였다. 더운 여름기간(7∼8월)에는 옥상면 1.16℃, 서쪽측면 1.46℃, 남쪽측면 1.53℃의 저감효과를 보였다. 패널형 수직녹화 유·무에 따른 향별 표면온도 저감량 분석결과, 옥상 > 서쪽측면 > 남쪽측면 순으로 분석되었다. 둘째, 건축물 주변 수목식재에 따른 미기상 특성 결과, 기온 저감량은 Case D(4.31℃) > Case C(2.10℃) > Case B(0.52℃) > Case A(0.14℃) 순으로 분석되었다. 일사 저감량은 Case D(70.75W/㎡) > Case C(55.50W/㎡) > Case B(41.25W/㎡) > Case A(2.50W/㎡) 순으로 분석되었다. 상대습도 증가량은 Case C(6.88%) > Case B(4.64℃) > Case D(3.95%) > Case A(2.32%) 순으로 분석되었다. 건축물 외벽온도 저감량은 Case D(10.74℃) > Case C(8.69℃) > Case B(6.24℃) > Case A(4.60℃) 순으로 분석되었다. 내벽온도 저감량은 Case D(7.66℃) > Case C(5.77℃) > Case B(4.06℃) > Case A(3.84℃) 순으로 분석되었다. 셋째, 건축물 주변 수목식재에 따른 열쾌적지표 특성결과, WBGT 저감량은 Case D(2.88℃) > Case C(1.73℃) > Case B(1.00℃) > Case A(0.55℃) 순이었다. PMV는 모든 유형에서 3 이상으로 예상불만족율 100%에 해당 하였다. 이는 PMV가 실내환경을 기준으로 작성되어 폭염시 옥외공간에 적용할 경우 열적인 불쾌적감에 과대평가 되는 것으로 판단되었다. UTCI 저감량은 Case D(4.45℃) > Case C(2.65℃) > Case B(1.25℃) > Case A(0.77℃) 순이었다. 넷째, 기화냉각시스템 적용에 따른 열환경 분석결과, 분사량에 따른 외부표면온도 분석결과 Type B에서 가장 양호하였으며, 2.73℃의 저감효과를 보였다. 내부표면온도는 Type B에서 가장 양호하였으며, 1.50℃의 저감효과를 보였다. 기온 저감량은 Type B에서 가장 양호하였으며, 2.59℃의 저감량을 보였으며, 일사량 저감효과는 미미한 것으로 판단되었다. 열쾌적지표에서도 Type B에서 양호한 결과를 보였다. 이격거리에 따른 열환경 분석결과, 건물표면온도의 경우 외부표면온도는 C2보다 C1에서 1.36℃ 높은 저감량을 보였으며, 내부표면온도는 C2보다 C1에서 0.46℃의 높은 저감효과를 보였다. 기온은 C1 > C2 순으로 이격거리가 0.5m인 C1에서 기온이 저감량이 0.41℃ 높게 분석되었으며, 일사량은 C1 > C2 순으로 이격거리가 0.5m인 C1에서 일사저감량이 11.17W/㎡ 높게 분석되었다. 상대습도는 C1 > C2 순으로 이격거리리가 0.5m인 C1에서 3.72% 높게 분석되었다. WBGT, PMV, UTCI에서도 C1이 C2보다 양호한 결과를 보였다. 다섯째, 친환경 성능 실증 적용 에너지성능평가 결과, 친환경 성능 기법을 미적용한 Control 대비 적용한 유형의 저감률은 ECS가 17.84%로 가장 높은 저감율을 보였고, GT가 16.31%, WD 5.07%의 순으로 저감률을 보였다. 따라서 기화냉각시스템의 사용에너지가 고려되지 않았으며, 기후변화 대응 친환경 성능기법으로는 수목식재와 건축물 수직녹화를 동시에 적용하는 것이 가장 유리할 것으로 판단되었다.
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