우리나라의 에너지 사용현황에서 건물이 차지하는 비율은 약 20%로 많은 에너지가 사용되고 있다. 최근 녹색건축 정책현황 및 추진방향에 따르면 2020년 공공건축물과 2025년 민간건축물을 대상으로 제로에너지빌딩의 의무화 로드맵이 강화되어 추진되고 있다. 또한 건축물 에너지 요구량을 최소화하기 위하여 건물의 외피 성능을 개선하고자 단열 및 창호의 성능 기준이 에너지절약설계기준을 통하여 강화되고 있다. 그렇기에 제로에너지빌딩을 목표로 에너지 절약이 가능한 여러 가지 기술들이 적용되고 있다. 건물 에너지의 주요 소비 현황은 냉방, 난방, 환기, 조명, ...
우리나라의 에너지 사용현황에서 건물이 차지하는 비율은 약 20%로 많은 에너지가 사용되고 있다. 최근 녹색건축 정책현황 및 추진방향에 따르면 2020년 공공건축물과 2025년 민간건축물을 대상으로 제로에너지빌딩의 의무화 로드맵이 강화되어 추진되고 있다. 또한 건축물 에너지 요구량을 최소화하기 위하여 건물의 외피 성능을 개선하고자 단열 및 창호의 성능 기준이 에너지절약설계기준을 통하여 강화되고 있다. 그렇기에 제로에너지빌딩을 목표로 에너지 절약이 가능한 여러 가지 기술들이 적용되고 있다. 건물 에너지의 주요 소비 현황은 냉방, 난방, 환기, 조명, 급탕의 다섯 가지로 구분되며, 그중 냉난방과 환기 부하가 큰 비율을 차지하고 있다. 특히 건축물의 외피 단열성능기준의 강화와 코로나19 확산으로 인한 환기량 증가로 인하여 건물 냉방에서 현열부하의 처리비율이 줄어들고 잠열부하 처리가 늘어날 것으로 예상한다. 그렇기에 향후 건물 냉방기기는 적은 소비 에너지로도 잠열 부하를 처리할 수 있는 기능이 중요해질 것으로 판단된다. 다양한 제습 방식 중 제습제를 이용한 제습 방식인 제습로터는 제습환기시스템과 하이브리드 제습냉방시스템에 있어서 필수적인 부품 중의 하나로, 기본적으로 실리카겔 또는 고분자로 만들어진다. 본 연구에서는 한국과학기술연구소(Kist)에서 개발한 고분자 제습로터에 대한 성능 실험을 진행하고, 이를 통하여 얻은 실험식을 활용하여 학교 교실에서의 에너지 성능 시뮬레이션을 진행하고자 한다. 실험을 통하여 풍량과 제습로터 입구 온습도에 따른 출구 온습도 실험식을 도출하였다. 더 나아가 TRNSYS18 건물에너지 해석 프로그램을 활용하여 학교 교실에 대하여 열회수형 환기장치 종류와 히트펌프 제어 방식(온도 제어, 습도 제어)에 따른 실내 온습도 변화와 PMV(예상 평균 온열감, Predicted Mean Vote)를 확인하였다. 또한 성능 실험으로 도출한 제습로터 실험식을 토대로 온습도조절장치를 시뮬레이션으로 구현하여 기존의 히트펌프만을 적용하였을 때와 전력 소비량을 비교 및 분석하였다. 제습로터 출구 온습도는 입구 온도와 습도가 증가할수록 증가하였으며, 절대습도 그래프의 기울기가 1보다 작게 나타나 입구 절대습도가 클수록 제습량은 증가하는 것을 확인하였다. 각각의 온도 조건에서 2차 다항식 추세선을 활용하여 실험식을 도출하였으며 이때의 R2값이 모두 0.9 이상으로 이 회귀방정식은 데이터를 대표하여 나타내기에 타당하다고 보았다. 온습도조절장치를 사용하여 온도 제어를 할 경우 기존 히트펌프을 이용한 온도 제어보다 전체적으로 낮은 실내 상대습도 분포를 보이며 모든 환기 방법에 대하여 적정 실내 쾌적감에 근접하여 PMV가 분포한다. 단순 강제환기 시 기존 히트펌프 대비 14.0%의 에너지 증가를 보이며 판형과 회전형 적용 시 각각 10.6%와 8.0%의 증가를 보인다. 온습도조절장치를 사용하여 습도 제어를 할 경우 기존 히트펌프를 이용한 습도 제어 보다 전체적으로 낮은 실내 상대습도 분포를 보이며 모든 환기 방법에 대하여 적정 실내 쾌적감 범위 내에 PMV가 분포한다. 단순 강제환기 시 기존 히트펌프 대비 36.2%의 에너지 절감을 보이며 판형과 회전형 적용 시 각각 39.5%와 35.8%의 절감을 보인다. 또한 온습도조절장치를 활용한 습도 제어 방식의 전력사용량은 단순 강제환기 시 기존 히트펌프 온도 제어의 1.8배, 판형과 회전형 적용 시 각각 1.6배와 1.2배로 증가한다.
우리나라의 에너지 사용현황에서 건물이 차지하는 비율은 약 20%로 많은 에너지가 사용되고 있다. 최근 녹색건축 정책현황 및 추진방향에 따르면 2020년 공공건축물과 2025년 민간건축물을 대상으로 제로에너지빌딩의 의무화 로드맵이 강화되어 추진되고 있다. 또한 건축물 에너지 요구량을 최소화하기 위하여 건물의 외피 성능을 개선하고자 단열 및 창호의 성능 기준이 에너지절약설계기준을 통하여 강화되고 있다. 그렇기에 제로에너지빌딩을 목표로 에너지 절약이 가능한 여러 가지 기술들이 적용되고 있다. 건물 에너지의 주요 소비 현황은 냉방, 난방, 환기, 조명, 급탕의 다섯 가지로 구분되며, 그중 냉난방과 환기 부하가 큰 비율을 차지하고 있다. 특히 건축물의 외피 단열성능기준의 강화와 코로나19 확산으로 인한 환기량 증가로 인하여 건물 냉방에서 현열부하의 처리비율이 줄어들고 잠열부하 처리가 늘어날 것으로 예상한다. 그렇기에 향후 건물 냉방기기는 적은 소비 에너지로도 잠열 부하를 처리할 수 있는 기능이 중요해질 것으로 판단된다. 다양한 제습 방식 중 제습제를 이용한 제습 방식인 제습로터는 제습환기시스템과 하이브리드 제습냉방시스템에 있어서 필수적인 부품 중의 하나로, 기본적으로 실리카겔 또는 고분자로 만들어진다. 본 연구에서는 한국과학기술연구소(Kist)에서 개발한 고분자 제습로터에 대한 성능 실험을 진행하고, 이를 통하여 얻은 실험식을 활용하여 학교 교실에서의 에너지 성능 시뮬레이션을 진행하고자 한다. 실험을 통하여 풍량과 제습로터 입구 온습도에 따른 출구 온습도 실험식을 도출하였다. 더 나아가 TRNSYS18 건물에너지 해석 프로그램을 활용하여 학교 교실에 대하여 열회수형 환기장치 종류와 히트펌프 제어 방식(온도 제어, 습도 제어)에 따른 실내 온습도 변화와 PMV(예상 평균 온열감, Predicted Mean Vote)를 확인하였다. 또한 성능 실험으로 도출한 제습로터 실험식을 토대로 온습도조절장치를 시뮬레이션으로 구현하여 기존의 히트펌프만을 적용하였을 때와 전력 소비량을 비교 및 분석하였다. 제습로터 출구 온습도는 입구 온도와 습도가 증가할수록 증가하였으며, 절대습도 그래프의 기울기가 1보다 작게 나타나 입구 절대습도가 클수록 제습량은 증가하는 것을 확인하였다. 각각의 온도 조건에서 2차 다항식 추세선을 활용하여 실험식을 도출하였으며 이때의 R2값이 모두 0.9 이상으로 이 회귀방정식은 데이터를 대표하여 나타내기에 타당하다고 보았다. 온습도조절장치를 사용하여 온도 제어를 할 경우 기존 히트펌프을 이용한 온도 제어보다 전체적으로 낮은 실내 상대습도 분포를 보이며 모든 환기 방법에 대하여 적정 실내 쾌적감에 근접하여 PMV가 분포한다. 단순 강제환기 시 기존 히트펌프 대비 14.0%의 에너지 증가를 보이며 판형과 회전형 적용 시 각각 10.6%와 8.0%의 증가를 보인다. 온습도조절장치를 사용하여 습도 제어를 할 경우 기존 히트펌프를 이용한 습도 제어 보다 전체적으로 낮은 실내 상대습도 분포를 보이며 모든 환기 방법에 대하여 적정 실내 쾌적감 범위 내에 PMV가 분포한다. 단순 강제환기 시 기존 히트펌프 대비 36.2%의 에너지 절감을 보이며 판형과 회전형 적용 시 각각 39.5%와 35.8%의 절감을 보인다. 또한 온습도조절장치를 활용한 습도 제어 방식의 전력사용량은 단순 강제환기 시 기존 히트펌프 온도 제어의 1.8배, 판형과 회전형 적용 시 각각 1.6배와 1.2배로 증가한다.
Building energy accounts for about 20% of Korea's energy use status, and it can be seen that a lot of energy is being used. According to the recent "Green Building Policy Status and Promotion direction", the mandatory roadmap for Zero Energy Buildings(ZEB) for public buildings in 2020 and private bu...
Building energy accounts for about 20% of Korea's energy use status, and it can be seen that a lot of energy is being used. According to the recent "Green Building Policy Status and Promotion direction", the mandatory roadmap for Zero Energy Buildings(ZEB) for public buildings in 2020 and private buildings in 2025 is being reinforced and promoted. In addition, in order to minimize the energy demand of buildings, the performance standards of insulation and windows are being reinforced through "Energy Saving Design Standards" with the aim of improving the exterior performance of buildings. Therefore, various technologies that can save energy in buildings are being applied with the aim of ZEB. The main consumption of building energy is divided into five categories: cooling, heating, ventilation, lighting, and hot water supply. In particular, due to the increase in ventilation due to the spread of COVID-19, the proportion of sensible heat load in cooling is expected to decrease and the latent heat load to increase. Therefore, in the future, the function of handling latent heat loads with little energy is expected to become important. Among the various dehumidification methods, the desiccant rotor which is basically made of silica gel or polymer, is one of essential components in the energy recovery ventilator and the hybrid desiccant cooling system. In this study, the performance test of the polymer desiccant rotor developed by the Korea Institute of Science and Technology (Kist) is conducted, and the energy performance simulation in the school classroom is performed using the empirical formula obtained through the experiment. Through the experiment, the empirical formula for the outlet temperature and humidity according to the air volume and the inlet temperature and humidity of the dehumidifying rotor was derived. Furthermore, using the TRNSYS18 building energy analysis program, changes in indoor temperature, relative humidity and PMV were confirmed according to the type of energy recovery ventilator and the heat pump control method (temperature control, humidity control) for the school classroom. In addition, based on the desiccant rotor empirical formula derived from the experiment, the temperature and humidity control device was implemented as a simulation to compare the power consumption with the case where only the conventional heat pump was applied. Desiccant rotor outlet temperature and humidity increased as the inlet temperature and humidity increased, and the slope of the absolute humidity graph was less than 1, confirming that the amount of dehumidification increased as the inlet absolute humidity increased. An empirical formula was derived using a quadratic polynomial regression line, and all R2 values at this time were 0.9 or higher, and this regression equation was considered valid to represent data. When the temperature control is performed using a temperature/humidity control device, the overall indoor relative humidity distribution is lower than that of temperature control using a conventional heat pump, and PMV is distributed close to the appropriate indoor comfort zone for all ventilation methods. In case of forced ventilation, energy increases by 14% compared to conventional heat pumps, and increases by 10.6% and 8.0%, respectively, when plate-type and rotary-type ERV are applied. When humidity control is performed using a temperature/humidity control device, the overall indoor relative humidity distribution is lower than that of humidity control using conventional heat pump, and PMV is distributed within the appropriate indoor comfort zone for all ventilation methods. In the case of forced ventilation, 36.2% of energy can be saved compared to the conventional heat pump, and 39.5% and 35.8% of energy can be saved when plate-type and rotary-type are applied, respectively. In addition, the power consumption of the humidity control method using the temperature/humidity control device increases by 1.8 times that of the temperature control of conventional heat pump during forced ventilation, and by 1.6 times and 1.2 times when the plate type and rotation type are applied, respectively.
Building energy accounts for about 20% of Korea's energy use status, and it can be seen that a lot of energy is being used. According to the recent "Green Building Policy Status and Promotion direction", the mandatory roadmap for Zero Energy Buildings(ZEB) for public buildings in 2020 and private buildings in 2025 is being reinforced and promoted. In addition, in order to minimize the energy demand of buildings, the performance standards of insulation and windows are being reinforced through "Energy Saving Design Standards" with the aim of improving the exterior performance of buildings. Therefore, various technologies that can save energy in buildings are being applied with the aim of ZEB. The main consumption of building energy is divided into five categories: cooling, heating, ventilation, lighting, and hot water supply. In particular, due to the increase in ventilation due to the spread of COVID-19, the proportion of sensible heat load in cooling is expected to decrease and the latent heat load to increase. Therefore, in the future, the function of handling latent heat loads with little energy is expected to become important. Among the various dehumidification methods, the desiccant rotor which is basically made of silica gel or polymer, is one of essential components in the energy recovery ventilator and the hybrid desiccant cooling system. In this study, the performance test of the polymer desiccant rotor developed by the Korea Institute of Science and Technology (Kist) is conducted, and the energy performance simulation in the school classroom is performed using the empirical formula obtained through the experiment. Through the experiment, the empirical formula for the outlet temperature and humidity according to the air volume and the inlet temperature and humidity of the dehumidifying rotor was derived. Furthermore, using the TRNSYS18 building energy analysis program, changes in indoor temperature, relative humidity and PMV were confirmed according to the type of energy recovery ventilator and the heat pump control method (temperature control, humidity control) for the school classroom. In addition, based on the desiccant rotor empirical formula derived from the experiment, the temperature and humidity control device was implemented as a simulation to compare the power consumption with the case where only the conventional heat pump was applied. Desiccant rotor outlet temperature and humidity increased as the inlet temperature and humidity increased, and the slope of the absolute humidity graph was less than 1, confirming that the amount of dehumidification increased as the inlet absolute humidity increased. An empirical formula was derived using a quadratic polynomial regression line, and all R2 values at this time were 0.9 or higher, and this regression equation was considered valid to represent data. When the temperature control is performed using a temperature/humidity control device, the overall indoor relative humidity distribution is lower than that of temperature control using a conventional heat pump, and PMV is distributed close to the appropriate indoor comfort zone for all ventilation methods. In case of forced ventilation, energy increases by 14% compared to conventional heat pumps, and increases by 10.6% and 8.0%, respectively, when plate-type and rotary-type ERV are applied. When humidity control is performed using a temperature/humidity control device, the overall indoor relative humidity distribution is lower than that of humidity control using conventional heat pump, and PMV is distributed within the appropriate indoor comfort zone for all ventilation methods. In the case of forced ventilation, 36.2% of energy can be saved compared to the conventional heat pump, and 39.5% and 35.8% of energy can be saved when plate-type and rotary-type are applied, respectively. In addition, the power consumption of the humidity control method using the temperature/humidity control device increases by 1.8 times that of the temperature control of conventional heat pump during forced ventilation, and by 1.6 times and 1.2 times when the plate type and rotation type are applied, respectively.
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