[논문]KS, JIS 열교환 환기장치 실험규격의 민감도 분석

이정재; 임병찬; 김환용

KS, JIS 열교환 환기장치 실험규격의 민감도 분석
Sensitivity Analysis on KS and JIS Standard for Heat Recovery Ventilator 원문보기

Recently natural ventilation rate is decreased due to the airtightness of apartment building. Therefore the use of heat recovery ventilator (HRV) has been greatly increased as an alternative method to supply fresh air and save energy in the building. In this research the experiment standard of HRV is compared between KS and JIS and the sensitivity analyses are experimented by both standards. Under cooling experiment condition indoor and outdoor wet-bulb temperature difference of JIS is 2 to 3 times higher than that of KS. It shows that the efficiency measurement of HRV by KS is expected to have greater sensitivity than by JIS and thus accurate measurement of web-bulb temperature is required. The experimental results provide that the efficiency of thermal exchange is resemblance to each others between KS and JIS. Under cooling experiment condition the efficiency of humidity exchange by KS presents higher than by JIS, however, under heating experiment condition the efficiency by KS shows lower than by JIS, reversely.

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문제 정의

본 연구에 이용된 실험장치는 전열교환 환기장 치의 성능 및 전기적 특성을 측정할 목적으로 JIS B 8628의 규격에 의거 설계 . 제작되었다.
본 연구에서는 국내 실정에 적합한 열교환 환 기장치의 개발을 목적으로, KS 기준의 열교환 환기장치의 실험규격을 JIS 규격과 비교하여 살펴보고, 실험규격의 민감도를 엘리먼트 코어의 성능실험을 통하여 검토하고자 한다.
본 연구에서는, 국내실정에 적합한 열교환 환 기장치의 개발을 목적으로, KS 기준의 열교환 환기장치의 실험규격을 JIS와 비교하여 검토하고, 실험규격의 민감도를 전열교환용 엘리먼트 코어의 효율실험을 통하여 정량적으로 검토하였다.

제안 방법

구체적으로는 Fig.3의 (b)에 나타낸 것과 같이 풍량 측정장치 내부에 유효환기량 측정을 위한 가스 공급장치가 연결되어 일정량의 트레이서 가스를 공급하고, 말티가스 모니터 및 샘플러를 이용하여 SA, RA, EA, 이의 농도를 측정함으로써 누기율 및 유효환기량을 측정 한다.
본 연구에 이용된 전열교환기는 급기와 배기를 구분시키는 종이류의 라이너(liner)를 사이에 두고 현열과 잠열을 교환시키는 직교류형 방식을 채택하고 있다.
3의 (c)에 나타낸 것과 같이 RTD sensor를 이용하여 SA, RA, EA, OA의 온 . 습도를 측정함으로써 전열교환효율을 측정한다.
전열교환효율의 측정에 앞서 풍량 110CMH의 경우 누기량을 측정하여 유효환기량를 측정하였다. Table 7은 1시간 동안 CO2 측정치의 평균값을 이용하여 계산한 유효환기량 측정 결과를 나타낸 것으로, CO₂ 누기율은 8.

성능/효과

(1) JIS 규격의 실내외 습구온도차는 KS 규격 보다 냉방시 2~3배 이상 크게 나타나고 있어, 열교환효율 실험시 KS 규격의 민감도가 상대적으로 크게 나타날 것으로 예상된다. 따라서, KS 규격이 JIS 규격보다 습구온도의 측정시보다 정확성이 요구된다.
(2) KS와 JIS 규격의 실험결과를 비교하면, 온도 교환 효율은 대체로 유사한 결과를 보이나, 습 도교환 효율은 냉방의 경우 KS가 JIS보다 작게 나타나고 있으며, 난방의 경우는 반대로 KS가 높게 나타났다.
한편, KS 기준에 의하여 측정된 온도, 습도 및 엔탈피 교환효율의 실험결과를 정리하여 Table 8 에 나타낸다. 실험결과에 주목하면, 하계냉방모드 의 온도, 습도, 엔탈피 교환효율은 각각 71.38%, 18.43%, 45.45%로 나타났으며, 동계난방모드의 경우는 77.82%, 55.57%, 69.13%로 나타나 동계난방 시의 효율이 냉방시보다 높게 나타났다.
KS와 JIS 기준에 주목하면, 실내외 건구온도는 거의 차이가 없으나, 실외측의 습구온도는 큰 차이를 보이고 있음을 알 수 있다. 즉, 측정기준을 상대습도로 변환하여 비교하면, KS 기준의 외기 상대습도는 하기 40.4%, 동기 86.9%로, JIS의 하기 64.3%, 동기 58.6%와는 차이를 보이며, Table 3에 나타난 국내의 외기조건을 고려할 때 KS보다는 JIS 기준이 오히려 국내의 외기조건에 가깝다 고 할 수 있다.
Table 4에 민감도 검토를 위한 KS와 JIS 기준의 절대습도 차이를, Table 5에 엔탈피 차이를 비교하여 나타낸다. 표에 주목하면, JIS 규격의 실내외 습구온도차가 KS 규격보다 냉방시 약 2 ~3배 이상 크게 나타나고 있어, 열교환 효율 실험시 KS 규격의 민감도가 상대적으로 크게 나타날 것으로 예상된다. 이는 KS 규격이 JIS 규격보다 습구온도 측정시보다 정확성이 필요하다는 것을 시사하고 있다.
JIS 기준에 의하여 측정된 온도, 습도, 엔탈피 교환효율의 실험결과를 정리하여 Table 9에 나타낸다. 하계냉방모드의 온도, 습도, 엔탈피 교환효 율은 각각 72.82%, 38.72%, 46.53%로 나타났으며, 동계난방모드의 경우는 77.27%, 43.95%, 63.15 %로 나타났다. 이를 KS 규격의 실험결과와 비교 하면 온도교환효율은 대체로 유사한 결과를 보이나, 습도교환효율은 큰 차이를 보이고 있다.

후속연구

우리나라는 사계절이 뚜렷하며, 특히 여름철은 고온 ■ 다습하고, 겨울철은 저온 . 저습한 기후적 특징으로 열교환 환기장치의 사용이 다른 나라에 비해 에너지 절약적인 면을 고려할 때 적극적으로 사용될 것이 기대된다.

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