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문제 정의
- 3 L/s의 필요환기량이 요구됨을 분석할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 미국과 일본에서 권장하는 필요환기량에 근거를 두고 급기환기량 0. 1.
- 본 연구는 급기환기량에 따른 룸에어컨의 냉방 부하 특성 분석에 관한 것으로, 환경챔버 내 급기환기량 변화에 대하여 조명, 재실자 및 틈새바람에 의한 냉방 부하 조건에 의한 공조기 설정 온도 도달 시간의 변화를 예측 및 측정하여 룸에어컨 냉방 특성을 분석하였다.
제안 방법
- 따라서 본 연구에서는 미국과 일본에서 권장하는 필요환기량에 근거를 두고 급기환기량 0. 1.7, 4.2, 9.5 L/s 에 따른 룸 에어컨의 냉방 부하 특성을 이론적, 실험적으로 분석하였다.
- 본 연구에서 급기환기량에 따른 룸에어컨의 냉방 부하 해석은 공조공간에서 환기의 열부하량, 사무기기 및 조명기구의 방열량, 인체의 방열량, 틈새바람의 4종류의 냉방 부하에 대하여 수행되었다.
- 본 연구에서는 체적 35 m3 환경 챔버에서 급기환기량에 따른 룸에어컨의 냉방 부하 특성을 이론적으로 분석하였으며, 급기환기량 0, 1.7, 4.2.9.5 L/s의 조건에서 조명에 의한 냉방 부하, 재실자 (1인)에 의한 냉방 부하, 틈새바람에 의한 냉방 부하에 따라 실내에서 가동되는 에어컨(냉방능력 2325 W)의 설정 온도 도달 시간을 예측하고 실험값과 비교 및 분석하였다.
- 0 W/set), 재실자(1인), 틈새바람에 의한 냉방 부하 의 조건에서 실내중앙부에 온습도계(CASELLA, ICS-500)를 설치하여 시간에 따른 에어컨 설정온도 도달 시간을 측정하였다. 실내 온도는 컴퓨터와 연결시켜 시간에 따라 연속적으로 측정하였다.
- 3 L/s)에 의해 환경 챔버 내로 급기시킨다. 이때 환경챔버 내에서 급기환기량 0, 1.7, 4.2, 9.5 L/s에 따라 조명 2 sets (47.0 W/set), 재실자(1인), 틈새바람에 의한 냉방 부하 의 조건에서 실내중앙부에 온습도계(CASELLA, ICS-500)를 설치하여 시간에 따른 에어컨 설정온도 도달 시간을 측정하였다. 실내 온도는 컴퓨터와 연결시켜 시간에 따라 연속적으로 측정하였다.
- 벽체의 관류열은 외벽을 통해서 실외에서 실내로 유입되는 열량이고. 창을 통한 일사열은 창유리로부터의 일사에 의한 열부하로 창면적, 차폐 정도 및 방위에 의해 결정되는데 본 연구에서는 ASHRAE 및 한국설비기술협회 (KARSE) 냉방 부하 해석방법에서 정확한 값을 산출하기 어려운 벽체와 창을 통한 냉 방부하가 없는 환기의 열부하량, 사무기기 및 조명기구의 방열량, 인체의 방열량. 틈새바람의 열부하 등 4종류의 냉방 부하가 존재하는 조건에서 냉방부하 를 해석하였다.
- 창을 통한 일사열은 창유리로부터의 일사에 의한 열부하로 창면적, 차폐 정도 및 방위에 의해 결정되는데 본 연구에서는 ASHRAE 및 한국설비기술협회 (KARSE) 냉방 부하 해석방법에서 정확한 값을 산출하기 어려운 벽체와 창을 통한 냉 방부하가 없는 환기의 열부하량, 사무기기 및 조명기구의 방열량, 인체의 방열량. 틈새바람의 열부하 등 4종류의 냉방 부하가 존재하는 조건에서 냉방부하 를 해석하였다.
성능/효과
- (1) 공간체적 35 nF에서 환기, 환기/조명, 환기/조명/재실자, 및 환기/조명/재실자/틈새바람의 냉방부하 조건에서 냉방 부하 양을 계산하여 공조기 설정 온도 도달 시간을 예측하고 측정하였으며, 공조기 설정 온도 도달 시간은 급기환기량 증가 및 냉방 부하 증가에 따라 설정 온도에 도달하기 위하여 공조기 냉방능력에 의해 제거되는 열량이 증가하기 때문에 증가하는 것으로 분석되었다.
- (2) 공간체적 35 if 과급기환기량 9.5 L/s에서 환기/조명/재실자(1인)/틈새바람에 의한 냉방 부하 조건에서 공조기 설정 온도 도달 시간은 급기환기량 0 L/s의 환기에 의한 냉방 부하 조건의 경우보다 약 35% 증가하여 공조기 냉방성능을 저하시켰으며, 공조기의 냉방 성능을 향상시키기 위해 실내기밀성을 높이고 냉방부 하들을 최소화하는 것이 요구된다.
- (3) 한국설비기술협회 및 ASHRAE 기준에 의해 급기환기량에 따른 룸에어컨의 냉방 부하 특성을 이론적 해석 및 측정을 통해 분석하였으며, 이론값은 오차율 8% 범위 내에서 실험값과 일치하였다. 한국설비기술협회 기준에 의한 예측값이 ASHRAE에 의한 예측값보다 더 정확하게 예측 가능한 것으로 분석되었으며, 실내의 각종 냉방 부하에 따른 룸에어컨의 냉방성능특성 해석이 가능하다.
- 2 sec로 측정되었다. 급기환기량 9.5 L/s의 에어컨 설정 온도 도달시간 측정값은 급기환기량 0 L/s의 경우보다 약 10% 증가하였으며, 1.7 L/s의 경우보다 약 8%, 4.2 L/s의 경우보다 약 5% 증가하였다.
- Table 5는 환경챔버 내 급기환기량에 따른 냉방 부하(Qcl) 조건 속에서 공조기 냉방부하 특성 분석을 위해 Table 3에서 나타낸 룸 에어컨 설정 온도 도달 시간을 한국설비기술협회 및 ASHRAE 기준에 의해 각각 계산된 이론값과 환경챔버에서 냉방능력 2325 W인 공조기를 이용하여 측정된 실험값을 비교한 결과이다. 급기환기량이 증가할수록 냉방 부하가 증가하여 설정 온도 도달 시간이 증가하며 오차율 약 8% 이내에서 이론적 예측값이 측정값에 일치함을 분석할 수 있으며, 환기/조명/재실자 및 환기/조명/재실자/틈새바람에 의한 냉방부하 조건에서 한국설비기술협회 기준에 의한 룸 에 어컨 설정 온도 도달시간 예측값이 ASHRAE에 의한 예측값보다 더 정확하게 예측 가능함을 알 수 있다.
- 그러나, 에어컨을 가동할 때 실내로 환기량을 도입하면 냉방 부하 (cooling load) 증가에 의해 실내 온 도가 룸 에어컨 설정 온도까지 도달하는데 걸리는 시간이 지연된다. 따라서, 각종 냉방 부하에 따른 공조 기 성능 변화를 체계적으로 분석함으로서, 공조 기 가동시 실내 쾌적성 향상과 경제성 확보를 위한 최적의 환기량 조건을 얻을 수 있다.
- 0 W/set)에 의한 냉방 부하, 재실자(1인)에 의한 냉방 부하, 틈새바람에 의한 냉방 부하의 이론값을 ASHRAE 및 한국설비기술협회 기준에 따라 계산한 결과이다. 재실자, 조명 및 틈새바람에 의한 냉방부하가 없이 급기환기량에 의한 냉방부하만 이 존재하는 조건의 경우 급기환기량이 증가할수록 냉방부하 값이 증가하였다. 환기, 조명, 재실자 (1 인) 및 틈새바람에 의한 냉방부하 조건에서 ASHRAE 기준에 의해 계산된 냉방부하 값은 급기 환기량 0 L/s에서 307.
- (3) 한국설비기술협회 및 ASHRAE 기준에 의해 급기환기량에 따른 룸에어컨의 냉방 부하 특성을 이론적 해석 및 측정을 통해 분석하였으며, 이론값은 오차율 8% 범위 내에서 실험값과 일치하였다. 한국설비기술협회 기준에 의한 예측값이 ASHRAE에 의한 예측값보다 더 정확하게 예측 가능한 것으로 분석되었으며, 실내의 각종 냉방 부하에 따른 룸에어컨의 냉방성능특성 해석이 가능하다.
- 재실자, 조명 및 틈새바람에 의한 냉방부하가 없이 급기환기량에 의한 냉방부하만 이 존재하는 조건의 경우 급기환기량이 증가할수록 냉방부하 값이 증가하였다. 환기, 조명, 재실자 (1 인) 및 틈새바람에 의한 냉방부하 조건에서 ASHRAE 기준에 의해 계산된 냉방부하 값은 급기 환기량 0 L/s에서 307.9 W, 1.7 L/s에서 339.8 W. 4.2 L/s에서 387.1 W. 9.5 L/s에서 489.3 W로 나타났으며, 급기환기량이 증가할수록 냉방부 하는 증가하였다. ASHRAE 및 한국 냉동설비협회 기준에 의해 계산된 이론적 냉방부하 값이 약간 차이가 나는데, 앞에서 냉방 부하 해석식에서 언급하였듯이 이는 재실자에 의한 냉방부하 계산의 경우 재실자 1인당 발열량과 틈새바람에 의한 냉방부하 계산의 경우 해석방법에 차이가 나기 때문이다.
- 0 sec로 예측되었으며, 이는 실내 냉 방부하가 없더라도 룸 에어컨의 냉방능력에 의해 초기 고온의 실내 공기가 갖는 열량을 제거하는 데 소요되는 시간을 의미한다. 환기/조명/재실자 /틈새 바람에 의한 냉방 부하 조건에서 9.5 L/s의 경우에어컨 설정온도 도달 시간의 이론값은 381, 3 sec 로 나타나므로 급기환기량 0L/s의 경우보다 약 32% 증가하였다.
- 냉 방부하의 실험적 조건이 환기에 의한 부하. 환기/조명에 의한 부하, 환기/조명/재실자에 의한 부하, 환기/조명/재실자/틈새바람에 의한 부하 순서대로 증가되면, 룸에어컨 설정 온도 도달시간은 증가하며 룸에어컨의 냉방 성능은 감소하였다. 룸 에어컨 설정 온도 도달 시간 측정값은 환기에 의한 냉방 부하 조건에서 298.
- 환기에 의한 냉방 부하 조건에서 0 L/s의 경우에어컨 설정 온도 도달 시간의 측정값은 298.8 sec 이며, 환기/조명/재실자 /틈새바람에 의한 냉방 부하 조건에서 9.5 L/s의 경우에어컨 설정 온도 도달 시 간의 측정값은 403.2 sec로 나타나므로 급기환기량 0 L/s의 경우보다 약 35% 증가하는 것으로 분석하였다. 따라서 환기를 포함한 실내 각종 냉방부 하에 따른 공조기 냉방 성능은 ASHRAE 및 한국 냉동기술협회의 이론적 해석방법에 의해 예측 가능 하다.
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