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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 따라서 이 러한 설계조건을 충족하기 위해 발생 되는 공조 덕트 크기증가와 덕트 설치공간 절약 문제 , 실내 환경제어 세분화 방안 등에 대해 중점적으로 검토하였다.
• 특히 최근 신축되거나 계획 중인 초고층 건물은 업무시설이 복합화, 다양화, 첨단화되는 경향이어서 설비시스템의 중요성이나 기술 분석 에 대한 요구가 크게 증가하는 실정 이다. 여기서는 서초 삼성타운 C블럭 신축공사에 대하여 열원과 공조시스템, 설비시스템 내진설계를 중심으로 소개하고자 한다.
• 이상과 같이 서초 삼성타운 C블럭 설비설계사례를 살펴보았다. 일반 업무용 건물과는 달리 본 건물과 같이 24시간 운영되며 실별로 용도가 다양한 건물은 설계 초기단계에서부터 계획과 검토가 중요하며, 실 용도 및 사용 목적에 따라 Zone을 세분화하여 시스템을 선정하는 것이 매우 중요하다.

가설 설정

• · 건축면적 (기준층면적): 6, 848.10 m2 .연면적: 197, 428.

제안 방법

• 계획하였다. 공조기의 급기 팬은 운전되는 공조기 급기 덕트 샤프트 말단의 정압 설정에 따라 회전수를 제어하며 비 가동 공조기의 각 층 메인댐퍼는 모두 폐쇄하고 잔업(특근)이 없는 존의 V.A.V Unit도 모두 100% 폐쇄되도록 하였다.
• 공조영역은 에너지 절약을 위해 별도의 환기시스템 없이 공조 시 환기가 되도록 하였으며 실내 발열이나 오염원이 대량으로 발생되는 실에만 국소배기를 적용하였다. 또한 IAQ댐퍼를 적용하여 실내의 CO₂ 농도를 감지하여 외기도입량을 조절함으로써 재실자의 쾌적성 향상과 업무장비의 효율성을 극대화하면서도 에너지가 최대한 절약될 수 있도록 시스템을 계획하였다.
• 냉동기는 스팀터빈냉동기를 적용하여 연료비용 측면에서 흡수식 냉동기 대비 약 11%가 절감되도록 하였으며, 냉수와 냉각수에 대온도차 방식을 적용하여 순환 유량 감소에 따른 순환펌프의 동력 절감을 고려하였다. 냉수와 냉각수 대온도차 방식은 순환 유량의 감소로 반송 동력을 최소화할 수 있고 배관 크기를 줄일 수 있는 장점 이 있다.
• 또한 IAQ댐퍼를 적용하여 실내의 CO₂ 농도를 감지하여 외기도입량을 조절함으로써 재실자의 쾌적성 향상과 업무장비의 효율성을 극대화하면서도 에너지가 최대한 절약될 수 있도록 시스템을 계획하였다.
• 또한 시스템 검토 시 LCC분석을 실시하여 초기투자비 및 유지관리비가 저렴하면서도 안정적이고 에너지가 절약되는 시스템을 선정하였다.
• 또한 풍량 증가에 따른 소음 감소와 일정한 풍량확보를 위해 그림 6과 같이 6 ~ 7개 층별로 입상 덕트를조닝하여 분리 설치하였다.
• 먼저 글로벌 업무환경을 지원하도록 주간사용 구역과 24시간 사용 구역으로 구분하여 사용 시간대별로 계획하였으며 환경별 기능유지를 위해 항온항습구역, 일반온습도 구역으로 분류하였다. 용도별로는 업무시설, 판매시설 , 식당, 공공시설로 분류하여 외 내 주부 부하 특성, 적정용량에 대해 고려하였다.
• 본 건물의 주요설계 목표는 쾌적한 업무환경 제공, 정보화 빌딩에 적합한 실내환경 및 실내공기질 확보, 향후 신기술 도입 에 따른 공간의 유연성 및 글로벌 업무환경에 적합한 24시간 운영체제 지원 등으로 이러한 요구조건에 충족하고자 설계단계 에서부터 실의 사용 용도, 사용시간대, 실내환경조건 등을 분류하여 세부적으로 조닝하였으며 설비시스템 안정성 향상을 위해 Building Movement 및 Shortening 등 건물의 변위량이 시스템에 미치는 영향을 검토하고 설계에 반영하여 최적의 설비시스템이 구현되도록 하였다. 또한 시스템 검토 시 LCC분석을 실시하여 초기투자비 및 유지관리비가 저렴하면서도 안정적이고 에너지가 절약되는 시스템을 선정하였다.
• 가변선회 취출구를 설치하였다. 쇼룸은 각 Span 별로 V.A.V Unit을 설치하여 인원부하 변동에 대응하도록 하였으며 더블스킨의 결로 방지를 위해 HV Unit을 설치하였다.
• 실 용도별 기능유지와 실내환경조건(온습도, 청정도, 발열부하밀도, 오염도) 등을 고려하여 사무실, 로비, 레스토랑, 전산실, 판매시설 , 주방, 방송실, 삼성쇼룸, 전기실 및 보일러실 계통으로 구분하여 계획하였다.
• 야간 및 휴일모드 시에는 작업 또는 특근 신청지역의 부하 비율을 판단하여 부하가 감소되면 각 층에 설치된 작업지 역 댐퍼는 개방하고 부하에 따라 공조기 대수 제어와 부분부하 운전을 병행하도록 계획하였다. 공조기의 급기 팬은 운전되는 공조기 급기 덕트 샤프트 말단의 정압 설정에 따라 회전수를 제어하며 비 가동 공조기의 각 층 메인댐퍼는 모두 폐쇄하고 잔업(특근)이 없는 존의 V.
• 열원설비는 국제화 및 24시간 운용체제에 부합되는 시스템 실현을 최우선하여 Backup 기능 보유, 열원공급의 신뢰성 향상을 위한 시스템 다중화, 내구성 등이 뛰어나면서도 유지관리가 간편한 방식을 선정하였다. 열원장비의 주요사양 및 수량은 표 5와 같다.
• V 시스템을 적용하여 미적용 건물 대비 송풍 동력을 35% 절감하였고, 환절기에는 에너지 절약을 위해 실내와 외기의 전열(엔탈피)을 상호 비교하여 외기를 이용 실내를 냉방하는 외기 냉방시스템을 도입하였다. 외기 냉방시스템은 환기되는 공기와 외부 공기를 혼합하는 상태의 온도를 기준으로 외기, 배기, 환기댐퍼를 상호 연동하여 일정한 급기 온도를 유지하여 실내를 냉방하도록 하였다.
• 지진(진도 8)과 풍속(30 m/s)에 따른 상부층 변위 ± 605 mm와 쇼트닝 97.5 mm를 고려하여 최적의 설비시스템이 구현되도록 내진설계를 하였다. 그림 9와 같이 Over Stress가 발생하는 구간은 지상 26층 ~ 지상 33층 구간으로 이 에 대한 개선사항은 표 9와 같다.

대상 데이터

• 냉열원 설비는 시스템 효율을 위해 그림 4와 같이 지상 20층을 기준으로 두 구역으로 나누어 냉수를 공급하도록 하였으며 중간기계실은 지상 20층에 계획하고 보일러용 저장탱크와 비상발전기용 탱크는 지하 8층에 설치하였다.
• 지하 2층 ~ 지하 1층은 판매시설 및 직원식당, 레스토랑이다. 지상층은 1층 ~ 5층은 로비, 어린이집, 접견실, 다목적 강당, 디자인체험관 등 공용공간으로, 6층 ~ 40층은 사무공간으로 계획되었으며 41층 ~ 43층은 기계실, 전기실, 옥탑으로 구성되었다.

이론/모형

• 외기조건은「건축물의 에너지절약설계기준」에 의한 서울 기준에 따라 설계에 반영하였으며 실내온습도 조건은 대한설비공학회 설비공학편람 제2권 공기조화설비를 참고하였다.

성능/효과

• 또한 보일러에 이코노마이져를 적용하여 보일러에 공급되는 공기 예열에 따른 보일러 효율 향상으로 약 2.7 %의 연료소모량 절감을 도모하였다.
• 냉수와 냉각수 대온도차 방식은 순환 유량의 감소로 반송 동력을 최소화할 수 있고 배관 크기를 줄일 수 있는 장점 이 있다. 상기 방식을 본 건물에 적용시에는 일반방식과 대비하여 약 13%의 운전비 절감이 가능한 것으로 검토되었다.

후속연구

• 마지막으로 본 고에서 소개한 건물은 현재 공사가 진행 중인 건물로 현장상황에 따라 장비사양 및 적용사항이 다소 변경될 수 있다는 것을 말씀드리며 간단한 내용이지만 초고층 건물 설계에 조금이나마 도움이 되는 기회가 되길 바란다.

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