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문제 정의
- 본 연구에서는 기존 대규모 실내경기장의 냉방 시에 발생될 수 있는 분포상의 문제점을 실측 실험을 통해 확인하여, 궁극적 으로는 대규모 실내공간의 열 환경 개선과 효율적인 냉방설계를 위한 기초데이터를 제시하고자 하였다. 본 연구에서는 하절기 대규모 실내경기장의 실내온열환경 실측실험을 비 냉방 시와 냉방시로 구분하여 실시하였으며, 공간내 수평 및 상하온도분포특성, 취출기류의 거동특성, 실내 쾌적 온열 환경 특성, 환기량 평가 등 대공간의 실 내열 환경을 포괄적 으로 검토하였다.
제안 방법
- 제시하고자 하였다. 본 연구에서는 하절기 대규모 실내경기장의 실내온열환경 실측실험을 비 냉방 시와 냉방시로 구분하여 실시하였으며, 공간내 수평 및 상하온도분포특성, 취출기류의 거동특성, 실내 쾌적 온열 환경 특성, 환기량 평가 등 대공간의 실 내열 환경을 포괄적 으로 검토하였다. 또한 대규모 실내경기장에서 나타나는 분포상의 문제점을 완화하기 위한 대안으로서 실내에 설치된 기류유인팬의 작동에 따른 실내 열환경 개선효과를 확인하기 위한 비교실험도 병행하였다.
- 본 연구에서는 하절기 대규모 실내경기장의 실내온열환경 실측실험을 비 냉방 시와 냉방시로 구분하여 실시하였으며, 공간내 수평 및 상하온도분포특성, 취출기류의 거동특성, 실내 쾌적 온열 환경 특성, 환기량 평가 등 대공간의 실 내열 환경을 포괄적 으로 검토하였다. 또한 대규모 실내경기장에서 나타나는 분포상의 문제점을 완화하기 위한 대안으로서 실내에 설치된 기류유인팬의 작동에 따른 실내 열환경 개선효과를 확인하기 위한 비교실험도 병행하였다. 이번 대규모 실내경기장의 하계온열 환경 실측조사를 통하여 수집된 정량화된 실험데이터는 대공간 냉방설계지침 마련을 위한 기초데이터로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
- 실험대상 건물의 열원설비는 공원내 중앙공급실(Power Plant)에서 공급된 냉수를 경기장 존과 사무실 존으로 나누어 지하 공동구를 통해 실측대상건물내 공조기로 공급하고 있다. 공조시스템은 경기장 존에 냉난방용 1대와 환기용 1대, 사무실 존에 냉난방용 1대와 환기용 1대가 각각 설치되어 이들이 경기장 존(285, 000Kcal) 과사무실 존(165, 700Kcal) 에 정풍량 방식으로 냉풍을 공급한다. 실험은 공간의 대칭성을 고려하여 전체 실내면적의 1/2을 실측대상영역으로 선정하여 실측하였다.
- 대공간의 온열환경 특성을 평가하기 위하여 외부기상, 온열환경지표(MRT, PMV), 풍속, 기류 가시화, 환기량을 측정하였다. 또한 체육관 외부에는 외부기상 계측을 위한 풍향풍속계, 일사량계, 상대 습도계 등의 기상계측 장비를 설치하여 시시각각 변화하는 외부기상 데이터를 실시간으로 파악할 수 있도록 하였다.
- 대공간의 온열환경 특성을 평가하기 위하여 외부기상, 온열환경지표(MRT, PMV), 풍속, 기류 가시화, 환기량을 측정하였다. 또한 체육관 외부에는 외부기상 계측을 위한 풍향풍속계, 일사량계, 상대 습도계 등의 기상계측 장비를 설치하여 시시각각 변화하는 외부기상 데이터를 실시간으로 파악할 수 있도록 하였다. 측정점은 계측대상영역을 7등분하여 각 영역 부의 중심에 등 간격으로 배치하였다.
- 측정점은 계측대상영역을 7등분하여 각 영역 부의 중심에 등 간격으로 배치하였다. 본 실측에서는 경기장 내에 다수의 Thermistor센서를 설치하여 높이별, 위치별 온도를 계측하였으며, 모든 온도 데이터는 Data logger를 통해 컴퓨터에 자동적으로 저장되도록 하였으나, 수직온도 센서의 오류로 인하여 수직온도 데이터를 손실하였으므로 본 논문에서는 체육관의 거주역인 객석부를 중심으로 실측 결과를 분석하여 나타내었다. 그 외 급기구, 배기구의 온도와 상대습도는 휴대형 디지털 온습도계 (SK-L200I1 a)를 해당위치에 설치하여 계측하였다.
- 본 실측에서는 경기장 내에 다수의 Thermistor센서를 설치하여 높이별, 위치별 온도를 계측하였으며, 모든 온도 데이터는 Data logger를 통해 컴퓨터에 자동적으로 저장되도록 하였으나, 수직온도 센서의 오류로 인하여 수직온도 데이터를 손실하였으므로 본 논문에서는 체육관의 거주역인 객석부를 중심으로 실측 결과를 분석하여 나타내었다. 그 외 급기구, 배기구의 온도와 상대습도는 휴대형 디지털 온습도계 (SK-L200I1 a)를 해당위치에 설치하여 계측하였다.
- 인체발열 부하 미고려시의 하계 대규모 실내경기장 온열 환경을 평가하기 위하여 비냉방시와 냉방시로 구분하여 실측하였으며, 실측은 2007년 8월 22일과 24일 양일간에 걸쳐 실시되었다. 실측대상공간의 모든 출입구는 실험기간 중 항상 닫힌 상태를 유지함으로서 외기유입에 의한 영향을 최소화하였으며, 조명 부하에 의한 영향을 해소하기 위하여 실측 중에는 최소한의 실내조명만을 점등하였다.
- 실측대상공간의 모든 출입구는 실험기간 중 항상 닫힌 상태를 유지함으로서 외기유입에 의한 영향을 최소화하였으며, 조명 부하에 의한 영향을 해소하기 위하여 실측 중에는 최소한의 실내조명만을 점등하였다. 또한 1층 객석부의 중앙지점인 B4지점을 기준점으로 설정하여 기준점 온도가 1차 냉방에서 26笔 On, 25笆 Off로 설정 하였으나, 냉방이 유지되 더라도 기준점의 온도가 25笆 이하로 내려가지 않았으므로 2, 3차 냉방 공급 시에는 시간 제어로 실내냉방을 설정하여 2시간 ON, 1시간 OFF로 제어하며 실험을 실시하였다.
- 나타내었다. 실측대상 대공간의 환기 량 산출실험은 아레나 중앙부에서 실시되었다. 비냉방시와 냉방 시 모두 Step-down법으로 진행되었으며, 공간 내이 산화탄소 농도의 감쇄속도를 실시간 모니터 링하여실측대상 공간의 침기량을 산출하였다.
대상 데이터
- 1>에 나타내었다. 수도권 소재 체육공원 내에 위치한 실내경기장을 실측대상 건물로 선정하였다. 실측대상 건물은 1986년 준공된 지하1층, 지상3층 (높이:22.
- 수도권 소재 체육공원 내에 위치한 실내경기장을 실측대상 건물로 선정하였다. 실측대상 건물은 1986년 준공된 지하1층, 지상3층 (높이:22.4® 직경:97m)의 철근콘크리트 구조로서 건축면적 8, 658m2, 연면적 16, 358折 규모이다. 1, 2층 객석 5, 223석, 가변형 객석 1, 635석을 갖추고 있으며, 지하층은 기계실, 전기실, 1층은 경기장 아레나, 가변형 객석, 사무실, 2층은 객석, VIP실, 3층은 객석으로 배치되었다.
- 4® 직경:97m)의 철근콘크리트 구조로서 건축면적 8, 658m2, 연면적 16, 358折 규모이다. 1, 2층 객석 5, 223석, 가변형 객석 1, 635석을 갖추고 있으며, 지하층은 기계실, 전기실, 1층은 경기장 아레나, 가변형 객석, 사무실, 2층은 객석, VIP실, 3층은 객석으로 배치되었다. 지붕구조는 케이블 돔 구조로서 실리콘 코팅 유리섬유로 마감되었다.
- 지붕구조는 케이블 돔 구조로서 실리콘 코팅 유리섬유로 마감되었다. 실험대상 건물의 열원설비는 공원내 중앙공급실(Power Plant)에서 공급된 냉수를 경기장 존과 사무실 존으로 나누어 지하 공동구를 통해 실측대상건물내 공조기로 공급하고 있다. 공조시스템은 경기장 존에 냉난방용 1대와 환기용 1대, 사무실 존에 냉난방용 1대와 환기용 1대가 각각 설치되어 이들이 경기장 존(285, 000Kcal) 과사무실 존(165, 700Kcal) 에 정풍량 방식으로 냉풍을 공급한다.
이론/모형
- 실측대상 대공간의 환기 량 산출실험은 아레나 중앙부에서 실시되었다. 비냉방시와 냉방 시 모두 Step-down법으로 진행되었으며, 공간 내이 산화탄소 농도의 감쇄속도를 실시간 모니터 링하여실측대상 공간의 침기량을 산출하였다. 비 냉방 시의 환기 회수는 0.
성능/효과
- 인체발열 부하 미고려시의 하계 대규모 실내경기장 온열 환경을 평가하기 위하여 비냉방시와 냉방시로 구분하여 실측하였으며, 실측은 2007년 8월 22일과 24일 양일간에 걸쳐 실시되었다. 실측대상공간의 모든 출입구는 실험기간 중 항상 닫힌 상태를 유지함으로서 외기유입에 의한 영향을 최소화하였으며, 조명 부하에 의한 영향을 해소하기 위하여 실측 중에는 최소한의 실내조명만을 점등하였다. 또한 1층 객석부의 중앙지점인 B4지점을 기준점으로 설정하여 기준점 온도가 1차 냉방에서 26笔 On, 25笆 Off로 설정 하였으나, 냉방이 유지되 더라도 기준점의 온도가 25笆 이하로 내려가지 않았으므로 2, 3차 냉방 공급 시에는 시간 제어로 실내냉방을 설정하여 2시간 ON, 1시간 OFF로 제어하며 실험을 실시하였다.
- 비냉방 실험일인 8월 24일의 외기온도는 최고 32. 4笆, 최저 22.5笆 로서 여름철로서는 비교적 높은 외기온도를 나타내었으며, 상대습도는 48~90%를 나타내었다. 한편 냉방실험이 진행된 8월 22일의 외기 온도와 상대습도는 각각 23.
- 실측대상건물의 열원공급은 지역 내 중앙공급 실에서 생산된 냉수를 지하공동구를 통해 원격지인 실측대상 건물 내 공조기로 공급받아 냉방하므로 공조 제어의 빠른 응답성은 기대하기 어려웠다. 2개소에서 측정한 급기온도는 최저 급기온도기준 1笆전후의 온도 차가 관측되었으며, 급기온도는 공조가동 중에는 평균 19笆 이하의 급기온도를 유지하였다. 한편 2개소에서 측정된 배기온도는 배기구위치에 따라 1笆 전후의 온도차가 확인되었다.
- 나타내었다. 먼저, 비냉방시의 표면 온도분포는 외기가 상승하는 것에 연동하여 10시에는 25.6^~2 7笆, 일중최고온도를 보이는 16시에는 28.2X:~29.6r 로 점차 상승하는 것이 확인되었다. 또한 실내조명 이 설치된 아레나 및 가변형 객석부에서는 조명 부하의 간접적 영향으로 상대적으로 고온을 나타내었다.
- 하계 대규모 실내경기장 실측실험을 통해 냉방 시와 비 냉방 시의 객석부 온도분포, 취출기류의 확산거동특성, 실내온열환경과 분포상의 문제점을 파악할 수 있었다. 본 연구를 통해 도출된 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 1)객석부 온도 실측데이터를 분석함으로서 객석 부의 온도변화를 효과적으로 파악할 수 있었다. 냉방시 객석높이별 온도차는 낮은 곳에 위치한 아레나, 가변형 객석의 경우 상대적으로 높은 곳에 위치한 2층 객석부보다 비교적 낮은 온도분포를 나타내었다.
- 2) 경기장 상부에 설치된 기류유인팬의 작동으로 인하여 형성된 선회류가 도달하는 영역에서는 rc 전후의 온도상승이 관측되었으나 선 회류에 의한 객석부에 정체된 기류의 이동에 따른 열적 쾌적감은 상대적으로 증가할 것으로 판단된다.
- 3) 실측대상 대공간의 수평온도분포를 분석한 결과 경미한 수준의 온도차를 제외하고는 주목할만한 수평온도분포는 발생하지 않은 것으로 파악되 었다.
- 4) 냉방시의 기류가시화 실험결과, 급기기류는 취출직 후 강한 부력에 편승하여 공간하부로 하강함으로서 하부의 거주역 온열 환경조성에는 효과적으로 작용한 것으로 파악되었다.
- 5) 실내온열환경(MRT, PMV) 평가 결과, 냉방이 개시된 09시부터 냉방이 종료된 17시 이후까지 열적중립온도를 유지하여 열적으로 쾌적한 것으로 조사되었다.
- 비냉방시의 MRT는 25.3~29笆 의 값을 나타내어 실내기온과 거의 동일한 값을 나타내었으며, PMW는 11시 이후로 0.5~1.16 사이에서 분포함으로서 고온으로 인한 열적 불쾌 적 감을 나타낸 것으로 조사되었다(<그림 13
후속연구
- 또한 대규모 실내경기장에서 나타나는 분포상의 문제점을 완화하기 위한 대안으로서 실내에 설치된 기류유인팬의 작동에 따른 실내 열환경 개선효과를 확인하기 위한 비교실험도 병행하였다. 이번 대규모 실내경기장의 하계온열 환경 실측조사를 통하여 수집된 정량화된 실험데이터는 대공간 냉방설계지침 마련을 위한 기초데이터로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
- 이는 기류 유인 팬에 의하여 발생된 선회류가 도달하는 1층 객석부(B1, B3, B5)영역에서는 상대적으로 고온을 나타냄으로서 상층부의 고온의 공기가 선회류에 의하여 하층부에 도달하여 발생한 것으로 파악되었다. 기류 유인 팬은 거주역의 온도에 영향을 주고 있으며, 기류 유인 팬의 배치 및 작동조건에 따라서 다양한 결과가 나타날 것으로 파악되었으며 추가적인 검토가 필요할 것으로 판단된다.
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