[논문]지열시스템과 복사냉난방시스템을 이용한 에너지절감기법

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환경부에서 충청남도 서천군 마서면에 건립을 추진 중인 국립생태원 생태연구센터의 열원은 지열 히트펌프시스템을 이용하여 냉난방 열원으로 계획하였으며 연구 및 업무지원시설 등에 복사냉난시스템을 적용하여 경제성과 쾌적성을 동시에 만족시켰으며 그 설계 사례를 다음과 같이 소개하고자 한다.

본문에서는 신재생에너지 중에서 경제성이 뛰어난 냉난방열원인 지열히트펌프시스템과 지열 열교환기를 직접이용한 수열원을 연계하여 해당 업무지원시설 천정에 설치한 복사냉난방판넬을 이용하여 냉난방시 에너지를 절감하는 설계기법을 제시하고 그에 따른 에너지성능을 분석하였다.

에너지 성능에 대한 시뮬레이션프로그램은 ASHREA 전달 함수법을 기본으로 사용하는 비정상 해석 프로그램 DOE-2와 TRANSYS 등이 있으며, 최근에는 컴퓨터 기술의 급격한 성장에 따라 고도의 수치해석이 가능한 선형 및 비선형 모델이 사용되는데 대표적인 해석 프로그램으로는 ESP-r 등이 있다. 본 건물은 에너지 성능 평가 시뮬레이션을 위해 DASS ESP-r (Odyssey 2007)을 사용하였다.
최근 시공중인 국립 생태원에 에너지 절감기 법을적 용한 지 열 열교환기 와 복사냉난방판넬시 스템을 설계에 반영하였다. 이 시스템 구성은 지중에 설치된 수직밀폐형의 150m 길이의 열교환기와 기계실의 판형열교환기를 통해 제공된 일정한 온도의 수열원을 공조존에 설치 된 복사냉난방판넬에 공급하여 냉난방열원으로 지열원을 활용하는 에너지 절감형시스템이다.

1) 공급수 온도를 냉방시에 15~17℃, 난방시에 35~40℃로 사용하기 때문에 에너지 효율이 높다.
3) 물배관 방식으로 반송에너지 (송풍기동력 > 펌프동력)를 절약할 수 있다.
그리고 자연환기를 통해 외기 냉방효과를 최 대로 이용하고, 여기에 복사패널의 절감효과를 반영하므로 기본 모델 보다는 최 대부하 74%, 에너지 소비 량 57%까지 절감됨을 알 수 있다. 그리고 무엇보다 야간에 냉수의 공급을 통해공조기의 예열부하를 줄여주므로 공조기의 부분운전과 효율을 증진시 킬 수 있도록 운전이 가능하다.
절감 할 수 있게 된다. 따라서 슈퍼단열, 삼중유리 그리고 쿨튜브와 복사패널을 함께 설치한다면 약 75% 이상의 에너지 절감효과를 기대할 수 있을 것이다.
구성되어 있다. 따라서 야간에도 냉방하는 효과를 얻어 낼 수 있는데 천정면의 표면온도가 22℃ 이상을 유지하므로 결로의 위험을 줄일 것으로 예상되고, 25 ~27℃ 정도의 실내온도를 유지시켜 평일 냉방공조시스템의 시동부하를 줄일 수 있을 것으로 예상된다.
또한, 하절기 냉방의 경우에는 중간기에는 10%, 혹서기인 8월에는 29%의 절감을 기대할 수 있는 것으로 분석되었다. 복사냉방시스템은 중간기와 혹서기 에 절감효과가 큰 것으로 나타났다.

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