[논문]바닥공조 시스템이 적용된 사무공간의 거주후 성능평가

윤성훈; 장향인; 정해권; 최선규; 유기형

doi:10.7836/kses.2011.31.6.078

[국내논문] 바닥공조 시스템이 적용된 사무공간의 거주후 성능평가
Post Occupancy Evaluation for Office Building with An Underfloor Air Distribution System 원문보기

한국태양에너지학회 논문집 = Journal of the Korean Solar Energy Society, v.31 no.6, 2011년, pp.78 - 85

윤성훈 (한국건설기술연구원 그린빌딩연구실) , 장향인 (인하대학교 건축공학과) , 정해권 (한국건설기술연구원 그린빌딩연구실) , 최선규 (에스케이건설 건축기술본부) , 유기형 (한국건설기술연구원 그린빌딩연구실)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, an underfloor air distribution(UFAD) system installed on the S. office building was evaluated for its indoor environmental quality performance. Field measurement and survey were conducted for the overall POE(Post Occupied Evaluation). PMV(including temperature, humidity, air velocity and globe temperature) and several environmental components were measured while thermal comfort, thermal sensation, acoustical environment and others. were investigated through survey. Except for the direct upper part of the air supply diffuser on the floor, the indoor velocity was less than 0.25m/s, which has been suggested by ASHRAES tandard 55 as the limit for thermal comfort. MRT of the perimeter zone of the room showed a higher value than that in the interior because of the introduced solar radiation through the building envelope. PMV was generally maintained in the range of thermal comfort (from -0.5 to +0.5), though it weighted to the warm side. It was reported to have 61% positive response on thermal comfort and 55% on neutral thermal sensation. The results of each survey item showed some gender-based differences. Specifically, female respondents had higher degree of dissatisfaction with indoor air cleanness and acoustical privacy. The working surface showed more than 400 lux and the equivalent noise level showed less than 50 dB(A). In conclusion, the results of the measurement and survey showed good agreement. Indoor environmental quality of the subject office room where the UFAD system was installed showed an overall excellent performance.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 바닥급기 시스템이 적용된 업무용 건축물을 대상으로 실내환경성능(IEQ ; Indoor Environmental Quality) 및 거주자 만족도를 포함한 종합적인 거주후 평가(POE ; Post Occupancy Evaluation)를 실시함으로써 설계 및 운영 관련 가이드라인의 정립을 위한 기초 자료를 확보하고자 한다.

제안 방법

ISO 7730에서 제시된 PMV의 6가지 결정인자 가운데 건구온도, 상대습도, 기류속도, 평균복사온도를 측정하여 PMV를 산출하였다(평균복사온도는 흑구온도 및 기류속도 측정결과로 환산하였으며, 착의량=0.5, 대사량=1.2로 설정하였다).
바닥급기 시스템이 적용된 사무공간의 IEQ에 대한 종합적인 거주후 평가를 위하여, 우선 하절기의 거주자 사용 조건에 대한 현장측정 및 설문조사를 실시하였다.
빛환경과 관련하여 바닥면으로부터 0.8m 높이의 작업면 조도를 측정하였다.
실내 온도 및 기류속도의 수직 분포, 급기 디퓨져의 토출 풍량 및 온도, 플레넘 하부 차압 등을 측정하였다.
음환경과 관련하여, 실내외 소음 및 급배기 디퓨저의 등가소음레벨을 측정하였다.
재실자의 성별, 연령, 근무 위치 등에 따른 IEQ의 만족도, 온열감 등에 대하여 표 3과 같이 설문조사를 실시하였다.

성능/효과

(1) 실내 각 지점의 PMV는 온열 쾌적 범위 내로 측정되었으며, 상하온도차 및 기류속도와 관련해서도 온열 쾌적감과 관련한 허용기준을 만족하는 것으로 조사되었다. 설문조사에서도 응답자의 61%가 만족스럽다고 답변하였으며, 55%가 중립적인 온열감을 느끼는 것으로 나타났다.
(2) 실내 공기질에 대한 설문조사 결과 응답자의 절반 정도가 긍정적으로 답변하였으나, 여성의 불만족도가 상대적으로 높게 나타났다.
(3) 작업면 조도는 대부분 400Lux 이상 확보되었으며, 실내 소음도 역시 50dB(A) 미만으로 나타나 빛 환경, 음 환경 모두 쾌적한 수준으로 조사되었다.
결과를 종합하면, 바닥공조 시스템이 적용된 사무공간의 실내환경성능에 대한 측정 및 설문조사 결과는 대체적으로 일치하였으며, 종합적인 실내환경성능이 우수한 것으로 조사되었다.
그림 12는 온열 만족도에 대한 조사 결과를 나타낸 것으로, -3은 ‘매우 만족’, 0은 ‘중립’, +3은 ‘매우 불만족’을 의미한다. 긍정적인 답변 비율이 61%로 비교적 높게 나타났으며, 남성의 71%가 긍정적으로 답변한 반면 여성의 경우 44%가 부정적으로 답변하였다.
실내 소음 역시 재실자의 유무와 상관없이 50dB(A) 미만으로 조사되었다. 또한, 실내와 외부의 소음도 차이가 20dB(A) 이상 발생하고, 외주부(S5)보다 내주부(S6,S7)에서의 소음도가 상대적으로 높은 것으로 보아 건물 내부에서 발생하는 소음이 외부에서 발생하는 소음보다 실내 음환경에 미치는 영향이 상대적으로 큰 것으로 사료된다.
그림 7은 바닥급기 디퓨져를 중심으로 측정한 실 전체의 PMV 분포를 나타낸다. 전체적으로 중립(0)에 비해 다소 (+)쪽에 치우친 값을 보이고 있으나, ISO 7730에서 제시하는 온열 쾌적 조건인 -0.5～+0.5를 벗어나지 않는 범위에서 유지됨을 알 수 있다.
그림 13은 전반적인 온열감에 대한 조사 결과를 나타낸 것으로, -3은 ‘매우 덥다’, 0은 ‘중립’, +3은 ‘매우 춥다’를 의미한다. 전체적으로 중립적인 답변이 가장 많았으며, 응답자의 30%는 다소 따뜻하게 느끼는 것으로 조사되었다. 이러한 결과는 PMV 측정결과가 쾌적 범위 내에서 다소 따뜻한 편에 치우친 것과도 일치하고 있다.
한편, ISO7730에 제시된 상하 온도차에 따른 불만족율(PD)예상식에 측정결과를 대입한 결과 내외주부 모두 1% 미만으로 나타나 상하 온도차에 의한 불쾌적감은 발생하지 않는 것으로 판단된다.

후속연구

따라서 냉방시 외주부에서의 PMV를 보다 쾌적한 범위로 유지하기 위해서는 실내 유입 일사량을 적절하게 차단하기 위한 기술(루버, 차양장치, SHGC 저감 유리, Air-barrier system 등)의 적용에 대한 검토가 필요할 것으로 사료된다.
차후에는 본 연구결과를 토대로 건물 에너지 상세해석 툴을 이용하여 부하조건에 따른 바닥공조 시스템의 적용 및 에너지절감을 위한 운용상의 최적 제어조건에 대한 후속 연구를 수행할 예정이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Task& Ambient 공조방식인 바닥공조 시스템의 장점은?	Task& Ambient 공조방식인 바닥공조 시스템은 천장공조 시스템에 비하여 상대적으로 작은 급기 온도차와 적은 풍량으로 공조가 가능하여 냉난방 에너지 저감에 유리한 것으로 알려져 있다. 또한 층고의 감소로 인한 경제성 증대, 급기 디퓨져 배치의 유연성 제고 및 온열 쾌적성 향상 등 다양한 장점을 지니고 있어 적용 사례가 점차 증가하고 있는 추세이다.
	Task& Ambient 공조방식인 바닥공조 시스템이 천장공조 시스템에 비하여 냉난방 에너지 저감에 유리한 이유는?	Task& Ambient 공조방식인 바닥공조 시스템은 천장공조 시스템에 비하여 상대적으로 작은 급기 온도차와 적은 풍량으로 공조가 가능하여 냉난방 에너지 저감에 유리한 것으로 알려져 있다. 또한 층고의 감소로 인한 경제성 증대, 급기 디퓨져 배치의 유연성 제고 및 온열 쾌적성 향상 등 다양한 장점을 지니고 있어 적용 사례가 점차 증가하고 있는 추세이다.
	바닥공조 시스템의 장점인 에너지절약 효과에 대한 의문이 제기되며, 낮은 급기온도 등으로 인해 오히려 콜드 드래프트로 인한 불만이 보고되는 이유는?	국내에서도 1990년대 이후부터 바닥공조 시스템의 급기 디퓨져 종류, 배치 조건 등에 따른 실내 온열환경 특성과 관련하여 실측 또는 수치해석을 통한 연구가 주로 이루어져 왔다. 그러나 아직까지는 거주역 공조의 특성을 반영한 설계 기준 및 운영 지침이 없어 천장공조 시스템과 동일한 설계와 운영방식을 적용하고 있는 실정이다. 이로 인해 바닥공조 시스템의 장점인 에너지절약 효과에 대한 의문이 제기되며, 낮은 급기온도 등으로 인해 오히려 콜드 드래프트로 인한 불만도 보고되고 있다3).

참고문헌 (5)

Webster, T. et al., Underfloor air distribution/Thermal stratification performance of UFAD systems, ASHRAE Journal, Vol.44, No.5, 2002.
Fred S. Bauman, Underfloor Air Distribution(UFAD) Desing Guide, ASHRAE, 2003
유기형 외, 바닥공조 시스템과 천장공조 시스템의 실내환경 비교 평가, 대한건축학회논문집 계획계 20권 5호, 2004
ISO 7730-2005, Ergonomics of the thermal environment - Analytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria, 2005
ANSI/ASHRAE Standard 55, Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy, 1992

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