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단일창호를 적용한 KNU 식물공장의 냉난방 에너지 부하 해석
Analysis of the Heating and Cooling Energy Load of the KNU Plant Factory with Single Skin Windows 원문보기

한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 2부, 2012 May 25, 2012년, pp.575 - 578  

이찬규 (공주대학교 기계공학과) ,  김우태 (공주대학교 기계자동차공학부)

초록
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단일창호를 적용한 KNU 식물공장 모델의 냉난방 에너지 부하를 DesignBuilder를 이용하여 해석하였다. 상추의 적정생육온도인 $20^{\circ}C$를 기준으로 이중창호를 적용한 경우와 에너지 소모량을 비교 분석하였다. 단일창호가 이중창호에 비해 연간 냉방부하는 약 128 MWh 감소하고 난방부하는 약 26 MWh 증가하여 단일창호가 냉방부하저감에 유리하다고 판단된다. KNU 식물공장의 중앙에 위치한 공간의 상부를 지붕구조물로 닫거나 계절별로 개폐하면서 냉난방부하에 미치는 영향을 계산하였다. 지붕구조물을 설치하게 되면 단위유닛이 취득하는 태양열이 감소하여 냉방부하가 감소하게 된다. 또한 지붕구조물을 상시 닫아두는 것이 계절별로 여닫는 것보다 냉방부하 저감에 유리하다. 식물공장 측면벽에 overhang과 sidefin을 설치하면 차양효과로 냉방부하가 감소하지만 감소비율은 크지 않았다. 에너지 부하의 대부분을 차지하는 냉방부하를 낮추기 위해 구조물이나 차양을 설치할 수 있으나 절감효과에 비해 설치비가 증가할 수 있기 때문에 추가 경제성 연구가 필요하다.

AI 본문요약
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가설 설정

  • 본 연구에서는 바닥면에 대해 직각을 이루고 있는 상태에서 서로 결합되어 있다고 가정하고 그림 2와 같은 DesignBuilder 모델로 구성하여 시뮬레이션을 진행하였다. 1층 바닥면은 지면바닥조건, 1층과 2층 사이, 2층과 3층 사이는 100 mm 콘크리트 벽으로 설정하고 3층 천장은 창호가 적용되었다.
  • 문헌을 통해 조사한 상추의 재배 조건에 맞추기 위해서는[7,8] 냉난방 공조시설을 사용해야 한다. 조사한 문헌에 따라 본 연구에서는 실내온도 20℃, 자연광에 더하여 LED 램프를 사용하여 보광주기를 16시간으로 맞추고 내부습도는 제습, 가습기를 사용하여 항시 60%를 유지하고 CO2 가스를 인위적으로 주입하며 긴급히 환기가 필요한 경우에만 환기를 하는 인공광 병용형 모델을 가정하였다. 공주대학교 천안공과대학과 인접한 평택의 EPW(EnergyPlus Weather file) 형식[9,10] 기후데이터를 사용하였다.
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