대형마트와 통합된 옥상온실의 냉·난방 부하 산정을 위한 에너지 해석에 관한 수치적 연구

김태훈,한용식,최병일,도규형 대한설비공학회 2019 설비공학 논문집 Vol.31 No.11

In this paper, energy analysis was numerically performed to estimate the cooling and heating loads of a rooftop greenhouse integrated with a commercial building. For the purpose, we developed a building energy simulation model, and calculated the cooling and heating loads using a commercial tool, TRNSYS. Energy analysis for a greenhouse and supermarket was also conducted for the comparison. Based on the numerical results, when energy transfer between the rooftop greenhouse and supermarket was facilitated efficiently, the annual heating load and total load were significantly reduced compared to a glass greenhouse and supermarket. It was found that the reduction rates of the heating and total loads were 14.0% and 10.2%, respectively. Also, the peak load of heating equipment could be reduced as 5.7%. Additionally, the effect of the set temperature inside the rooftop greenhouse on building cooling and heating loads was investigated, and it was demonstrated that the reduction rates of annual heating and cooling loads were significantly differed depending on the cultivated crops in the greenhouse. 본 연구에서는 상업건물과 통합된 옥상온실의 냉․난방 부하 산정을 위한 에너지 해석을 수행하였다. 이를 위해 대형마트와 통합된 옥상온실에 대한 해석모델을 개발하고 이를 상용 BES 프로그램 중 하나인 TRNSYS를 사용하여 냉․난방 부하를 계산하였다. 비교를 위하여, 독립 유리온실과 대형마트에 대한 에너지 해석도 함께 수행하였다. 해석 결과는 다음과 같다. (1) 건물 통합 옥상온실에 대한 경계층 벽체조건이 Fig. 5(a)와 같이 단순 통합된 경우, 전체 난부하는 단독 유리온실 및 대형마트의 난방부하에 비해 913 GJ 감소하여, 8.6% 감소하지만, 냉방부하는 연간 기준 740 GJ이 증가하여, 전체 냉․난방 부하의 감소량은 174 GJ로 1.4% 감소에 불과하였다. (2) 옥상온실과 건물 사이의 에너지 교환을 원활하게 할 수 있도록 경계층 벽체조건을 설정할 경우, 통합 옥상온실의 연간 난방부하는 단독 유리온실 및 대형마트에 비해 1,484 GJ가 감소하여 저감율은 약 14.0%로 나타났고, 냉․난방부하를 합한 전체 부하 감소량 및 감소율은 각각 1,293 GJ, 10.2%에 이르는 것으로 나타났다. 또한, 통합 옥상온실을 위한 난방용 설비의 최대 부하는 357 W/m2로 단독 유리온실 및 대형마트에 비해 5.7% 감소하였다. (3) 유리온실 내부 온도 변화가 건물 냉․난방 부하에 미치는 영향을 추가적으로 조사하였으며, Case 2의 경우 통합 옥상온실에서의 냉․난방 부하가 단독 유리온실 및 대형마트에 비해 약 10.2% 감소한 반면, Case 2-2의 경우 약 3.3% 감소함을 확인하였다. Case 2-1는 전체 부하 측면에서 저감효과가 없는 것으로 나타났다. 결론적으로, 옥상온실과 대형마트 사이의 에너지 교환이 효과적으로 이루어지도록 설계할 경우, 건물 통합형 옥상온실이 에너지 효율 관점에서 장점을 가지며, 연간 냉․난방 부하의 저감량 및 저감율은 온실의 재배 작물에 따라 크게 차이가 있음을 확인하였다. 또한, 본 연구결과를 토대로 건물 통합형 옥상온실의 냉․난방 설비 시스템 사양 선정을 위한 설계에 활용이 가능할 것이다.

BES를 이용한 발전소 온배수 활용 온실의 냉난방부하 산정

이승노 ( Seungno Lee ),박세준 ( Sejun Park ),이인복 ( In-bok Lee ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

전 세계적으로 유가 증가세의 지속으로 인해 시설농업을 위한 난방비는 점차 증가하여 재배 작물에 따라 시설농업경영비 대비 약 30 ~ 60%를 차지하고 있다. 이에 농림축산식품부는 「농업에너지이용효율화사업」을 통하여 2017년까지 농업 분야에 에너지절감시설 10,050 ha, 신재생에너지 2,375 ha 규모의 설치지원을 추진하여 농가의 경영비 부담을 경감시키고 에너지 이용 효율화를 제고하고자 하였다. 현재 여러 농가에서 정부의 지원을 받아 지열냉난방시설, 공기열냉난방시설, 목재펠릿난방 등 여러 형태로 에너지절감시설을 설치하고 운영하여 농가 경영비를 성공적으로 절약하고 있다. 그러나 농가의 위치, 형태, 규모 등에 따라 적합한 절감시설이 다르며 과소 및 과대설계가 되지 않도록 냉난방시설의 용량을 설계하는 것이 중요하다. 이에 본 연구에서는 제주남부화력발전소에서 방류하는 온배수를 냉난방시설에 활용중인 온실의 냉난방부하 산정을 통해 히트펌프, 팬 코일 유닛 등의 적정설계용량을 제시하고자 한다. 온실을 비롯한 건축물의 냉난방부하를 산정하는 방법으로는 시간에 따른 실내외 환경조건의 평균값을 이용하는 정적 부하 산정법과 시간별 환경조건을 실시간으로 반영하는 동적 부하 산정법이 있다. 정적 부하 산정법은 냉난방 설정 온도를 기준으로 건물 내부 기온과의 차이를 적산하고 전도 및 대류 열손실 등을 온도 및 환기 등 일부 인자로만 정의하여 비교적 단순계산으로 부하를 산정할 수 있으나 실시간으로 변하는 환경조건을 고려하지 못해 정확도가 다소 떨어진다는 단점이 있다. 동적 부하 산정법은 이러한 단점을 보완하여 실시간 일사량, 기온, 풍속, 풍향, 습도 등을 고려하여 시간별 부하량을 산정하고 최대부하량 및 발생시기를 산정할 수 있다. 본 연구의 대상온실은 외피가 투명한 비닐로 이루어져 있기 때문에 일반 건축물에 비해 일사, 풍속, 풍향 등에 더욱 예민하기 때문에 동적 시뮬레이션 상용 프로그램인 TRNSYS(Ver. 17, Wisconsin, USA)를 이용하여 온실의 냉난방부하를 산정하였다. TRNSYS는 발전소 온배수와 같은 신재생 에너지 구현에 특화되어 있지만 주로 일반 건축물을 대상으로 활용되고 있어 피복, 토양, 작물 등 온실의 특이점을 구현하기 위해서는 별도의 모델링을 통하여 냉난방부하 산정 모델에 반영해야 한다. 따라서 본 연구에서는 온실 피복 형상 모델링, 작물 및 토양의 현열, 잠열 교환 모델링을 수행하였다. 각 모델의 정확도 향상을 위해 현장실험을 통해 타당성을 입증하였으며 검증된 모델을 이용하여 10년간 냉난방부하를 산정하였다. 분석 결과 최대냉방부하 1,353,288 kJ/hr, 최대난방부하 736,426 kJ/hr가 산정되었다. 본 연구의 결과를 활용하여 피복 종류, 형상, 작물 종류에 따른 온실의 냉난방부하를 산정하여 냉난방장치의 적정설계용량을 계산할 수 있을 것으로 기대되며 더 나아가 농업에너지이용효율을 제고할 수 있을 것이라고 판단된다.

공동주택의 최적 열공급을 위한 난방부하 예측에 관한 연구

유성연(Seong-Yeon Yoo),김태호(Tae-Ho Kim),한규현(Kyou-Hyun Han),윤홍익(Hong-Ik Yoon),강형철(Hyung-Chul Kang),김경호(Kyung-Ho Kim) 대한기계학회 2012 大韓機械學會論文集B Vol.36 No.8

지역난방 시스템의 최적 스케쥴 제어를 위해서는 난방부하 예측이 필요하다. 공동주택의 난방부하는 복잡한 변수들의 영향을 받기 때문에 손쉬운 난방부하 예측을 위해 사용하기 쉬우며 효용성 있는 예측방법의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 익일의 시간별 난방부하를 예측하기 위해 단순화된 외기조건 예측방법과 부하 예측방법을 제안하였다. 난방부하 예측을 위해 건물설계서에서 쉽게 얻을 수 있는 간단한 사양과 예측된 온습도가 사용되었다. 제안된 방법의 타당성을 검증하기 위해 지역난방 시스템으로부터 시간별로 실측된 난방부하와 예측된 결과를 비교하였다. 예측된 외기조건은 실측된 값과 비교하여 변화양상이 잘 일치하였다. 예측된 난방부하와 측정된 난방부하를 비교한 결과, 시간별, 일별, 월별 모두 예측과 실측이 비교적 잘 일치하였으며, 난방기간 동안 월별 부하의 평균 오차는 약 4.68%로 비교적 작은 값을 가졌다. It is necessary to predict the heating load in order to determine the optimal scheduling control of district heating systems. Heating loads are affected by many complex parameters, and therefore, it is necessary to develop an efficient, flexible, and easy to use prediction method for the heating load. In this study, simple specifications included in a building design document and the estimated temperature and humidity are used to predict the heating load on the next day. To validate the performance of the proposed method, heating load data measured from a benchmark district heating system are compared with the predicted results. The predicted outdoor temperature and humidity show a variation trend that agrees with the measured data. The predicted heating loads show good agreement with the measured hourly, daily, and monthly loads. During the heating period, the monthly load error was estimated to be 4.68%.

설계 변수 선택이 온실의 난방부하 산정에 미치는 영향

남상운 ( S. W. Nam ),신현호 ( H. H. Shin ) 한국농공학회 2018 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2018 No.-

온실의 난방부하 산정을 위해 설계자가 선택해야할 주요 변수들에 대하여, 이들 설계 변수가 난방부하에 미치는 영향을 평가하기 위해서 각각의 설계 변수값을 변화시키면서 시뮬레이션을 실시하였으며, 이를 바탕으로 특별히 선택에 주의를 기울여야 할 설계 변수를 제안하였다. 단동 온실의 경우 피복재의 열관류율(U), 설계외기온(To), 틈새환기율(N), 외주부 단위길이당 열손실계수(F)값이 각각 10% 증가할 때 난방부하는 각각 8.2%, 5.0%, 0.1%, 1.6% 증가하는 것으로 나타났으며, 지중전열 부하저감 온도차(θ) 값이 10% 증가할 때 난방부하는 1.2% 감소하는 것으로 나타났다. 7연동 온실의 경우 U, To, N, F값이 각각 10% 증가할 때 난방부하는 각각 9.1%, 4.6%, 0.4%, 0.4% 증가하는 것으로 나타났으며, θ값이 10% 증가할 때 난방부하는 0.3% 감소하는 것으로 나타났다. 14연동 온실의 경우 U, To, N, F값이 각각 10% 증가할 때 난방부하는 각각 9.2%, 4.6%, 0.5%, 0.3% 증가하는 것으로 나타났으며, θ값이 10% 증가할 때 난방부하는 0.2% 감소하는 것으로 나타났다. 전체적으로 난방부하에 가장 큰 영향을 미치는 설계 변수는 U값이고, 다음으로 To인 것으로 나타났다. 연동 수에 따른 설계 변수의 영향은 차이가 거의 없는 것으로 나타났다. 단동 온실의 경우에는 지중전열 관련 설계 변수인 F, θ값의 영향을 무시할 수 없을 것으로 생각되지만, 연동의 경우에는 지중전열 관련 변수 및 틈새환기율의 영향이 미미한 것으로 판단되었다. 실내외 기온차를 몇 가지로 고정시키고 시뮬레이션을 수행한 결과 실내외 기온차에 따른 차이는 발견할 수 없었으며 전체적으로 U값이 10% 증가할 때 난방부하는 9.1∼9.2% 증가하는 것으로 나타났으나, N, F 및 θ값이 각각 10% 증가할 때 난방부하는 0.3∼0.5% 증가 또는 감소하는 것으로 나타나 영향이 미미한 것으로 판단되었다.

지역별 온실별 냉·난방 부하 대응 태양광발전 용량 산정

권진경 ( Jin Kyung Kwon ),이시영 ( Si Yeong Lee ) 한국농업기계학회 2021 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.26 No.2

파리협정, UN 기후정상회의 이후 탄소중립이 새로운 글로벌 패러다임으로 대두되었다. 우리나라도 탄소중립 선언 후 온실가스 감축목표를 세우고 농업분야에서도 감축수단 마련과 이행전략을 수립중이다. 시설원예는 대표적 에너지 다소비 농업분야로 ‘19년 기준 국내 온실면적의 32.8%(17,310ha)가 가온재배를 하고 있으며, 유류난방면적이 80.6%로 높은 반면, 신재생에너지는 1.5%로 미미한 상황에서 최근 저렴한 농사용 전기 면적이 급증하여 10%를 넘어섰다. 정부는 농촌수익 증대를 위해 '농촌태양광발전사업'을 추진중이며 ’30년 까지 영농형 태양광발전 등으로 10GW 규모의 태양광발전 설치를 추진 중이다. 또한 농업분야의 수소경제 구현을 위해 수소연료전지의 시설원예 적용 등 농업적 활용기술 연구를 시작하였다. 국내의 신재생에너지 관련 연구와 정책지원은 발전 분야의 비중이 높으며 향후 신재생에너지 발전 전기의 시설농업, 농업기계 이용관련 연구와 수요가 증가할 것으로 예상된다. 전남농업기술원과 한국전력연구원은 에너지자립형 스마트팜 모델개발을 위해 태양광발전과 ESS를 이용하여 온실 및 버섯사의 에너지자립도 실증연구를 수행하였다(‘18). 본 연구에서는 원예시설 에너지소비의 거의 대부분을 차지하는 냉난방 공조에 요구되는 전기에너지 공급을 위해 요구되는 태양광발전 설비용량을 산정하여 향후 관련 연구의 기초자료를 제공하고자 하였다. 냉방 및 난방부하의 산정을 위해 표준기상데이터가 제공되는 국내 6개 지역에 대해 온실의 기간 냉방/난방부하를 계산하였으며, 태양광발전 성능예측 소프트웨어(Solar Pro v.4.5)를 이용하여 지역별, 월별 태양광발전효율을 시뮬레이션 하였다. 태양광발전효율과 온실 냉난방부하를 이용하여 지역별, 월별 냉난방을 위해 요구되는 태양광발전설비 용량을 계산하였다. 온실은 3종류(단동비닐, 연동비닐, 유리온실), 난방온도(18℃, 14, 8), 냉방온도(35℃, 30, 25)을 대상으로 하였으며 1~4월, 10~12월은 난방, 5~9월은 냉방기간으로 산정하여 부하를 계산하였다. 부하는 피복재 관류열부하, 환기전열부하, 지중전열부하의 합으로 계산하였으며 태양광발전량 효율은 시판 상업용 태양광 패널에 대해 방위각 0도, 경사각 30도, 인버터변환효율 94.5% 조건으로 계산하였다. 연간 발전효율(kWh/kWp)은 부산, 대전, 광주, 울산, 대구, 서울 순이며, 연간 냉난방부하는 중온관리(난방 14℃+냉방 30℃), 연동비닐온실 기준으로 대전, 서울, 광주, 대구, 울산, 부산의 순서로 나타났다. 난방을 위한 태양광발전 설비요구는 중온난방(14℃), 연동비닐온실 기준으로 서울, 대전, 광주, 대구, 부산, 울산 순서이며, 월별로 1, 12, 2, 3, 11, 4, 10월 순서로 높게 나타났다. 냉방의 경우 중온냉방(30℃) 기준, 대전, 광주, 대구, 부산, 서울, 울산의 순서이며 대체로 8월이 가장 높았으며 나머지 월은 지역별로 차이가 있었다.

보온커튼을 설치한 플라스틱 온실의 틈새환기율 실측조사

남상운 ( S. W. Nam ),신현호 ( H. H. Shin ) 한국농공학회 2015 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2015 No.-

온실의 난방부하는 일반적으로 관류열부하, 틈새환기전열부하, 지중전열부하 등으로 구성되어 있다. 틈새환기전열부하는 온실의 피복재와 보온커튼의 틈새를 통한 누기 열손실로 보온피복의 종류, 시공 상태, 유지관리 상태 등에 따라 다르다. 온실의 난방부하 중 틈새환기전열부하 산정방법은 설계 기준마다 제각각이고, 온실의 규모에 따라 각각의 방법에는 큰 차이가 있으므로 보다 정확히 국내에 적용할 수 있는 방법을 정립할 필요가 있다. 본 연구에서는 원예시설의 환경설계 중 난방부하 산정방법 정립에 필요한 기초자료를 제공할 목적으로 다양한 종류의 보온커튼을 설치한 단동 및 연동 플라스틱 온실에서 추적가스법을 이용하여 틈새 환기율을 실측하였으며, 온실의 틈새환기전열부하 산정방법을 검토하였다. 연동 플라스틱 온실의 틈새환기율은 0.042~0.245회/h의 범위로 측정되었으며 단동 플라스틱 온실의 틈새환기율은 0.056~0.336회/h의 범위로 측정되어 단동온실이 약간 큰 것으로 나타났다. 온실의 틈새환 기율은 단동, 연동 구분 없이 보온커튼의 층수에 따라 크게 감소하는 것으로 나타났다. 또한 틈새환기율은 온실의 실내외 기온차가 커질수록 증가하는 경향을 보였으나, 실험기간 동안의 낮은 풍속 범위에서 외부 풍속에 따른 틈새환 기율의 변화는 일정한 경향을 찾을 수 없었다. 온실의 난방설계를 위한 틈새환기율은 적정 실내외 기온차에서의 값을 제시할 필요가 있고, 최대난방부하 산정의 기준이 되는 낮은 풍속 범위에서 풍속에 따른 틈새환기율의 변화는 고려하지 않아도 되는 것으로 고찰되었다. 다만 강풍지역에서는 열관류율을 포함하여 최대난방부하를 약간 증가시키는 보정계수의 적용이 필요할 것으로 판단되었다. 온실의 틈새환기전열부하 산정방법을 검토한 결과 틈새환기전열계수와 온실의 피복면적을 이용하는 방법은 문제가 있는 것으로 나타났으며, 틈새환기율과 온실의 체적을 이용하는 방법이 합리적인 것으로 판단되었다.

온실 난방부하 산정을 위한 난방적산온도의 비교 및 공간보간법을 이용한 지역별 제시

윤성욱 ( Sung-wook Yun ),권진경 ( Jin-kyoung Kwon ) 한국농업기계학회 2023 한국농업기계학회 학술발표논문집 Vol.28 No.2

우리나라 시설농가의 난방비는 연간 총 경영비의 약 30~40% 수준으로 선진국에 비해 매우 높은 편이다. 이에 온실 내작물의 재배기간(전체 또는 특정 기간) 동안의 난방소비열량을 의미하는 기간난방부하의 산정은 온실의 운영기간 동안 연료소비량을 예측하여 경영계획수립 및 경제성 평가를 수행하기 위해 매우 중요하다. 기간난방부하를 산정하는 방법에는 난방적산온도(난방디그리아워 또는 난방디그리데이)를 이용하는 정적 해석방법과 TRNSYS 등과 같은 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하는 동적 해석방법이 있다. 현재 기존의 건축분야 뿐만 아니라 온실에서도 동적 해석방법을 이용하여 난방부하를 산정하는 사례가 늘고 있으나 기상자료(표준기상데이터)의 이용이 지역적으로 매우 제한적이고, 시뮬레이션을 위한 복잡한 과정 때문에 상대적으로 간편하게 난방부하량을 예측할 수 있는 난방적산온도를 이용한 정적 해석방법이 많이 이용되어왔다. 난방적산온도를 산정하기 위해서는 표준기상데이터가 필요한데 우리나라는 지역별로 표준기상데이터가 확립되어 있지 못한 실정이며, 최근까지 서울과 6대 광역시 등 총 7개 지역의 표준기상데이터(1986∼2005)만 제공되어왔다. 이러한 지역별로 극히 제한적인 표준기상데이터의 이용에 대한 문제를 해결하기 위해 기존의 연구사례는 표준기상데이터 대신 전국적으로 이용이 가능한 기상청의 일별 평년값 자료 및 30년(1981∼2010)간 매시간 전체 기상자료를 이용하는 것을 제안하였다. 그러나 현재는 일별 평년값 및 30년간 기상자료의 최신화(1991∼2020)가 필요하며, 또한 70개 지역에 대한 표준기상데이터(2005∼2014)가 제공되고 있기 때문에 이를 반영한 접근이 필요한 시점이다. 본 연구에서는 온실의 기간난방부하 산정용 지역별 난방적산온도를 제시하기 위하여 2개의 표준기상데이터(1986∼2005 및 2005∼2014) 그리고 30년간 기상자료(1981∼2010 및 1991∼2020)로 산정한 난방적산온도(난방디그리아워)를 비교 분석하였다. 그리고 그 결과 중 70개 지역에 대한 표준기상데이터를 이용하여 산정한 난방적산온도에 대해 공간보간법(역거리가중법)을 이용하여 우리나라 지역별(157개 시군구) 온실의 난방부하 산정용 난방적산온도를 제시하였다.

간척지에 설치된 온실의 난방부하 특성

남상운 ( S. W. Nam ),신현호 ( H. H. Shin ) 한국농공학회 2016 한국농공학회 학술대회초록집 Vol.2016 No.-

온실의 난방부하는 일반적으로 관류열부하, 틈새환기전열부하, 지중전열부하 등으로 구성되어 있으며, 온실 설치지역의 기상조건에 큰 영향을 받는다. 간척지는 내륙지역에 비하여 풍속이 강하고, 안개일수가 많아 일조시간이 짧으며, 기상조건이 상이하므로 난방시스템 설계 시 온실 설치 지역의 기상 특성을 고려해야 한다. 본 연구에서는 간척지의 기상특성을 분석하여 온실 환경설계 기준의 간척지 적용 시 고려사항을 검토하였다. 간척지는 해안에 위치하고 있어 내륙지역에 비하여 바람이 강하고, 안개가 자주 끼는 특성을 보인다. 따라서 최대난방부하 산정 시에는 풍속보정계수를, 기간난방부하 산정 시에는 일조시간에 따른 조정계수를 고려해야 한다. 난방기간 동안의 평균 풍속은 간척지 인근의 해안지역에서 대부분 3.0m/s를 넘고, 내륙지역에 비하여 2배 이상 강한 것으로 나타나고 있다. 특히 새만금 간척지의 경우 내륙지역에 비하여 2.5배 이상 풍속이 강한 것으로 나타났다. 안개 지속시간의 경우도 간척지 인근의 해안지역이 내륙지역에 비하여 상당히 큰 것을 확인하였다. 특히 새만금 간척지의 경우 내륙지역에 비하여 안개 지속시간이 3.4배나 길고, 다른 간척지도 30% 이상 긴 것으로 나타났다. 따라서 간척지 온실의 난방시스템 설계에는 풍속보정계수를 적용하여 최대난방부하를 10% 정도 증가시킬 필요가 있다. 그리고 기간난방부하를 산정할 때에도 일조시간에 따른 조정계수를 평균보다 10% 정도 큰 값을 적용하여 난방시스템의 운전경비를 예측하는 것이 타당한 것으로 판단된다. 또한 난방 설계용 기상자료를 적용할 때에도 주변의 기상관측소 자료를 그대로 이용하지 말고, 온실 설치 지역에서 실측한 기상자료 또는 현장 여건을 반영하여 보정된 기상자료를 사용하여 설계하도록 할 필요가 있는 것으로 판단된다.

다중이용업소의 환기방법에 따른 냉·난방에너지 소비량

장소미,고유진,민준기,홍희기 대한설비공학회 2020 설비공학 논문집 Vol.32 No.8

Recently, the pandemic virus COVID-19 causing many infections and cases of infection by from being in the same space with an individual or individuals without direct contact has been alarmingly increasing. Referring to COVID-19’s virulent propagation mechanism, it may be inadequately safe to maintain a distance of 1 to 2 m from an infected person to prevent infection, and frequent, effective ventilation is necessary to remove more virus particles. In this paper, a cafe was selected as a typical multi-use store. TRNSYS18 was used to compare and analyze the heating and cooling load values with the different types of ventilation methods. The analyses were: ventilation not performed, forced ventilation performed at 1500 CMH continuously for 24 hours (simple forced ventilation), forced ventilation according to the concentration of CO2 (reasonable forced ventilation), ventilation using a crossflow plate, and rotary energy recovery ventilation. Compared to the reasonable forced ventilation, the plate and the rotary energy recovery ventilation showed reduction ratios of 6.3% and 20.9% respectively. The heating loads increased by 16.1 times for simple forced ventilation and 6.2 times for reasonable forced ventilation compared to when ventilation was not performed. Conversely, the plate and the rotary energy recovery ventilation showed an increase of approximately two times only. 본 연구에서는 다중이용업소를 대상으로 환기를 하지 않는 경우와 강제환기를 할 경우, 그리고 열회수형 환기장치를 사용하여 환기를 할 경우에 대해 냉․난방에너지 소비량을 산출하여 비교․분석하였다. 결과를 정리하면 다음과 같다. (1) 강제환기량이 증가함에 따라 환기를 하지 않는 경우에 비해 냉․난방부하 모두 증가하였다. 단순 강제 환기의 경우 냉방부하는 2.1배 증가하였으나 난방부하는 16.1배로 크게 증가하였다. 창호를 개방하건 환기팬을 가동하건 일단 금년 여름은 환기량을 확보하는 데 집중하고, 본격적인 난방철이 되기 전에 환기량 확보와 난방에너지 저감을 위해 열회수형 환기장치의 설치를 권고한다. (2) 하계 운전 시 환기를 하지 않는 경우에 비해 현열부하는 별로 달라지지 않는 반면에 잠열부하가 환기량에 따라 크게 증가한다. CO2 농도에 따라 합리적으로 환기량을 제어하는 강제환기에 비해 열회수형 환기장치를 사용하면 판형 6.3%, 회전형 20.9% 냉방부하가 감소한다. 다중이용업소에서 출입구를 개방한 상태에서 냉방하는 경우 에너지 낭비가 매우 크나, 건물 조건에 따라서는 1인당 30 CMH 이하의 환기량이 될 수도 있기 때문에 에너지 절약 및 안정적인 환기량 확보를 위해 열회수형 환기장치의 도입은 필수적이다. (3) 동계 운전 시 환기를 하면 현열부하와 잠열부하가 모두 증가하며, 특히 현열부하가 큰 영향을 받는다. 환기를 하지 않는 경우에 비해 단순 강제환기의 현열부하는 112.0 GJ로 약 15.3배, 합리적 강제환기시(44.3 GJ)에도 6.1배 증가한다. 판형과 회전형 열회수형 환기장치를 도입하면 현열부하는 각각 14.7 GJ, 14.0 GJ로 합리적 강제환기 대비 각각 66.8%, 68.4%의 감소율을 보인다. 환기하지 않는 경우와 비교해도 열회수형 환기장치를 도입하면 난방에너지는 2배 정도 증가하는데 그친다. 다중이용업소와 유사한 환경이 학교와 종교시설 등이다. 앞서 언급한 바와 같이 동절기에는 연속적으로 창문을 열고 난방을 하는 것이 현실적으로 어렵다. 이미 경험한 바와 같이 한두 시간 밀폐된 상태에서 냉난방하고 간헐적으로 창문을 열어 환기하는 것은 대단히 위험하며, 밀폐된 공간에서의 급격한 확산을 피하기 위해서는 연속적인 환기가 전제되어야 한다. 이를 위해 에너지 절약과 연속적이고 안정적인 환기량 확보를 위해 열회수형 환기장치의 도입이 법제화되어야 한다.

공동주택 통계적 모델을 이용한 단위난방부하의 지역별 설정 연구

김원욱(Won Uk Kim),엄지영(Ji Young Eum),유기형(Ki Hyung Yu),김용기(Yong Ki Kim) 한국퍼실리티매니지먼트학회 2017 한국퍼실리티매니지먼트학회지 Vol.12 No.2

This study developed the apartment reference model based on the building design trends for calculating the peak heating load. The building design trends were resulted from new apartment buildings of the Performance Evaluation of Eco-friendly Homes from 2012 to 2015. The reference model has the surface area of envelope, 97.5% of those of dataset, the model was validated by those of new apartment buildings in Sejong city. The peak heating load of the reference model in 59 Korean cities were calculated using RTS-SAREK program with the indoor/outdoor temperature and the regional thermal insulation performance of energy-saving design standards. The peak heating load of the 59, 74, 84 ㎡ apartment model is 50.2, 48.2 and 47.2 W/㎡ in the central region, 52, 49.8 and 48.7 W/㎡ in the southern region, and 40.4, 38.6 and 37.6 W/㎡ in the Jeju region, respectively. The peak heating loads of the model with 59 cities show that the regional division need to be divided into more regions and cities have to be rearranged to evaluate energy-saving properly.