실증을 통한 교실 전열교환환기 시스템 에너지 및 환기 성능 평가에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

건물 내 쾌적한 실내공기환경 조성을 위해 적절한 환기가 필요함과 동시에 건물에너지 감소를 위해 많은 건물에서 전열교환환기시스템(ERV system)의 도입이 증가하였다. 특히 학교의 경우 공간대비 높은 재실밀도를 보여 환기의 중요성이 다른 건물에 비하여 크게 평가된다. 따라서 많은 학교에서는 ERV를 통해 환기를 가동하고 EHP를 통해 실내 냉·난방을 공급하는 ERV-EHP시스템을 설치하고 있다. 하지만 국내의 경우 학교시설에서 도입된 시스템의 환기 및 에너지 성능에 대한 연구가 부족한 실정이며 실증연구를 통해 성능 분석을 하는데 많은 제약이 따른다.
따라서 본 연구에서는 학교 교실을 대상으로 CO2 농도를 평가 지표로 하여 환기시스템 가동여부에 따른 교실의 CO2 농도 수준을 확인하고 법적 권고기준의 부합 여부 확인 및 시스템 성능저하에 따른 환기성능을 분석하며 전열교환환기(ERV 모드) 가동에 따른 EHP의 난방에너지 절감효과 분석을 위해 실측 및 시뮬레이션을 통한 성능 평가 및 검증을 목적으로 하였다.
본 연구의 환기성능 평가 결과를 통해 학교시설에서 환기 및 ERV 시스템의 유지·보수의 중요성을 상기시키며 에너지성능 평가결과를 통해 난방에너지절감효과를 확인하여 학교 교실의 재실 및 기기가동스케줄을 고려한 ERV 시스템 설계 및 용량 산정에 기여할 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In buildings, mechanical ventilation systems include an energy recovery ventilator (ERV) that permits a comfortable indoor air quality and reducing building energy consumption. Especially, in case of school facilities where the occupants density is high, the importance of ventilation is higher than in other facilities. Therefore, many schools have installed ERV-EHP system that operates ventilation with ERV and supply indoor heating and cooling with EHP. In Korea, however, there is a lack of research on the ventilation and energy performance of the system which is introduced in the school, and there are many limitations in performance analysis through the field tests.
Therefore, in this study, first the concentration of CO2 in the classroom is checked according to whether the ventilation system is operated or not, and the ventilation performance is analyzed according to the deterioration of system performance. Second, the energy saving effects of EHP with energy recovery ventilation are investigated and we aim to evaluate performance and verify that through field test and simulation.
The ventilation results of this study showed the importance of the ventilation and maintenance of the ERV system in the school facilities. Considering the heating energy saving effects that vary according to occupancy and equipment operation schedule, it is desirable to design and size the ERV-EHP system for building operation types.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 국문요약 ⅰ
• Abstract ⅲ
• 목 차 ⅴ
• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구 배경 1
• 1.2 연구 목적 3
• 1.3 선행연구조사 4
• 1.3.1 교실 CO2 농도 관련 선행연구 4
• 1.3.2 ERV 환기시스템의 에너지절감효과 선행연구 6
• 제 2 장 실증실험 개요 및 평가방법 8
• 2.1 실증대상 교실 선정 8
• 2.2 ERV시스템 환기성능 평가방법 10
• 2.2.1 환기성능 평가개요 10
• 2.2.2 교실 CO2 농도 측정방법 11
• 2.2.3 ERV 시스템 환기풍량 측정 12
• 2.3 ERV 시스템 에너지 성능 평가방법 13
• 제 3 장 ERV 시스템 환기성능 평가 16
• 3.1 환기장치 가동 전/후 교실 CO2 농도 16
• 3.2 필터 노후화에 따른 풍량 성능저하 19
• 3.3 필터 교체 주기별 풍량 변화 21
• 3.4 필터 교체 전·후 교실 CO2 농도 23
• 3.5 재실인원 보정을 통한 교체 전·후 CO2 농도 비교 24
• 3.6 필터 교체 4개월 후 교실 CO2 농도 27
• 3.7 CFD 분석 28
• 3.8 CFD 분석결과 29
• 제 4 장 ERV 시스템 에너지성능평가 30
• 4.1 환기모드에 따른 EHP 에너지사용량 측정결과 30
• 4.2 EHP 에너지사용량 보정 32
• 4.3 EHP 에너지사용량 보정 결과 35
• 4.4 환기모드에 따른 EHP 에너지사용량 시뮬레이션 37
• 4.4.1 EHP 성능구현 회귀모델 38
• 4.5 시뮬레이션 결과 40
• 제 5 장 결 론 43
• 참 고 문 헌 46