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냉방코일의 오염 발생에 따른 열교환 유용도 및 시스템 에너지 사용량 평가
진산,장승민,박병용,조진균,도성록 대한건축학회 2023 대한건축학회논문집 Vol.39 No.5
A heating surface of a coil is exposed to various environments contaminated by various materials such as dust, scaling, and others over time. Thisphenomenon that contaminants attach and accumulate little by little on the heating surface of the coil is called fouling. Fouling involves contaminantsof the inner and outer surfaces of the coil by adhering particulates and sediments. Fouling generates a thermal resistance layer on the coil, this layerdecreases the heat exchange effectiveness of the coil. Eventually, this phenomenon leads to a reduction in performance and increases the energy usageof the HVAC system. Therefore, this study evaluated the heat exchange effectiveness and HVAC system energy usage to analyze the effect of thefouling on the HVAC system. To achieve this, a building energy simulation was conducted by assuming a situation in which fouling occurred. Asa results, the heat exchange effectiveness decreased over time. The inner surface fouling had a greater effect on the decrease in effectiveness andthe increase in energy usage than the outer surface fouling. 코일의 전열면은 다양한 물질(e.g. 먼지, 스케일링 등)에 의해 오염되는 환경에 노출되어 있다. 전열면에 오염이 발생하는 현상을 파울링이라고 한다. 파울링은 코일의 전열면 외부 및 내부에 열저항층을 생성하며, 이 열저항층은 코일의 열교환 유용도를 저하시킨다. 파울링에 관한 유지 관리가 주기적으로 수행되지 않을 경우, 시간이 지남에 따라 HVAC 시스템의 성능은 감소하며 에너지 사용량은 증가하게 된다. 따라서 본 연구는 냉방코일에 발생한 파울링이 열교환 유용도와 HVAC 시스템 에너지 사용량에 미치는 영향을 평가하였다. 이를 위해 본 연구는 건물 에너지 시뮬레이션 툴인 EnergyPlus를 이용하여 냉방코일에 파울링이 발생한 상황을 가정하여 시뮬레이션을 수행하였다. 평가 결과, 파울링 발생 심각도가 증가함에 따라 열교환 유용도는 점차 감소하였다. 그리고 코일 내부의 파울링은 외부의 파울링 대비 열교환 유용도 및 에너지 사용량 변화에 미치는 영향이 큰 것으로 판단된다.
공조시스템 용량과 재가동 시작 시간 설정에 따른 실내 열환경 및 에너지 사용량 평가
진산,이찬욱,도성록 대한설비공학회 2023 설비공학 논문집 Vol.35 No.3
An office heating system is intermittently operated according to general occupancy patterns. When the heating system is not operated, the heating load accumulates in the indoor space, causing a decrease in the indoor air temperature. Because of this phenomenon, recovery times are required when the heating system is restarted and are affected by the heating system capacity and restart time. An excessive capacity causes an increase in the recovery time and an insufficient capacity causes an increase in the installation cost. Also, if the heating system restart time is set late, it may cause a worsening of the indoor thermal environment. Conversely, if the restart time is set early, it may cause unnecessary energy usage, therefore, determining the optimal capacity and restart time is important. This study aims to evaluate the recovery time and energy usage according to various heating system capacities and restart times. To achieve this, an energy simulation was implemented using EnergyPlus by varying the heating system capacity and restart time. As a result, the recovery time varied between 46-379 min and the daily energy consumption varied between 636.0-879.7 kWh with various heating system capacities. The recovery time varied between 53-118 min and the daily energy consumption varied between 675.4-869.8 kWh with various heating system restart times.
공급 냉수온도 센서 결함이 냉방시스템에 미치는 영향 평가
진산,김동수,도성록 대한건축학회 2023 대한건축학회논문집 Vol.39 No.8
A cooling system at a building operates to maintain indoor temperature and humidity to meet a certain thermal comfort level for occupants. The temperature sensor for the supply chilled water is a vital component for the proper operation of the cooling system. A malfunctioningtemperature sensor, leading to discrepancies between actual and measured temperature values, can result in degraded cooling systemperformance and an increase in cooling energy consumption. If the sensor fault is continued, in addition, indoor thermal environment cannotbe properly maintained. Therefore, there is a need to evaluate influences of the faulty sensor during operation of the cooling system. Thisstudy conducted energy and thermal analysis using the EnergyPlus simulation program by varying sensor fault offsets which represents afaulty sensor. Based on the simulation results, this study concluded that negative offsets adversely affected indoor thermal comfort, whilepositive offsets increased cooling energy consumption. 건물 내 냉방시스템은 실내온도 및 습도 유지를 통해 쾌적한 실내 열환경을 조성하기 위해 가동된다. 냉방시스템이 최적의 상태 하에 가동되기 위해서는 냉동기 출구측 냉수온도(공급 냉수온도)의 정확한 측정이 요구된다. 그러나 공급 냉수온도 센서는 노후화 및 환경적인 요인으로 인해 종종 결함이 발생한다. 공급 냉수온도 센서에 결함이 발생할 경우, 이는 냉방시스템의 성능 감소 및 에너지 사용량 증가를 야기한다. 더 나아가 냉방시스템이 지속적으로 공급 냉수온도 센서 결함 하에 운용될 경우, 실내 열환경에 부정적인 영향을 미친다. 따라서 공급 냉수온도 센서의 결함이 냉방시스템에 미치는 영향에 대한 평가가 필요하다. 본 연구는 EnergyPlus 시뮬레이션 툴을 이용하여 센서에 발생하는 결함의 심각도(즉, Offset)에 따른 열환경 및 에너지 사용량을 분석하였다. 시뮬레이션 결과에 기반한 분석 결과, 음의 값을 가지는 Offset은 실내 열환경에 부정적인 영향을 미치며, 양의 값을 가지는 Offset은 에너지 사용량 증대의 문제를 야기하였다.