EN 14240에 따른 천장 복사 패널 시스템의 열성능 평가를 위한 실험체 구축 및 제어

Abstract

국문 초록

천장 복사 패널의 방냉량 평가는 천장 복사 패널 방냉 성능을 수치화하기 위한 과정이다. 천장 복사 패널의 방냉량 평가는 인위적으로 발생한 열을 패널의 열성능에 의해서만 제거하는 과정을 통해서 수행된다. 이때에 제거된 열량이 천장 복사 패널의 방냉량이 되는 것이다. 인위적으로 발생한 열을 천장복사 패널의 방냉에 의해서만 제거하려면, 그 이외의 영향인자를 모두 제거시켜 야한다. 이 외부의 영향을 제거시켜주는 공간이 실험체가 된다. 특히, 외풍, 침기, 일사, 강수의 차단을 위해서 실험체의 구축은 필요하다. 구축된 실험체는 외부의 외기온의 영향을 받게 하지 않아야 한다. 이를 위해서 구축된 실험체의 실온과 외부의 외기온을 같게 해주는 제어의 과정이 필요하다. 실험체의 실온과 외기온을 같게 해주는 실온제어 및 표면온도가 제어가 필요한 이유는 외부 영향을 배제시키기 위함이다. 위의 천장 복사 패널의 방냉량 평가를 하는 대표적인 기준이 EN 14240이다. 이 기준에서는 방냉량 평가를 위해서 다루고 있는 부분과 다루고 있지 않는 부분이 있다. EN 14240에 제시된 기준만으로는 방냉량 평가를 하기에 한계가 있으므로, 추가적으로 방냉량 평가를 위해서 필요한 연구를 진행하였다.

본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.

(1) EN 14240에서 다루고 있는 물리적 구성은 실험체의 치수 등에 국한되어 있다. 따라서 본 연구에서는 EN14240에서 다루고 있지 않은 열원 및 분배시스템의 구성 방법을 제시하였다. 열원 시스템에서는 열교환기를 사용하여 면적의 제약을 최소화한 점과 분배 시스템에서는 각 벽면별로 제어가 가능하게 모세유관을 개별 벽마다 설치한 구성 특징을 가지고 있다. 이 구성 방법은 평가를 위한 한가지 예로서, 동일한 실험을 재현할 때에 비교 가능한 참고자료가 되리라 판단된다.

(2) EN 14240에서 다루고 있는 방냉량 평가를 위한 열평형과 정상상태 조건은 경계조건에 한정되어있다. 정상상태 조건의 실온, 유량, 표면온도, 수온의 값만 제시되어 있고, 이 값을 어떻게 제어하는지에 대한 방법론은 없다. 따라서 본 연구에서는 EN14240에서 다루고 있지 않은 수조 공급수온도 초기값 설정 및 제어 방법론을 벽과 모듈로 구분해서 해석하였다. 해석한 벽과 모듈의 방법론을 실제 실험에 적용해서 계산시 얻은 값과 실제 실험값과의 비교를 통한 검증을 거쳤다. 실제 실험 구현 시에 초기값 설정 값을 바탕으로 가장 최단시간 내에 열평형과 정상상태에 도달할 수 있는 방법을 제시하였다.

(3) EN 14240에서 다루고 있는 열성능 평가 방법의 구현은 성능 곡선 도출에 한정되어 있다. EN14240에서 다루고 있지 않은 실험 평가시의 열성능 구현 방법을 제시하였다. 특히, 실외기를 활용해서 외기온을 실내 기온과 동일하게 맞춘점과 정상상태 도달을 위해서 냉동기가 항상 가동되게 설정해야 하는 점이 구현 시에 필요한 세부적인 방법이었다. 이 방법을 통해서 도출된 특성방정식의 상수 값은 11.80 지수 값은 0.81이다. 특성 방정식의 방냉량 값은 실온과 입수온도 및 출수온도의 차가 8 ℃일 때, 62.23W/m2 이었다. 본 연구에서는 단순하게 성능곡선 도출에 한정된 EN 14240 기준을 벗어나, 실제 실험 구현 시에 활용할 수 있는 방법을 제시하였다.

Radiant ceiling panel evaluates radiant ceiling panel performance. Radiant ceiling panel removes unnatural heat only by itself. Removal quantity means radiant ceiling panel thermal output. If unnatural heat removes by radiant ceiling panel, other factor must be exclude. So, we need a test booth. Especially, outdoor air, infiltration, sunlight, precipitation was blocked by test booth. Test booth did not influence by outdoor air. So, we need to equilibrium between room temperature and outdoor air. And then, control needs by above reason. Surface temperature control blocked thermal output in order to equal between outdoor and inner-space. EN 14240 is reprehensive criteria of thermal output. EN 14240 was analyzed by mentioned part and unmentioned part. Additionally, we processed thermal output evaluation.

The results of this research are summarized as follows.

(1) EN 14240 physical composition is limited to test booth dimension. We present heat source and distribution system composition. Specifically, we suggests heat source system using by heat exchanger. It bring about area reduction. Also, we indicates distribution system using by capillary tube. It leads to efficient control. If someone verify same experiment, it is very useful appendix material.

(2) EN 14240 heat equibrium and steady state condition is limited by boundary condition. So, we present initial value and control method. Especially, we support the idea module and wall control. Module and wall control aims at surface temperature control. Also, we compare calculation value to experiment value. This control method reduces the satisfaction time of steady state condition

(3) EN 14240 thermal output evaluation is limited by performance curve. We present experimental know-how during experiment. We present characteristic constant 11.80 and exponent 0.81. Also, we present thermal output value 62.23W/m2 at gap between room temperature and average between inlet temperature and outlet temperature. Above all, we controls outdoor air using air conditioner. During the experiment, chiller always runs for stabilization of inlet-outlet difference. It utilizes useful methods when someone realize same experiment.