복사 냉방 시스템이 적용 된 사무용 건물의 건축적 특성에 따른 Energy Consumption Ratio 산정

Abstract

복사 시스템은 대류 시스템에 비하여 에너지 효율을 향상 시킬 수 있는 많은 잠재력을 가지고 있는 시스템으로서, 건물에서의 에너지 소비량 저감의 문제를 근본적으로 해결하기 위한 하나의 대안이 될 수 있다. 복사 냉방 시스템의 경우 현재 초기 투자비, 시공성 등 대부분의 측면에서 대류 냉방 시스템에 비하여 불리하다. 복사 냉방 시스템의 운전 에너지 소비량 저감 측면에서의 장점을 최대로 취할 수 있을 경우 그 적용 사례가 더욱 증가할 수 있을 것이며, 이를 통해 복사 냉방 시스템의 적용을 위한 장애 요인의 해소가 가능할 것이다. 복사 냉방 시스템의 운전 에너지 소비량 저감 측면에서의 장점을 최대로 취하기 위해서는 시스템의 계획 단계에서부터 시스템을 적용하고자 하는 공간의 건축적 특성에 따라 달라지는 기간 부하의 변화량을 산정하고, 이를 바탕으로 시스템을 적용하여야 한다.<br/> 이를 위해 본 연구에서는 복사 냉방 시스템의 적용에 따른 운전 에너지 소비량 저감 측면에서의 장점을 최대화 할 수 있도록 대류 냉방 시스템과 복사 냉방 시스템이 적용 된 실의 기간 부하의 변화량 (ECR) 에 영향을 주는 주요한 영향 인자를 도출하고 복사 냉방 패널이 적용 된 실의 ECR을 산정할 수 있는 간략 산정 모델을 개발하여 건축 설계 및 시스템 선정 단계에서 활용될 수 있도록 하였다.<br/> 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.<br/> (1) ECR 변화량 분석 결과 동일한 공간을 CRP, RFRP를 이용해 각각 냉방 할 경우 기간 부하는 CAV를 이용해 냉방을 수행하는 경우에 비해 최대 28 % 감소하거나 21 % 증가할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서 복사 냉방 시스템의 적용은 그 적용으로 인해 기존 대류 시스템보다 기간 부하를 저감시킬 수 있는 공간에 적용하거나, 적용 시 기간 부하를 증가 시킬 수 있는 건축적 요인들을 제거하여 운전 에너지 저감을 최대로 취할 수 있도록 하여야 한다.<br/> (2) 환기율, 실내 발열 부하의 복사 성분 비율, SFR이 공통적으로 ECR에 대해 높은 영향도를 가지는 것으로 나타났다. ECR_RFRP의 경우에는 위의 3가지 인자 이외에 WWR이 높은 영향도를 가지는 것으로 나타났다. 환기율의 경우 그 값이 클수록, 실내 발열 부하의 복사 성분 비율, SFR, WWR의 경우 그 값이 작을수록 ECR이 더욱 작아져 복사 냉방 시스템의 적용에 의해 기대할 수 있는 기간 부하의 저감 효과가 크다. 환기량이 큰 공간의 경우 복사 냉방 시스템의 적용성이 매우 우수할 것으로 예상된다. 또한 건물의 외피를 면하고 있지 않은 내주부가 SFR, WWR이 작은 공간에 해당하므로, 복사 냉방 시스템은 건물의 외주부 보다는 내주부에 적용하는 것이 기간 부하의 저감 측면에서 유리하며, 이를 통해 운전 에너지 저감을 최대로 할 수 있다.<br/> (3) 건물의 기간 부하에 영향을 미치는 인자와 각 인자들 간의 상호 작용의 효과가 ECR에 미치는 영향을 쉽고 정확하게 파악하여 건축 설계 및 시스템 선정 단계에서 활용할 수 있도록 ECR의 간략 산정 모델을 개발하고 이를 검증하였다. 개발 된 간략 산정 모델은 ECR의 값 -0.110–0.086의 범위 내로 오차를 가지는 것으로 나타났으며, 92.3 % 이상의 경우에 ECR 오차 범위 -0.05–0.05로서 신뢰할 만한 정확성을 가진다.