건물의 열에너지 해석의 필요성

    국내의 에너지소비의 90%가 수입에 의존하고 있으며 이 중에서 건물부문이 차지하는 비율이 1/4을 차지
    ->
시뮬레이션을 통한 효율적인 에너지 관리가 절대적으로 필요

건물의 열에너지 해석의 활용범위

    

해석기법

분류

HVAC 포함여부

주목적

동적열부하 계산

비포함 혹은 이상적인 냉난방기기

건물의 에너지 소모량 파악

동적 열에너지 해석

장비에 따른 에너지 소모량파악
경제성분석
HVAC 제어계통의 적절성

동적열부하계산

    응답계수(response factor)와 가중치 계수를 기초
   
 종래의 부하계산 방법은 실내외의 조건을 정상상태로 가정하여 건물에서의 열이동을 계산하는 방식
   
 건물구조체의 축열 영향까지 고려하여 비정상상태로 부하계산
   
 동적열부하계산 프로그램에 사용되는 입력자료
     
- 외기조건(건구온도, 절대습도, 직달일사량, 천공일사량, 구름량, 풍향, 풍속 등)
     
- 실내조건(재실자수 , 조명기구의 점등율 등)
     - 벽체의 구성재로
     
- 건물방위
     - 환기횟수, 차폐계수 등

주요 해석 프로그램

    DOE-2: 응답계수법, 가중계수법을 이용
   
ESP-r: CFD와 결합된 강력한 기능 보유
   
TRNSYS: ASHARE의 전달함수법을 적용
   
EnergyPlus
    - 미 국방성의 지원을 받아 일리노이대학에서 개발
    
- DOE-2와 BLAST(수치해석방식)의 장점을 취함

TRNSYS

    본 연구실의 주력 해석도구
   
태양열시스템 설계를 위해 개발
   
ASHARE의 전달함수법에 기초하여 현재 건물 열에너지의 종합적인 해석과 평가가 가능한 수준
   
모듈형식의 구조를 취하고 있어 확장성과 호환성이 뛰어남
   
구성요소
    - type56: 다중구역의 상호작용에 대한 원활한 해석
    - type16: 여러가지 관계식을 사용하여 일사량 보간

시뮬레이션을 구현하는 Simulation Studio

 

부하제어방식

    Energy rate control
    - 설비 및 제어특성과 무관하게 건물자체의 열부하
결정
    - 건물의 열성능을 비교하는 데 적합

    Temperature level control
    - 건물에 설비 영향을 포함
    
- 실제 냉난방기기에서 공급 혹은 제거할 수 있는 열량이 직접적으로 반영
    - 실제 상황의 열부하 및 운전모사

건물 및 공조조건을 입력하는 TRNbuild

 

시스템 멀티에어컨과 타 시스템의 성능비교·평가

    시스템 멀티에어컨의 모델링
    -. 대상공간을 설정하고, 모델링에 필요한 데이터 측정 (실내온·습도, 방위별 벽체온도 등)
    
-. 대상공간의 단순화 및 건물 조건 입력 (Prebid 사용)


<대상공간의 단순화>

    -. 시스템 멀티에어컨의 제원과 대상공간의 조건을 이용한 시스템 멀티에어컨의 운전모사 및 분석 (IISiBat 사용)
    -. IISiBat의 주요 구성요소
         Type 42 (Conditioning Equipment)
         Type 56 (Multi-zone Building)

    시스템 멀티에어컨과 비교하게 될 타 시스템
    -. 개별 냉·난방 방식인 패키지 에어컨과 보일러
    
-. 중앙 공조방식인 흡수식냉·온수기

환기를 고려한 냉방부하 실증실험 및 계산

    경희대 공학관 6층을 실험대상으로 선정하여, 현재 예비실험을 통해 문제점을 파악하고 있으며, 준비과정을 거쳐 8월 초부       터 실험을 수행할 예정임.

    실험은 "시스템 멀티에어컨과 타 시스템의 성능비교·평가"와 같이 시뮬레이션에 필요한 데이터를 측정하고, Prebid와       IISiBat을 이용하여 실제 에어컨의 운전을 모사.

참고자료

    TRNSYS 프로그램
    건물의 동적 열에너지 해석 및 LCC분석
    TRNSYS 프로그램에서 기상데이터의 구성과 특성
    TRNSYS에 의한 열에너지시뮬레이션