건물에너지해석

   동적 에너지 시뮬레이션을 통해 건물에서 소요되는 에너지양을 정확히 예측하고, 필요한 경우 설비에따른 성능평가를
    
수행한 후 최적의 대안을 제시함

   건물의 열에너지해석의 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

 

   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 비교하는데 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

 

냉방부하 저감을 위한 반응형 스마트스킨 성능평가 시뮬레이션

   자연환경 변화에 적극적으로 반응하여 실내환경을 최적으로 유지하게 도와주는 건물의 외피 시스템
   전계(Electric Field)의 인가 유무에 따라 태양 빛의 투과율을 자유롭게 조절 가능하게 하는 SPD
    
(Suspended Particles Display)와 결합
  
SPD : SHGC(Solar Heat Gain Coefficient)을 0 ~ 1 사이에서 조절
   스마트스킨을 적용한 건물의 냉·난방 부하 증감율 분석에 대한 연구


<SPD 가변투과 유리 원리>

열회수환기장치 결로현상 실험

   열회수환기장치에 사용되는 현열교환기 또는 전열교환기를 적용하여 결로현상이 발생하는 조건과 데이터를 확인하고,
    
이 데이터를 기반으로 결로현상을 방지할 수 있는 최적의 대안을 제시

  
결로 현상
   
- 습공기가 차가운 벽이나 천장, 바닥 등에 닿으면 공기 중에 함유된 수분이 응축되어 그 표면에 이슬이 맺히는 현상
   
- 공기와 접한 물체의 온도가 그 공기의 노점온도보다 낮을 때 일어나며, 온도가 0°C 이하가 되면 결로 또는 결빙 현상 발생

   열회수환기장치
   
- 현열과 잠열을 동시에 교환하는 열교환기, 즉 엔탈피 교환장치
   
- 공기 대 공기의 열교환기
   
- 공조시스템에서 배기와 도입되는 외기와의 전열교환으로 공조기는 물론 보일러나 냉동기의 용량을 줄일 수 있고,
   
연료비를 절약할 수 있는 에너지 절약기기로 공기방식의 중앙공조 시스템이나 공장 등에서 환기에서의 에너지 회수
   
방식으로 많이 사용
   
- 종류: 회전형/판형(고정형)

<회전형>

<판형>

참고자료

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