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건축물 단위 면적당 냉난방 열량 기준 연구Ⅰ(공동주택)[2017-01]

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[2017-01] 건축물 단위 면적당 냉난방 열량 기준 연구Ⅰ공동주택 180122.pdf [2017-01] 건축물 단위 면적당 냉난방 열량 기준 연구Ⅰ공동주택 180122.pdf

1)과제구분
• 기본과제(연구기간: 2017.01.01. – 2017.12.31.)

2) 연구의 필요성
• 2015년 파리기후변화협약 이후, 국내에서도 에너지 절감에 대한 다각적인 노력이 이루어지고 있는데, 건축물 에너지 절감을 위해 고효율 시스템 및 장비, 신재생 에너지 등을 적용하는 것 이외에도 장비용량 적정하게 설계하여 에너지를 절감할 수 있음.

• 일반 건축물은 부하 계산 프로그램을 통해서 장비용량을 산정하고 있으나, 공동주택의 경우 단위면적당 냉난방 부하 기준을 활용하는 경우가 많음.

• 대표적인 단위면적당 부하 기준인 지역난방공사 열사용기준은 2012년 11월, KSC 9306:2011 일반 주택 및 사무실의 냉방 난방 간이 계산 방법은 1999년 10월 개정 이후 그대로 사용 중으로 최근 강화된 외피단열기준을 반영하지 못한 기준들로 판단됨.

• 따라서 변화하는 건축성능 기준에 맞는 단위면적당 냉난방 열량 기준이 필요함.

3) 연구의 목적

• 최근 건축성능 기준 및 지역별 특성 등을 고려한 공동주택의 단위면적당 냉난방 부하기준 제시.

4) 연구의 내용

• 국내 단위면적당 부하 기준 검토

 - 지역난방공사의 열사용기준의 경우, 주택의 종류, 바닥면적, 지역으로 분류하여 기준 제시.
 - KS C 9306:2011은 주택의 종류, 바닥면적, 차폐계수, 창면적률, 재실인원, 기기발열, 외기량, 주택의 향, 주택의 위치로 분류하여 기준 제시.​

• 국내 바닥면적당 부하 기준 선행연구

 - 바닥면적당 부하기준에 관련된 14편의 논문을 분석하여 정리한 결과, 공동주택의 지역, 위치, 층별 세대수, 창면적비, 방위 등의 요소들에 따라서 부하가 변하는 것으로 나타났음.

• 냉난방부하 기초요소 도출

 - ①지역별 건축물 부위의 외피단열조건, ②설계 외기 온・습도 기준, ③실내 온・습도 기준, ④대상 공동주택의 크기, ⑤거실의 방위 ⑥공동주택의 위치, ⑦환기횟수, ⑧실내열취득, ⑨재실스케줄, ⑩기타 조건를 기초요소로 선정.​

• 공동주택 부하 시뮬레이션

 - 동적 열부하 시뮬레이션 프로그램인 Energyplus Designbuilder를 활용해 기초요소 대안별로 분석함.

• 공동주택 부하 시뮬레이션 결과

 -외피단열/외부온습도 난방 시뮬레이션 결과, A지역은 57.1 W/㎡,  B지역은 51.9 W/㎡, C지역은 41.3 W/㎡이고, 냉방 시뮬레이션에서 A지역은 63.5 W/㎡,  B지역은 65.4 W/㎡, C지역은 69.1 W/㎡으로 남쪽으로 내려갈수록 난방부하는 감소하고 냉방부하는 증가함.
 -공동주택 크기별 난방 시뮬레이션 결과, 소형 공동주택은 68.6 W/㎡,  중형 공동주택은 57.1 W/㎡, 대형 공동주택은 56.4 W/㎡, 냉방 시뮬레이션 결과에서 소형 공동주택은 63.6 W/㎡,  중형 공동주택은 63.5 W/㎡, 대형 공동주택은 62.5 W/㎡으로 공동주택 크기가 커질수록 단위면적당 부하는 감소함.
 -방위별 난방 시뮬레이션에서는 난방 피크부하가 밤 시간대에 발생하여 방위별 난방부하의 차이는 없었으며, 냉방 시뮬레이션에서는 냉방부하가 서향이 가장 크고, 북향이 가장 작은 것으로 나타남.
 -공동주택 위치별 난방 시뮬레이션 결과, 가장 냉난방부하가 크게 산출된 곳은 최상층 측면세대이며, 가장 난방부하가 낮게 산출된 곳은 최하층 중앙세대인 것으로 나타남.
 -국내 기준과 비교한 결과, 한국지역난방공사 기준은 시뮬레이션 결과와 비슷하거나 다소 컸고,  KSC 9306 기준은 시뮬레이션 결과 대비 평균 43%로 장비용량아 과다 설계될 수 있어, 기준에 대한 보완이 필요한 것으로 나타남.



• 공동주택 단위면적당 난방부하 기준 개선안

 -대상 공동주택의 조건에 따라서 지역 및 규모별 난방부하 기준을 선택하고, 위치별 가중치를 곱하여 단위면적당 난방부하를 산정함. ​


• 공동주택 단위면적당 냉방부하 기준 개선안

 -대상 공동주택의 조건에 따라서 지역 및 규모별 냉방부하 기준을 선택하고, 위치별 가중치와 방위별 가중치를 곱하여 단위면적당 냉방부하를 산정함.


 

5) 기대효과 및 한계점

• 최근 강화된 건축성능 기준 및 기초요소별 특성 등을 고려한 단위면적당 냉난방 부하 기준 개선안을 제시하여 공동주택 및 지역열원 장비용량 및 난방배관 설계 시 에너지 절약적 설계 및 검토 자료로 활용 가능.

• 실제 시공되는 공동주택의 도면을 활용하여 난방부하를 산정해 정확도를 높였으나, 규모별 시뮬레이션 케이스가 많지 않아서 추후에 시뮬레이션 케이스들을 추가로 실행하여 기준을 일반화하고 신뢰성을 향상시킬 필요가 있음.




 


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