건물 사용 시나리오에 따른 냉난방 부하 민감도 분석의 불확실성 (Uncertainty in Sensitivity Analysis of Architectural Design Variables for Heating and Cooling Loads Depending on Usage Scenarios)

서지정보

· 발행기관 : 대한건축학회
· 수록지 정보 : 대한건축학회논문집 / 37권 / 11호 / 247 ~ 253페이지
· 저자명 : 유영서, 이동혁, 박철수

초록

본 연구에서는 건물 사용 시나리오 가정에 따른 불확실성을 고려한 건물 에너지 설계변수의 민감도 분석 프로세스를 제시한다. 5개 설계변수 (외벽 및 창호 열관류율, 창호 SHGC, 창면적비, 조명밀도)를 민감도 분석 변수로 고려하며, 불확실성 영향인자로써 5개 사용 시나리오 (재실밀도, 기기밀도, 침기율, 냉방 및 난방 설정온도)를 선정하였다. 민감도 분석 수단으로 전역 민감도 분석 방법 중의 하나인 Sobol 방법을 사용하였으며, 건물 사용 시나리오의 샘플링은 몬테카를로 시뮬레이션 방법 중의 하나인 LHS (Latin Hypercube sampling) 방법을 적용하였다. 분석 결과로써, 건물 사용 시나리오 가정에 따라 민감도 지표 (sensitivity index) 및 민감도 순위 (sensitivity rank)가 달라질 수 있음을 보이고, 이를 통해 건물 설계과정에서 객관적인 의사결정을 수립하기 위해서는 민감도 분석 방법 도입과 민감도 분석의 불확실성 정량화가 병행되어야 함을 결과로 제시한다.

영어초록

It has been widely acknowledged that rational decision making at architectural design stage is important for energy efficient building design. In other words, the relationship between building energy use and design variables must be carefully analyzed. For this purpose, the global sensitivity analysis (GSA) can be a useful tool because GSA quantifies the unit change of a model’s output against the unit change of the individual model input for the entire input space. With the use of GSA, the influence of each design variable can be quantified in terms of sensitivity index. However, such sensitivity index can be dependent on crude assumptions for building usage scenarios, e.g. occupant density, equipment density, infiltration rate, etc. In general, these parameters are set as deterministic values based on simulationist’s subjective judgment, and it can be inferred that this subjective assmptions could cause uncertainty in sensitivity analysis. With this in mind, the authors propose a sensitivity analysis process for building energy design variables considering the uncertainty of building use scenarios. For this purpose, Sobol sensitivity analysis was performed on five design variables (wall U-value, fenestration SHGC, lighting power density, window U-value, window-wall ratio) according to assumptions of five building usage scenarios (occupant density, equipment density, infiltration rate, cooling and heating set-point temperatures). As a result, it is found that uncertainty in the sensitivity of design variables is significant and the sensitivity ranking of the design variables can vary. This indicates that in order to reach rational decision making, careful attention must be paid to selection of uncertain building usage scenarios, and stochastic sensitivity analysis must be employed.

참고자료

· 없음