공기청정모드를 가지는 환기시스템의 주거건물 실내외 미세먼지 및 실내 CO2 농도를 고려한 제어전략 (Control Strategy of Ventilation System with Air Filtration Mode Considering Indoor and Outdoor Air Quality in Residential Buildings)

서지정보

· 발행기관 : 대한설비공학회
· 수록지 정보 : 설비공학 논문집 / 31권 / 12호 / 568 ~ 575페이지
· 저자명 : 최연희, 송두삼

초록

본 연구에서는 실내외 공기질(미세먼지, 이산화탄소)을 고려한 공기청정모드를 구비한 환기시스템의 제어알고리즘을 제안하였으며, 시스템 가동에 따른 실내공기질 개선 정도 및 에너지사용량을 시뮬레이션을 통해 분석하였다.
(1) 외부 미세먼지 조건이 매우 나쁨 조건(62.75 µg/m3)에서 환기를 통해 일정량을 지속적으로 외부공기를 도입하는 경우(Case 1), 실내 이산화탄소 농도 저하에는 효과적이지만, 외부 미세먼지가 실내로 유입되어 환기시스템 가동에 따라 실내 미세먼지농도가 오히려 증가하는 결과를 보였다.
(2) 일정 풍량으로 연속적으로 환기(Case 1), 여기에 공기청정기를 연속적으로 가동하는 경우(Case 2) 대비 CO2 농도에 따라 Demand control 하는 제어모드(Case 3)에서는 도입 외기량이 상대적으로 저하된 조건임에도 불구하고, 일평균 실내 미세먼지 농도가 허용치를 넘는 날의 빈도가 약 88.9%로 나타났다.
(3) 본 연구에서 제안하는 Case 3의 조건에 추가하여 외부 미세먼지농도에 따라 외기도입량을 조절하는 제어알고리즘(Case 4)을 적용하였을 경우, 일평균 실내 미세먼지 농도를 상시 보통 수준(35 µg/m3 이하)으로 유지하며, 에너지 사용량 또한 Case 1 대비 약 49%가량 절감할 수 있는 것으로 나타났다.
(4) 본 연구는 다양한 실내외 조건에 따른 환기시스템 제어알고리즘의 적용에 따른 각 검토케이스별 실내 공기질 거동 및 에너지 소비량을 검토하기 위한 목적으로 외부 미세먼지 농도를 매우 나쁨 조건으로 고정하여 분석을 하였으나, 추후 연구로 외부 미세먼지의 실시간 변동치를 적용하여 연간에 걸쳐 검토를 실시할 계획이다. 또한 적용대상을 주거공간 외에 실내 CO2 발생수준이 높은 학교건물에 대해서도 검토할 예정이다.

영어초록

Ventilation is the most effective approach to providing acceptable indoor air quality and increasing the work performance. Under a specific circumstance, outdoor air is clean. However, if the outdoor PM concentration is high, indoor PM concentration can be increased with the operation of a ventilation system. Thus, additional control strategy of the ventilation system is necessary when outdoor PM concentration is high. In this paper, the control strategy to secure indoor air quality and energy saving in residential building ventilation is discussed. The ventilation system with an air filtering mode is suggested and the effects of the control strategy of air cleaning mode are analyzed by simulation on indoor air quality and energy efficiency. It is available to meet CO2 concentration and PM concentration below the standard with the operation of the ventilation system applied suggested control strategy (Case 4). Also the heating energy consumption of Case 4 was reduced 49% compared to Case 1 which operates the ventilation system all time with a constant flow rate (0.5 ACH). Because the suggested control strategy (Case 4) operates at a lower ventilation fan flow rate when outdoor PM concentration is high, it can lead to lower operation frequency of the air-cleaning mode.

참고자료

· 없음