유효드래프트온도 기반 온열 쾌적범위 제어 적용에 따른 실내 열쾌적성 및 에너지 사용량 평가 (Evaluation on Indoor Thermal Comfort Level and Energy Consumption by Implementing Thermal Comfort Control Method with Effective Draft Temperature)

서지정보

· 발행기관 : 대한설비공학회
· 수록지 정보 : 설비공학 논문집 / 36권 / 9호 / 454 ~ 465페이지
· 저자명 : 진산, 윤홍익, 도성록

초록

본 연구의 목적은 시뮬레이션 환경에서 EDT 기반 온열 쾌적범위 제어 기술의 실내 열쾌적성 개선 및 에너지 사용량 절감 효과를 평가하는 것이다. 이를 달성하기 위해 건물 에너지 시뮬레이션 툴인 EnergyPlus의 EMS를 이용하여 온열 쾌적범위 제어 알고리즘을 시뮬레이션 모델에 적용하였고, 기존 건구온도 기반 제어와 제안된 온열 쾌적범위 제어의 시뮬레이션 결과를 비교하였다. 본 연구의 주요 결과는 다음과 같다.
(1) 건구온도 기반 제어와 온열 쾌적범위 제어의 실내 열쾌적성 비교 결과, 온열 쾌적범위 제어를 적용함에 따라 공조시스템 가동 시간 내 실내온도 분포 범위는 건구온도 기반 제어 대비 확대되었다. 또한 온열 쾌적범위 제어는 기류 속도를 고려하여 실내 온열 쾌적성이 개선됨에 따라 냉방기에 97.2%, 난방기에 95.5%의 재실 기간 동안 쾌적한 상태를 유지하였다. 공조시스템에 온열 쾌적범위 제어를 적용함에 따라 건구온도 기반 제어 대비 실내 열쾌적성이 향상되었다.
(2) 건구온도 기반 제어와 온열 쾌적범위 제어의 에너지 사용량 비교 결과, 온열 쾌적범위 제어를 적용함에 따라 냉방기는 송풍모드로 인해 실내기 팬 에너지 사용량이 증가하였고, 압축기와 실외기 팬 에너지 사용량은 감소하였다. 이에 따라 온열 쾌적범위 제어의 냉방기 전체 에너지 사용량은 건구온도 기반 제어 대비 10.7% 감소하였다. 또한 난방기는 실내기 팬, 압축기, 그리고 실외기 팬 에너지 사용량이 건구온도 기반 제어 대비 감소하였으며, 이에 난방기 전체 에너지 사용량은 21.2% 감소하였다. 냉·난방기 에너지 사용량 절감은 부분부하율에 따른 가동 시간 분포가 변화함에 따라 온열 쾌적범위 제어가 적용된 공조시스템의 비가동 시간 증가에서 기인하였다. 공조시스템에 온열 쾌적범위 제어를 적용하여 건구온도 기반 제어 대비 에너지 사용량이 절감되었다.
본 연구 결과는 EDT 기반 온열 쾌적범위 제어를 공조시스템에 적용함에 따라 전통적인 건구온도 기반 제어 대비 실내 열쾌적성 개선 및 에너지 사용량 절감의 가능성을 시사한다. 그러나 본 연구는 시뮬레이션 환경에서 수행되었기 때문에 시뮬레이션 결과와 실제 공조시스템에 적용한 결과를 비교하여 제어의 실제 적용 가능성에 대한 검증이 요구된다.

영어초록

A dry bulb temperature-based HVAC control method has been traditionally used; however, the method is limited to considering the variables (e.g., humidity, air flow, mean radiant temperature, and others) that affect indoor thermal comfort. This feature may result in an uncomfortable indoor thermal environment and increase energy consumption. Thus, a thermal comfort control method based on effective draft temperature (EDT) was developed to improve these shortcomings. This study aimed to evaluate the impact of the EDT-based thermal comfort control method on indoor thermal comfort and energy consumption by developing a whole-building energy simulation model to implement the thermal comfort control method. The simulated results of indoor thermal comfort and energy consumption were analyzed by comparing the EDT-based control method to a dry bulb temperature-based one. The comparison showed that the indoor thermal environment operated with the EDT-based control method maintained a better comfort level (increased from 35.0% to 97.2% for cooling and from 87.6% to 95.5% for heating). In addition, the energy consumption decreased by 10.7% for cooling and 21.2% for heating compared to the dry bulb temperature-based control method. Therefore, operating an HVAC system using the EDT-based control method is expected to improve the indoor thermal comfort level and save energy consumption.

참고자료

· 없음