커튼월의 설치 및 단열 방식에 따른 열관류율 및 공조부하 연구 (A Study of Overall Heat Transfer Coefficient and HVAC Load according to Installation and Thermal Insulation Methods of Curtain Walls)

서지정보

· 발행기관 : 대한설비공학회
· 수록지 정보 : 설비공학 논문집 / 32권 / 10호 / 465 ~ 472페이지
· 저자명 : 박종준, 김의원, 김영일

초록

커튼월 시스템은 외부 미관, 조망성, 시공성이 양호하여 최근 현대 건물에서는 외피로 널리 사용되고 있지만 열 해석시 커튼월 프레임에 대한 영향을 고려하지 않아 냉난방부하가 정확하게 계산되지 않고 있다. 본 연구에서는 현재 널리 사용되는 4개의 커튼월 방식에 대하여 상용 프로그램인 THERM, WINDOW, TRNSYS를 활용하여 각각의 열관류율과 연간 단위면적당 냉난방부하를 산출하여 열적 성능을 비교․분석하였다.
(1) 커튼월 프레임 비율은 비젼 및 스팬드럴의 모듈 규격, Vent 유무에 의해 달라지지만 본 연구에서의 각 커튼월 타입의 입면 분석에 의하면 구조적 특성상 Capture 시스템이 4-Side 시스템에 비하여 프레임 비율이 약 2% 많은 것으로 나타났다.
(2) 동특성 시뮬레이션 결과, 여름철 평균 냉방부하는 C_U 시스템에서 8월에 44.72 W/m2로 가장 적었다. 가장 낮은 C_U 시스템 대비 C_S 시스템의 냉방부하가 2.0% 증가하였다. 또한 겨울철 평균 난방부하는 C_S 시스템에서 1월에 21.03 W/m2로 가장 적었다. 가장 적은 난방부하를 보인 C_S 시스템 대비 C_U 시스템의 난방부하가 2.2% 증가하였다.
(3) 동특성 시뮬레이션 분석을 통하여 Stick 시스템이 Unitized 시스템에 비하여 단열성능이 더 낮게 적용됨에 따라 냉방부하가 보다 높은 것으로 나탔지만 상대적으로 난방부하에는 유리한 것으로 나타났다. 결과를 통하여 커튼월 프레임 단면이 복잡한 Unitized 시스템이 구조체 부분을 통하여 열손실이 더 많은 것으로 분석되었다.
(4) 국내에서는 냉난방 부하를 산출하는데 있어서 RTS 기법을 많이 이용하나 보다 정확한 냉난방 부하를 산출하는데 있어서 외장 시스템이 전체 커튼월 시스템으로 적용되는 건물의 경우 프레임의 영향이 상당부분 공조부하에 영향을 줄 수 있으므로 THERM, WINDOW, TRNSYS를 통한 동특성 분석을 진행하는 것이 유리한 것으로 나타났다.
커튼월 시스템은 구성 및 디자인에 따라 열전달 특성이 달라지므로 설계단계에서 정확한 동특성 냉난방부하 시뮬레이션을 구현하여 열적 성능을 분석하는 것이 커튼월 시스템을 적용한 건물의 실내 열환경 쾌적성 확보와 최적화된 냉난방 설비 시스템 설계를 위하여 필수적인 절차라고 사료된다. 또한 본 연구에서는 커튼월 방식에 따른 공조부하를 확인하는데 일부 제한적인 부분으로 시뮬레이션이 진행되었지만 추후 연구에서는 커튼월의 기밀성 및 공조부하와 관련된 변수를 반영하여 보다 정밀한 시뮬레이션을 진행하고자 한다.

영어초록

The curtain wall system has become a popular trend for modern building envelopes mainly because of its aesthetic feature. However, low thermal performance and difficulty in exchanging indoor and outdoor air for ventilation are two major factors that need improvement. Generally, influence of a curtain wall frame is not considered when calculating the cooling and heating loads of buildings, which results in inaccurate HVAC load calculations. In this study, the effect of the shape and installation methods of a curtain wall system on cooling and heating loads was analyzed for four types of widely used curtain wall system, which are Capture unitized, 4-side unitized, Capture stick, and 4-side stick curtain wall systems. Heat transfer analysis with THERM and WINDOW showed that the Stick curtain system has better thermal performance than the Unitized curtain system. Performing dynamic simulation with TRNSYS program, averages of the cooling and heating loads were calculated for four curtain wall types. The average cooling load per unit area was lowest at 44.72 W/㎡ with the Capture unitized system in August and the average heating load per unit area was lowest at 21.03 W/㎡ with the Capture stick system in January.

참고자료

· 없음