급배기 교번식 축열회수 환기시스템의 열교환효율 및 열회수효율 평가방법 (Heat Exchange Efficiency and Recovery Efficiency Evaluation Method of Bidirectional Heat Recovery Ventilation System)

서지정보

· 발행기관 : 대한설비공학회
· 수록지 정보 : 설비공학 논문집 / 37권 / 7호 / 351 ~ 361페이지
· 저자명 : 박소우, 송두삼

초록

본 연구는 급배기 교번식 축열회수 환기시스템의 시간변동적 운전 특성과 열전달 메커니즘을 정량적으로 평가하기 위한 새로운 산정 방법을 제안하고, 실험적으로 검증하였다. 기존 열교환효율은 급기 온도 기반의 외기부하 감소 효과를 정량화하는 거시적 지표로, 축열소자의 직접적 기여도 반영에 한계가 있었다. 이에 본 연구에서는 누적 외기부하를 바탕으로 시간에 따라 변동하는 풍량과 온도를 반영한 열교환효율과, 축열소자의 입․출구 데이터를 통해 저장․방출 열량을 비교하는 열회수효율을 함께 도입하였다.
2019년 동절기 실내 난방 조건에서 수행된 실험 결과, 열교환효율은 약 50.0%, 열회수효율은 62.72%로 나타났으며, 이는 각 지표의 평가 범위와 적용 대상의 차이를 반영한다. 특히 본 연구의 열교환효율 산정 방식은 과도구간의 열교환 기여도까지 정량적으로 반영할 수 있어, 기존 정적 평가 방식의 한계를 보완하는 동적 지표로서의 유효성을 지닌다.
나아가 열회수효율은 축열소자의 성능을 정밀하게 반영하는 실무적 지표로, 주기 설정, 용량 산정, 성능 열화 진단 등에 활용 가능하다. 동일 조건 반복 실험과 시계열 누적 기반 열량 계산을 통해 데이터의 안정성과 재현성도 확보하였다.
결론적으로, 본 연구는 교번 운전 구조의 환기시스템 특성을 반영한 열교환효율과 열회수효율의 평가 지표 체계를 제시함으로써, 기존 열교환 효율 평가의 한계를 보완하고, 축열소자 성능을 포함한 환기시스템의 종합적 열전달 성능을 보다 정밀하게 분석할 수 있는 방법론을 마련하였다. 이는 교번식 환기시스템의 설계, 성능 검토, 최적 운전 전략 수립에 있어 실질적인 평가 기준으로 활용될 수 있을 것이다.

영어초록

This study proposes a new evaluation method for assessing the performance of a bidirectional heat recovery ventilation system equipped with a thermal storage element. The method reflects the system’s time-dependent operating characteristics and heat exchange behavior. The existing KS B 6879 standard, based on a steady-state dual-duct system and temperature-based calculation, is unsuitable for single-duct, alternating systems where supply and exhaust occur sequentially. To address this, a cycle-based heat exchange efficiency calculation method is introduced, using time-varying airflow and temperature data based on accumulated outdoor air load. Additionally, a heat recovery efficiency metric is defined to evaluate the thermal performance of the storage element by quantifying the net sensible heat stored and released, excluding duct heat exchange. Experimental results showed that the heat exchange efficiency was approximately 50%, and the heat recovery efficiency of the storage element was 62.72%. It was also observed that airflow delay and extended cycle intervals led to a gradual decline in performance. The proposed dual-index evaluation framework offers a more accurate assessment of such systems and provides a foundation for design, comparison, and optimization of various ventilation solutions.

참고자료

· 없음