수직녹화벽을 적용한 공동주택의 공조에너지 연구 :A Study of Air-conditioning Energy in Apartment Houses with Green Walls

나효승

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자료유형: 학위논문

저자정보: 나효승 (서울과학기술대학교, 서울과학기술대학교 에너지환경대학원)

지도교수: 김영일

발행연도: 2014

저작권: 서울과학기술대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수7

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2014

수직녹화벽을 적용한 공동주택의 공조에너지 연구

나효승 에너지기계설비공학 2014.01 학위논문

2013

수직녹화벽을 적용한 공동주택의 공조부하 연구

나효승 , 김영일 , 정광섭 대한설비공학회 학술발표대회논문집 2013.11 학술대회자료

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본 연구는 벽면에 벽면녹화를 함으로써 건물의 냉방, 난방부하를 감소시킬 수 있는지를 비교?분석하여 벽면녹화의 효율을 확인하고자 한다.
연구 방법은 현장 실험을 실행하여 측정하는 방법과 시뮬레이션을 통한 분석을 실시하였다. 대상건물을 선정하여 벽면녹화 적용에 따른 대상건물의 실내 열환경에 대해 실험 및 분석하고, 대상건물의 데이터 수집을 통해 대상건물을 모델링하여 에너지해석 프로그램(TRNSYS)을 이용하여 벽면 녹화 적용 변수에 따른 에너지성능 평가를 하였다.
또한 벽면녹화를 공동주택의 건물에 적용하였을 때 냉난방 부하의 영향을 확인하고자 공동주택을 모델링하여 TRNSYS을 이용하여 여름철의 녹화벽을 적용한 경우와 적용하지 않은 경우, 겨울철의 녹화벽을 적용한 경우와 적용하지 않은 경우의 냉·난방 부하를 비교 분석 하였다.

1. 대상건물 실측을 통해 수집한 결과는 다음과 같다.
실내 28.23℃, 실외 8.83℃ 실험 조건에서 벽체 열유속은 비녹화벽은 11.67 W/m2, 녹화벽은 10.40 W/m2로 녹화 적용 벽이 12.2% 열유속이 감소되는 것을 알 수 있다. 비녹화 벽체의 실내외 벽체표면의 온도차는 11.52℃, 녹화 벽체의 실내외 벽체표면의 온도차는 13.21 ℃ 임을 확인하였다.

2. 벽면녹화 적용에 따른 동특성 시뮬레이션 대상 건물은 서울에 위치한 공동주택으로 선정하였으며 여름철 시뮬레이션 기간은 5월 ~ 9월, 겨울철 시뮬레이션 기간은 11월 ~ 3월로 설정하여 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션 대상건물의 연면적은 1835.96m2 은 대상세대의 면적은 89.1m2 로 모델링하여 시뮬레이션 하였다.

3. 여름철 비녹화벽의 냉방부하는 1층 5,287 kWh, 2층 6,264 kWh, 3층 6,398 kWh, 4층 6,586 kWh, 5층 6,386 kWh, 6층 6,146 kWh, 7층 7,160 kWh으로 나타났으며 녹화벽의 냉방부하는 1층 5,285 kWh, 2층 6,267 kWh, 3층 6,401 kWh, 4층 6,588 kWh, 5층 6,389 kWh, 6층 6,151 kWh, 7층 7,155 kWh으로 확인하였다.

4. 겨울철 비녹화벽의 난방부하는 1층 8,680 kWh, 2층 8,221 kWh, 3층 8,215 kWh, 4층 7,458 kWh, 5층 8,112 kWh, 6층 8,211 kWh, 7층 11,230 kWh으로 나타났으며 겨울철 녹화벽의 난방부하는 1층 8,456 kWh, 2층 8,006 kWh, 3층 8,000 kWh, 4층 7,259 kWh, 5층 7,896 kWh, 6층이 7,998 kWh, 7층11,000 kWh으로 확인하였다.

5. 동특성 시뮬레이션을 통한 여름철 비녹화 건물에 비해 녹화한 건물의 부하량 차이는 0.03% 로 확인하였으며 겨울철 비녹화 건물에 비해 녹화한 건물의 부하 차이는 2.44% 난방부하가 감소됨을 확인 할 수 있었다.

The present study aims at finding out the efficiency of green walls by comparing and analyzing how much green walls can reduce the heating load and cooling load of the buildings. The study methods were used both by surveying through experimenting on the spots and by analyzing the data through simulation. The target buildings were selected and their indoor thermal environments were experimented and analyzed by applying the green walls. With the target buildings as a model through the collected data of the target buildings, energy efficiency was evaluated according to the green walls application variables, using the energy analysis program TRNSYS.

Moreover, in order to find out how the apartment houses were affected by the application of green walls in terms of heating load and cooling load , apartment houses were used as a model and heating load and cooling load were compared and analyzed in the both cases of the application and non-application in the summer and in the winter.

1. The results collected by surveying the target buildings are as follows: under the experiment condition with indoor temperature 28.23℃ and outdoor temperature 8.83℃, the wall heat flux of the target buildings with non-green walls was 11.67 W/m2 while that of the target buildings with green walls was 10.40 W/m2, indicating that the green walls application reduced the wall heat flux by 12.2%. It was revealed that the temperature difference between the indoor and outdoor temperatures in the buildings with non-green walls was 11.52℃, while the difference was 13.21℃ in the wall temperature of the buildings with green walls.

2. The apartment houses located in Seoul were chosen as target buildings with dynamic characteristics according to the application of green walls. The simulation period of summer was set from May to September while that of winter was set from November to March. The total floor areas of simulated target buildings were 1835.96 m2 while that of target household was 89.1 m2 as a model.

3. It was revealed that the cooling load of the buildings with the non-green walls in the summer were 5,287 kWh on the first floor, 6,264 kWh on the second floor, 6,398 kWh on the third floor, 6,586 kWh on the fourth floor, 6,386 kWh on the fifth floor, 6,146 kWh on the sixth floor, and 7,160 kWh on the seventh floor.

4. It was revealed that the heating load of the buildings with the non-green walls in the winter were 8,680 kWh on the first floor, 8,221 kWh on the second floor, 8,215 kWh on the third floor, 7,458 kWh on the fourth floor, 8,112 kWh on the fifth floor, 8,211 kWh on the sixth floor, and 11,230 kWh on the seventh floor. It was shown that the heating load of the buildings with the green walls in the winter were 8,456 kWh on the first floor, 8,006 kWh on the second floor, 8,000 kWh on the third floor, 7,259 kWh on the fourth floor, 7,896 kWh on the fifth floor, 7,998 kWh on the sixth floor, and 11,000 kWh on the seventh floor.

5. It was found out by using dynamic simulation that the cooling load difference of the buildings with green walls in the summer was reduced by 0.03%, compared to that of the buildings with non-green walls. It was also examined by using dynamic simulation that the heating load of the buildings with green walls in the wintertime was reduced by 2.44%, compared to that of the buildings with non-green walls.

#수직녹화벽

요 약 Ⅰ
표 목 차 Ⅲ
그림목차 Ⅴ
I. 서 론 1
1. 연구의 배경 및 목적 1
2. 연구의 내용 및 방법 2
3. 연구의 구성 4
4. 벽면녹화 국·내외 사례 5
II. 녹화 기법의 이론적 고찰 8
1. 녹화 기법 8
1) 녹화 기법의 개요 8
2) 녹화 기법의 효과 8
2. 벽면 녹화 10
1) 벽면 녹화의 개요 10
2) 벽면 녹화의 효과 14
3) 벽면 녹화의 종류 17
3. 이론적 계산 25
1) 벽체를 통한 정상상태 열전도 25
2) 열관류율 26
3) 열전달률 27
III. 벽면녹화기법 적용 대상의 열 환경 실측 및 분석 28
1. 실측 대상 학교거물의 개요 28
1) 실험 대상 건물 28
2. 측정개요 및 측정기기 28
1) 녹화벽 설치 작업 28
2) 실험 기구 29
3. 실측결과 및 분석 33
1) 열관류율 계산 33
2) 수직 녹화판의 저항값 34
IV. 공동주택건물에서의 벽면녹화기법 적용에 따른 에너지 성능 분석 37
1. 에너지해석프로그램(TRNSYS) 37
2. 시뮬레이션 모델링 37
3. 시뮬레이션 조건 및 변수 40
4. 시뮬레이션 결과 및 분석 45
1) 여름철 비녹화벽과 녹화벽의 냉방부하 비교 45
2) 여름철 월별 냉방부하 비교 46
3) 여름철 층별 냉방부하 비교 46
4) 겨울철 비녹화벽과 녹화벽의 난방부하 비교 46
5) 겨울철 월별 난방부하 비교 48
6) 겨울철 층별 난방부하 비교 49
7) 여름철 겨울철 부하절감율 비교 49
5. 소 결 51
V. 결 론 52
참고문헌 53
영문초록(Abstract) 54
감사의 글 56

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