급·배기 일체형 디퓨저의 개발에 대한 연구 :A study on the development of combined diffuser of supply & exhaust

임석영

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자료유형: 학위논문

저자정보: 임석영 (홍익대학교, 홍익대학교 대학원)

지도교수: 장현재

발행연도: 2016

저작권: 홍익대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2016

급·배기 일체형 디퓨저의 개발에 대한 연구

임석영 건축공학과 건축 환경·설비 전공 2016.01 학위논문

2014

급·배기 일체형 디퓨져의 공기분배 특성에 대한 실험 연구

임석영 , 장현재 대한건축학회 학술발표대회 논문집 2014.10 학술대회자료

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국내에서는 2000년대 초반 새집증후군 등의 실내공기질 문제가 대두됨에 따라서 2006년 ‘건축물의 설비 기준 등에 관한 규칙‘에서는 100세대 이상의 공동주택은 환기설비를 이용하여 실내를 시간당 0.7회(2013년 0.5회 개정)이상 지속적으로 환기가 가능하도록 규정하였다.
대부분의 공동주택에서는 기계환기설비 또는 자연환기설비를 이용하여 실내를 환기하지만, 각 환기설비가 갖는 소음 및 에너지 사용량 증가 등의 문제점으로 인해서 가동률이 저조한 실정이다. 선행 연구에서는 기계환기설비와 자연환기설비가 갖는 문제점을 해결하기 위해서 폐열회수가 가능한 자연환기설비를 개발 하였으며, 본 연구에서는 폐열회수형 자연환기설비의 구성 요소 중, 급·배기 일체형 디퓨저에 대한 연구를 진행하였다.
본 연구를 통해 개발한 급·배기 일체형 디퓨저의 개발과 성능분석을 위하여, 기존 아네모스탯형 디퓨저와 기존 특허품인 ‘일체형 급·배기 공급장치를 갖는 공기조화시스템(특허 등록번호 : 10-0905296)’의 급·배기 일체형 장치를 선정하여 각 디퓨저 사이의 특성에 대해서 CFD시뮬레이션을 통해 비교·분석하였다.
성능 평가는 설비기술협회 ‘SPS-KARSE B 0008-170:2004’와 ‘ASHRAE-standard 113(2009)’의 기준을 따라 ‘ADPI(Air diffusion performance index)’를 이용한 평가를 진행하였으며, 환기효율의 지표로서 공기령 분포를 이용하여 그 특성을 검토하였다. 또한, 성능분석의 결과를 바탕으로, 개발 급·배기 일체형 디퓨저의 설치위치에 따른 부하제거 효율의 차이점을 분석하였다.
시뮬레이션을 통한 검토 결과, 개발 급·배기 일체형 디퓨저와 아네모스탯형 디퓨저, 기존의 급·배기 일체형 장치는 서로 매우 다른 특성을 나타내었다.
또한, 개발 급·배기 일체형 디퓨저의 에너지 효율은 실내를 동일한 온도로 유지하기 위한 급기 온도가 디퓨저의 설치위치에 따라서 큰 차이를 나타낸 것을 통해서 확인할 수 있었다. 이를 바탕으로, ADPI, 환기효율 및 에너지 효율에 대한 관점에서 각각의 가장 효과적인 급·배기 일체형 디퓨저의 위치를 선정하였다.
따라서, 향후에는 본 연구의 에너지 효율에 관해서 추가적인 CFD시뮬레이션과 실험을 진행함으로써, 최종적으로 개발 급·배기 일체형 디퓨저에 대한 에너지 효율을 평가하고자 한다.

As the concern about the IAQ(Indoor air quality) has been increased nationally in 20th, regulation following ‘The law of building for facility’ has been established to hold the air flow rate to 0.7ACH(revised 0.5ACH in th year of 2013).
The mechanical ventilation system is generally used in apartment building. However, problem of mechanical ventilation system such as noise and increasing energy cost caused the dcrease of using the mechanical ventilation system. In preceding research, the natural ventilation system with heat recovery system had been developed for solve the problem occurred in mechanical ventilation system. On the study, development about the combined diffuser of supply and exhaaust has proceeded in connection with the analysis of diffuser’s characteristic.
The combined diffuser of supply and exhaust developed by this study has compared with anemostat type diffuser and existing combined equipment of supply and exhaust about characteristic by using CFD-simulation.
The evaluation of performance has progressed as the standard of ‘SPS-KARSE B 0008-170:2004’ and ‘ASHRAE-standard 113(2009) by using the ADPI(Air performance index) evaluating the indoor thermal comfort. By using the ’age of air’, also, do the evaluation of ventilation effectiveness. On the basis of these results, the effectiveness of the removal capacity of indoor cooling and heating load have evaluated.
In the result of CFD-simulation, the characteristic of each diffuser show that have difference of air flow, temperature, ADPI and age of air distribution largely.
Also, supply temperature has been showed that have different largely to maintain the indoor average temperature consistently as location of diffuser’s installation. Thus, the considering about installated location of diffuser is needed to effective energy save.
On the study, the result about energy effectiveness is evaluated only by using CFD-simulation, thus, by progressing the energy simulation, want to evaluate the energy effectiveness about development combined diffuser of supply and exhaust finally.

제 1장 서론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 선행 연구 4
제 2장 연구의 진행 방법 6
2.1 CFD 시뮬레이션 6
2.1.1 CFD 이론 6
1) 연속 방정식 6
2) Navier-stokes 방정식 12
3) 대류열전달계수 19
2.2 CFD 시뮬레이션의 타당성 검토 23
2.2.1 디퓨저의 기류분포에 대한 실험 23
1) 실험 개요 23
2) 가시화실험 24
3) 풍속측정실험 26
2.2.2 디퓨저의 기류분포에 대한 CFD 시뮬레이션 28
1) CFD 시뮬레이션 개요 28
2) CFD 시뮬레이션 해석영역 경계조건 28
3) CFD 시뮬레이션 결과 29
2.2.3 결과 비교 30
2.3 디퓨저의 성능 분석 방법 32
2.3.1 ADPI(Air diffusion performance index)-cooling mode 32
2.3.2 PMV & PPD (Predicted mean vote & Predicted percentage of dissatisfied) 34
2.3.3 ADPI-heating mode 42
2.3.4 공기령 44
제 3장 급·배기 일체형 디퓨저의 성능 분석 47
3.1 적용 디퓨저 개요 47
3.1.1 적용 디퓨저 특성 분석 47
3.1.2 디퓨저 크기 및 취출각도 49
3.2 디퓨저의 성능에 대한 시뮬레이션 개요 50
3.2.1 시뮬레이션개요 50
3.2.2 해석영역 및 경계조건 50
3.3 결과 53
3.3.1 아네모스탯형 디퓨저 53
3.3.2 기존 급·배기 일체형 장치 57
1) 측면급기/중앙배기 57
2) 중앙급기/측면배기 62
3.3.3 개발 급·배기 일체형 디퓨저 65
3.3.4 ADPI 분포 70
3.3.5 개발 급·배기 일체형 디퓨저의 최적 사양분석 72
1) ADPI에 대한 최적화 방안 75
2) 환기효율에 대한 최적화 방안 76
3) 에너지 효율에 대한 최적화방안 77
제 4장 결론 및 금후의 연구 계획 84
참고문헌 88

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