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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 허정호
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 서울시립대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수13
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건물에너지 소비의 절감 필요성이 갈수록 높아지고 있는 전세계 경향에 맞추어 우리나라에서는 건물 에너지소비량 감축을 위해 다양한 정책을 실시하고 있다. 특정 조건의 건축물의 경우 일사조절장치를 설치하도록 하고 있으며, 다양한 건축 요소들이 개발 및 적용되고 있다. 외부차양장치는 직달일사가 실내에 유입되기 전 차단하여 냉방부하를 저감시키는 데 효과가 있다. 외부차양장치의 종류 중 외부 베네시안 블라인드(EVB)는 가변형 외부차양으로, 재실자의 기호 및 의도에 따라 쉽게 실내유입일사 및 자연광 유입 조절이 가능하다는 특성을 가지고 있다. 따라서 향후 건축 산업계에서 EVB의 보급이 확대될 것으로 전망되지만, 선행 연구를 살펴보면 EVB와 관련한 연구는 타 차양장치에 비해 미미한 실정이다. EVB의 적합한 제어 방식에 관한 연구조차 극히 일부 사례에 그치고 있으며, 이에 비추어 향후 EVB에 관한 연구가 필수적임을 확인할 수 있다.
본 연구에서는 블라인드 관련 연구에서 아직 시도되지 않은 EVB의 차폐율 제어 전략을 시뮬레이션을 통하여 제시하였다. 연구 결과의 객관성을 확보하기 위해 표본조사를 통해 제안된 업무시설 표준건물 모델을 대상으로 하였으며, EVB의 차폐율 제어 시 적용할 슬랫각도는 최적화 방법론을 이용하여 연간 최적 고정각도를 도출하였다. 또한 EVB 차폐율 제어를 위한 시뮬레이션 환경을 구축하고 연중 EVB 차폐율 제어 변화 시점을 파악하여 EVB 설치 시 이점을 확인하고자 하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
1) EVB 차폐율 변화에 따라 에너지요구량 차이를 확인함으로써 EVB 차폐율 제어의 필요성을 제시하였다. EVB 차폐율이 증가할수록 조명에너지요구량은 증가하였고 냉방에너지요구량은 감소하였다. 난방에너지요구량은 차이가 미미했다. 이상에서 시뮬레이션 timestep 별 EVB 차폐율 제어의 필요성을 확인하였다.
2) 연간 고정 EVB 차폐율을 적용할 경우, EVB 미설치 경우와 비교했을 때 차폐율 40%가 가장 에너지 절약적인 것으로 나타났다. 그러나 전체 에너지요구량 관점에서 보았을 때 차이가 미미하여 세부적인 제어가 필요함을 확인하였다.
3) EVB 차폐율 제어 시뮬레이션을 위해 EnergyPlus와 R이 BCVTB에서 연동되었다. EnergyPlus로는 0%~100%의 차폐율 에너지 모델이 사용되었고, R에서는 에너지요구량 절감과 실내 시환경 쾌적을 고려한 EVB 차폐율이 결정되도록 하는 코드가 작성되었다.
4) EVB 차폐율 제어 적용 시 연간 에너지요구량은 41.57 kWh/m2가 산출되었으며, 이는 EVB 미적용 시보다 5.27%, EVB가 항시 내려져 있을 때보다 3.80% 절감된 것으로 나타났다. 실내 기온은 동일한 시스템으로 인해 유사한 양상을 보였으며, 실내 시환경 불쾌적은 EVB 차폐율 제어 시 가장 적게 발생하였다.
본 연구에서는 블라인드 관련 연구에서 아직 시도되지 않은 EVB의 차폐율 제어 전략을 시뮬레이션을 통하여 제시하였다. 연구 결과의 객관성을 확보하기 위해 표본조사를 통해 제안된 업무시설 표준건물 모델을 대상으로 하였으며, EVB의 차폐율 제어 시 적용할 슬랫각도는 최적화 방법론을 이용하여 연간 최적 고정각도를 도출하였다. 또한 EVB 차폐율 제어를 위한 시뮬레이션 환경을 구축하고 연중 EVB 차폐율 제어 변화 시점을 파악하여 EVB 설치 시 이점을 확인하고자 하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.
1) EVB 차폐율 변화에 따라 에너지요구량 차이를 확인함으로써 EVB 차폐율 제어의 필요성을 제시하였다. EVB 차폐율이 증가할수록 조명에너지요구량은 증가하였고 냉방에너지요구량은 감소하였다. 난방에너지요구량은 차이가 미미했다. 이상에서 시뮬레이션 timestep 별 EVB 차폐율 제어의 필요성을 확인하였다.
2) 연간 고정 EVB 차폐율을 적용할 경우, EVB 미설치 경우와 비교했을 때 차폐율 40%가 가장 에너지 절약적인 것으로 나타났다. 그러나 전체 에너지요구량 관점에서 보았을 때 차이가 미미하여 세부적인 제어가 필요함을 확인하였다.
3) EVB 차폐율 제어 시뮬레이션을 위해 EnergyPlus와 R이 BCVTB에서 연동되었다. EnergyPlus로는 0%~100%의 차폐율 에너지 모델이 사용되었고, R에서는 에너지요구량 절감과 실내 시환경 쾌적을 고려한 EVB 차폐율이 결정되도록 하는 코드가 작성되었다.
4) EVB 차폐율 제어 적용 시 연간 에너지요구량은 41.57 kWh/m2가 산출되었으며, 이는 EVB 미적용 시보다 5.27%, EVB가 항시 내려져 있을 때보다 3.80% 절감된 것으로 나타났다. 실내 기온은 동일한 시스템으로 인해 유사한 양상을 보였으며, 실내 시환경 불쾌적은 EVB 차폐율 제어 시 가장 적게 발생하였다.
목차
1. 서 론 11.1 연구 배경 및 목적 11.2 연구 방법 82. 기존문헌 고찰 112.1 국내 문헌 112.2 국외 문헌 152.3 선행연구와의 차별성 193. 외부 베네시안 블라인드(EVB)의 제어 시뮬레이션 223.1 연구 대상 건물 223.1.1 대상 건물 모델의 선정 223.1.2 연구 대상 존 선정 273.2 대상 EVB의 사양 293.3 실내 시환경 기준 적용 303.3.1 실내 기준 조도 적용 303.3.2 실내 불쾌현휘 기준 적용 353.4 EVB 연간 최적 고정 슬랫각도 도출 383.4.1 최적화 설정 383.4.2 최적화 결과 393.5 EVB 차폐율 제어 413.5.1 EVB 부분 차폐 반영 모델 413.5.2 EVB 부분 차폐 파라메트릭 분석 423.6 EVB 차폐율 제어 시뮬레이션 443.6.1 EnergyPlus와 R의 데이터교환 443.6.2 EVB 차폐율 선정 로직 484. EVB 차폐율 제어 시뮬레이션 결과 및 분석 514.1 EVB 차폐율 제어 경향 514.2 에너지요구량 결과 554.3 실내 환경 결과 564.4 EVB 시뮬레이션 케이스 비교 분석 594.4.1 에너지요구량 비교 594.4.2 실내 환경 비교 635. 결론 및 향후 연구 685.1 결론 685.2 향후 연구 71참고문헌 721. 국내문헌 722. 국외문헌 75ABSTRACT 78
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