오피스 건물에서 구체축열시스템과 외기전담공조시스템 통합 구성에 따른 냉방에너지 성능 평가

Abstract

본 연구에서 국내 기후조건을 고려하여 일반 오피스 건물을 대상으로 구체축열시스템과 공조시스템을 통합 적용에 따른 에너지 시뮬레이션을 진행하였다. 구체축열시스템은 국내의 고온다습한 하절기 기후조건에서 냉방운전시 잠열부하로 인한 표면 결로 문제가 야기될 수 있다. 이에 기존의 구체축열시스템 적용사례 및 국내 건축물 설계기준을 고려하여 일반 오피스건물을 대상으로 건물 모델링을 구성하였고 이를 대상으로 구체축열시스템과 공조시스템의 통합운전인 구체축열 통합시스템을 구성하였다. 구체축열시스템과 변풍량시스템의 통합운전과 구체축열시스템과 외기전담공조시스템의 통합운전을 비교하여 실내온열환경 및 결로발생여부를 평가하였다. 구체축열시스템과 외기전담공조시스템의 통합운전 시, 급격한 냉방부하 변화에는 다소 느리게 반응하여 일별 실내온열환경의 변화가 있지만 적정범위 내로 유지할 수 있기 때문에 에너지 효율적인 냉방운전이 가능한 것을 파악하였다. 이를 바탕으로 구체축열시스템과 변풍량시스템의 통합운전과 구체축열시스템과 외기전담공조시스템의 통합운전의 냉방에너지 성능을 비교하였다. 냉방기간 동안의 총 냉방에너지소비량을 비교하였을 때, 구체축열시스템과 외기전담공조시스템의 통합운전시 24% 더 작은 것으로 나타났으므로 국내 기후조건에서 구체축열시스템과 외기전담공조시스템의 통합운전이 에너지절약적인 냉방시스템으로 활용될 수 있다. 또한 야간시간의 운전을 통한 에너지소비량이 전체 냉방에너지 소비량의 34%를 차지하고 있으며 심야전력 활용 시 최저요금의 비용이 산정되므로 이로 인한 에너지비용 절약 가능성이 있다. 또한 외기전담공조시스템 구성에 따른 냉방에너지 성능을 평가를 통해 외기전담공조시스템 유닛 내 제습기가 추가된 유닛을 적용할 경우 펌프, 냉동기에서 냉방에너지를 절감할 수 있다는 것을 파악하였다. 그러나 총 냉방에너지 절감률이 미미하고 유닛 내 구성의 추가로 인한 에너지 소비량이 증가할 가능성이 더 크기 때문에 가장 일반적인 외기전담공조시스템 유닛을 활용하는 것이 적절하다.;To evaluate the cooling energy performance about integrating Thermally Activated Building System(TABS) and Dedicated Outdoor Air system(DOAS), this study is about cooling energy performance about general office building considering the Korea, Seoul summer weather. TABS can cause surface condensation problems due to latent heat load in cooling operation in hot and humid weather conditions. Therefore, the building modeling for general office buildings was constructed considering the existing examples of TABS and domestic standards of domestic buildings, and the thermally activated integration system, which is an integrated operation of TABS and the air conditioning system, was constructed. The integrated operation of TABS and the variable air volume system (VAV) and the integrated operation of TABS and DOAS were compared to evaluate the indoor thermal environment and condensation occurrence. In the integrated operation of TABS with DOAS, it was found that the energy-efficient cooling operation can be performed because the indoor thermal environment is changed to the appropriate range due to a slight slow response to the sudden change in the cooling load. On the basis of this, the cooling energy performance of the integrated operation of TABS with VAV and the integrated operation of TABS with DOAS were compared. When the total cooling energy consumption during the cooling period is compared, it is found that the integrated operation of TABS with DOAS is 24% more energy-efficient than integrated operation of TABS with VAV. In addition, energy consumption through night-time operation accounts for 34% of the total cooling energy consumption, and energy cost can be saved because the lowest cost is calculated when the midnight power is accounted. By evaluating the cooling energy performance according to the configuration of DOAS unit, it was understood that the cooling energy can be reduced in the pump and the chiller when the dehumidifier added in DOAS unit is applied. However, it is appropriate to apply the most general DOAS unit because the total cooling energy saving rate is low and the energy consumption due to the addition of the configuration inside the unit is more likely to increase.