기술ㆍ연재


기상 관측소용 HVAC 시스템 프로젝트

월간 에너지관리
2019-02-07

폴란드 바르샤바 공대팀 

Dagmara Cwiek, Tomasz kolsicki, Karolina Kowal, Bartlomiej Tokarzewski

 

본 프로젝트에서는 칠레의 디에고 라미레스 제도(lslas Diego Ramirez)의 정부 신축 단층 기상관측 및 주거용건물 난방, 환기, 공기조화 장치 설계 개념을 제안했다. 이 개념은 미국난방냉동공조학회(American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers)가 조직한 2017 학생디자인공모(Student Design Competition)에 참가하기 위해 고안된 것이다. 모든 설계 개념은 ASHRAE 표준 중에서도 특히 90.1, 62.1, 55.1에 의거했다. 이 논문을 통해 50년 수명주기를 기준으로 한 수명주기 비용 분석을 포함한 다층분석을 토대로 최고의 설계안을 선택하는 과정을 보여주고자 한다. 우리가 고려한 디자인 개념은 다음과 같은 주요 설계 목적을 다루어야 한다: 낮은 수명주기비용, 낮은 환경 영향, 쾌적함과 위생, 창의적으로 높은 성능을 내는 친환경설계, 건축학적 공동상승 효과. 연구 범위에는 해당 건물의 난방(실내 난방과 가정용 온수 데우기 포함), 환기, 공기조화 장치 설계까지 포함했다.

 

 

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기상 관측소 건물 3차원 모형

 

 

바르샤바 공대팀은 지난해 열린 2017 학생디자인공모 HVAC 시스템 선택 부문에서 1등상을 받았다. 이 공모전은 미국난방냉동공조학회가 매년 개최하는 대회로, 이 경연대회에서 폴란드 팀이 수상한 것은 창설 이래 처음이다. 팀원은 Dagmara ĆWIEK, Karolina Kowal, Tomasz Kolsicki, Bartlomiej Tokarzewski의 네 학생으로 구성되었으며, 올해 1월 시카고에서 열린 ASHRAE 겨울대회에서 시상식을 개최한 바 있다. 


이 학생들은 남미 칠레 디에고 라미레스 제도 기상 관측소 건물용 난방, 환기, 공기조화 장치를 설계했다. 팀에서 선택한 방식은 50년 기준 저 수명주기비용, 낮은 환경 영향, 쾌적함과 건강, 창의적이며 높은 성능의 친환경 설계, 건축물과의 공동 상승효과 같은 요소를 기준으로 한 다범주 분석을 통해 세 가지 방안 중에서 한 가지를선택하는 방식이다. 프로젝트는 미국표준 중 특히 90.1, 62.1, 55-1을 준수하고 있다. 건물 외피의 속성에 위배되지 않도록 해야 한다는 대회 규정이 있기 때문에 상하수 공급은 연구 범위에 포함되지 않았다.


연구 범위에 들어간 건물은 정부 기상관측 및 주거용 신축 단층 건물이다. 실제 디에고 라미레스 제도는 사람은 거주하고 있고 어떤 기반시설도 없긴 하지만 이 건물에는 직원 8인용 거주 공간, 사무실, 작은 주차장이 붙은 대형 자동차 서비스 공간이 있다. 모든 팀이 상하수도 시설과 천연가스, 전력망이 구축되어 있다고 가정했다.

 

컴퓨터 모형제작 

우리는 건축정보 모형제작 철학에 따라 건물의 모수 통계모형을 제작했다. 모형에는 정밀 에너지 분석 계산 과 구동에 사용했던 건물 외피에 대해 고려한 정보를 넣었다. 이를 위해 학생들은 Integrated Environmental Solutions Virtual Environment(IES VE, 통합 환경솔 루션 가상 환경)소프트웨어를 사용했다.이 소프트웨어 로 연중 모든 시스템의 행동을 시간 별로 동적으로 분석할 수 있었다. 일부 계산은 마이크로소프트 엑셀 프로그램을 직접 다루기도 했다.


기준 시스템 

기준 시스템은 일반적으로 이용되는 다른 모든 기본 옵션과 비교하는 것으로 보았다. 이런 접근방식을 적용하려면 설계자가 동일한 설계조건에서 모든 시스템을 분석해야 한다. 기준 시스템은 ASHRAE 90.1 표준에 의거하여 기후대 유형과 건물 크기를 고려해 선택했다. 


선택한 시스템에는 화석연료 용해로를 쓰는 지붕형 패키지 공기조화기(Packaged Rooftop Air-Conditioner)가 포함되었다. 이 장치는 가열 기술을 사용하는 중앙 열기 난방장치로 건물의 난방 수요를 충당한다. 일정 풍량방식 시스템이 건물 안의 모든 구역으로 따뜻한 공기를 전달한다. 또한 이 시스템은 천연가스 가열로에 의존하며 가정용 온수는 가스 저장 온수기에서 생산한다.

 

중략....