패시브하우스 오버히팅 분석 방법론

허연숙 한국건축친환경설비학회 2021 건축환경설비 Vol.15 No.2

칭화대학교 건축환경공학과 초청 방문기

허연숙(Yeonsook Heo) 대한토목학회 2020 대한토목학회지 Vol.68 No.1

겨울철 난방에너지 절감을 위한 이중외피형 태양열 집열시스템 설계 조건별 성능 분석

방수연,윤나리,허연숙 대한설비공학회 2023 설비공학 논문집 Vol.35 No.5

Double-skin facade (DSF) consists of two or more layers between which air flows. DSF can be used as a passive system by harnessing natural ventilation and preheating effect for heating, cooling, and ventilation. It can also be used with an active system either by simply alternating the passive mode with the existing active systems. Based on the capability of a DSF in providing preheated air by solar heat gains, this paper proposes a DSF-inspired solar heating system (hereinafter, the double-skin solar heating system) for integration into a building’s active system. This system warms up the air inside the DSF cavity and delivers the preheated air into an air-handling unit (AHU). We examined the architectural and material parameters of the system and analyzed the energy performance to quantify the benefit of such a system. For parametric analysis, a case study of a medium-sized office building was set up where the double-skin solar heating system was installed, and the geometry and thermal properties of the system were investigated. The parametric analysis demonstrated that the width of the double-skin solar heating system is the most influencing factor.

실내발열량 및 환기량과 동적이중외피의 패시브 운영 전략의 관계성

윤나리(Nari Yoon),허연숙(Yeonsook Heo) 대한설비공학회 2022 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2022 No.6

본 연구는 외기 조건에 따라 동적운영을 가능케 한 이중외피를 소개하고 실내발열량, 특히 재실자수 및 오피스장비에 의한 발열량 및 재실자수에 따른 환기량과 운영전략의 관계에 대해 연구한다. 또한, 대상 이중외피는 자연환기모드 및 예열환기모드를 제공하는데, 연간 운영에 있어서 상기 두 가지의 패시브 모드를 적기에 활용하기 위하여 운영의 기준이 되는 여러 값의 외기온도(이하 외기기준온도)를 테스트하고 이에 따른 건물의 실내환경을 분석한다. 연구 방법으로는 기존의 유효성검사를 시행한 건물에너지시뮬레이션 모델을 이용하였고, 각 모드 내 실내불쾌시간을 이용하여 성능을 분석한다. 실내불쾌시간은 공기조화시스템의 로드와 관련이 깊으므로 운영전략에 따른 건축물에너지절감을 유추해 볼 수 있다.

이중외피 겨울철 환기 및 난방성능 고도화를 위한 설계 방안

윤나리(Yoon, Nari),허연숙(Heo, Yeonsook) 대한건축학회 2021 대한건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.41 No.1

This study proposes a new compartment of double-skin facade (DSF) systems that potentially improves its pre-heating performance. The key strategy of the new compartment is to increase the cavity height to obtain higher solar heat gains in the cavity and increase the air temperature entering the building. In order to explore relevant design and operational parameters, we designed a multi-story, passive DSF system for an office building. EnergyPlus, a whole-building simulation tool, was used for building energy simulation coupled with the airflow-network model. Our results showed that the increased cavity heights led to the greater airflow and pre-heating effect. However, the consequent indoor air temperature depended on the dynamics between the ventilation and the pre-heating effect.

실내발열량 및 환기량과 동적이중외피의 패시브 운영 전략의 관계성

윤나리(Nari Yoon),허연숙(Yeonsook Heo) 대한설비공학회 2022 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2022 No.6

본 연구는 외기 조건에 따라 동적운영을 가능케 한 이중외피를 소개하고 실내발열량, 특히 재실자수 및 오피스장비에 의한 발열량 및 재실자수에 따른 환기량과 운영전략의 관계에 대해 연구한다. 또한, 대상 이중외피는 자연환기모드 및 예열환기모드를 제공하는데, 연간 운영에 있어서 상기 두 가지의 패시브 모드를 적기에 활용하기 위하여 운영의 기준이 되는 여러 값의 외기온도(이하 외기기준온도)를 테스트하고 이에 따른 건물의 실내환경을 분석한다. 연구 방법으로는 기존의 유효성검사를 시행한 건물에너지시뮬레이션 모델을 이용하였고, 각 모드 내 실내불쾌시간을 이용하여 성능을 분석한다. 실내불쾌시간은 공기조화시스템의 로드와 관련이 깊으므로 운영전략에 따른 건축물에너지절감을 유추해 볼 수 있다.

이중외피 시스템 고도화를 통한 겨울철 패시브 환기 및 패시브 난방 설계 방안

윤나리(Yoon, Nari),허연숙(Heo, Yeonsook) 대한건축학회 2021 대한건축학회논문집 Vol.37 No.11

Double-skin facade (DSF) systems offer various opportunities for ventilation and heating. This study developed a multi-story, passive DSF system for an office building with single-sided ventilation to exploit passive ventialtion and heating in winter. The key design strategies used for the passive DSF include comparmentalization of cavities, increasedcavity height for the greater preheating effect, while offering individual control for each room. . EnergyPlus was used for building energy simulation coupled with the airflow-network model. Our results showed that the increased cavity heights led to the greater airflow and pre-heating effect. The test models helped mitigate the extreme indoor environment in winter, and the consequent indoor air temperature depended on the dynamics between the ventilation and the preheating effect.

데이터 수집 전략을 고려한 데이터 기반 예측 모델

이형석(Hyeong Seok Lee),허연숙(Yeonsook Heo) 대한설비공학회 2020 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2020 No.6

This study investigates the effect of a data collection strategy used for developing a data-driven model in the context of model predictive control(MPC) applications. A virtual building was created in TRNSYS to evaluate the effect of data collection strategies on the prediction accuracy of resulting data-driven models. The effectiveness of a data collection strategy for developing a data-driven model is evaluated in terms of the prediction accuracy of the data driven model. The impact of collecting accurate occupant present data set does not impact the prediction accuracy, while collecting a large variation of boiler outlet temperature data is important to enhance the prediction accuracy. Trade-offs between collecting informative boiler outlet temperature data and intrusion to occupant thermal comfort need to be further evaluated under MPC applications.

구조화된 확률적 통계 모델 개발을 통한 주거 커뮤니티 급탕 수요 예측

김철호,변지욱,고재현,허연숙 대한건축학회 2022 대한건축학회논문집 Vol.38 No.3

This study developed structured probabilistic statistical models to systematically reflect individual variations in the domestic hot water load factoring household characteristics and temporal variations in the hourly pattern of consumption. The hourly domestic hot water data of 15 households derived from the Korea Energy Agency’s public data were used. Models 1 and 2 were based on bilinear regression models to predict the daily average domestic hot water load based on the household characteristics and daily variations. Model 3 was based on the multivariate normal distribution to generate the average hourly domestic hot water load profile which varied per household. Model 4 used the beta distribution probability density function to randomly generate hourly variations from the average load profiles reflecting temporal variation. As a result of applying these four models, individual and temporal variations were reflected in the whole year hourly load prediction. The resulting probabilistic domestic hot water loads were compared with those determined using the deterministic method of the American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE), ECO2 criteria and the single multivariate distribution model derived during the entire set of hourly load data across the 15 households. This comparison reflected that the structured probabilistic models predicted individual and temporal variations with sufficient accuracy. 본 연구에서는 세대의 특성에 따른 가정용 급탕부하의 세대별 다양성 및 시간별 사용패턴의 변동성을 체계적으로 반영하기 위해 구조화된 확률론적 통계모형을 개발하였다. 이를 위해 한국에너지공단 공공데이터에서 선정된 15가구의 시간당 급탕부하 데이터를 사용하였다. 모델 1과 모델 2는 선형 회귀모형 기반, 세대 특성에 따른 일간 평균 급탕부하와 일간 급탕부하의 변동성을 각각 예측할 수 있다. 모델 3은 다변량 정규분포를 기반으로 세대별 다양성을 반영하는 평균 시간당 급탕 부하 프로파일을 생성하고, 모델 4는 베타 분포 확률 밀도 함수를 사용하여 시간별 변동성을 반영한 평균 부하 프로파일의 차이 프로필을 생성할 수 있다. 4가지 모델을 적용한 결과 세대별, 시간별 변동성을 반영한 시간당 부하 예측에 반영되었다. 우리가 개발한 확률론적 급탕 부하 적용 결과는 ASHRAE의 결정론적 방법과 15개 가구의 실측 시간당 부하 데이터 및 단일 다변량 분포 모델과 비교되었습니다. 비교 결과, 구조화된 확률 모델은 충분한 정확도로 세대별 및 시간별 다양성을 반영하여 예측할 수 있음을 보여주었다.

실내발열량 및 환기량과 동적이중외피의 패시브 운영 전략의 관계성

윤나리(Nari Yoon),허연숙(Yeonsook Heo) 대한설비공학회 2022 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2022 No.6

본 연구는 외기 조건에 따라 동적운영을 가능케 한 이중외피를 소개하고 실내발열량, 특히 재실자수 및 오피스장비에 의한 발열량 및 재실자수에 따른 환기량과 운영전략의 관계에 대해 연구한다. 또한, 대상 이중외피는 자연환기모드 및 예열환기모드를 제공하는데, 연간 운영에 있어서 상기 두 가지의 패시브 모드를 적기에 활용하기 위하여 운영의 기준이 되는 여러 값의 외기온도(이하 외기기준온도)를 테스트하고 이에 따른 건물의 실내환경을 분석한다. 연구 방법으로는 기존의 유효성검사를 시행한 건물에너지시뮬레이션 모델을 이용하였고, 각 모드 내 실내불쾌시간을 이용하여 성능을 분석한다. 실내불쾌시간은 공기조화시스템의 로드와 관련이 깊으므로 운영전략에 따른 건축물에너지절감을 유추해 볼 수 있다.