다중이용업소의 환기방법에 따른 냉·난방에너지 소비량

장소미,고유진,민준기,홍희기 대한설비공학회 2020 설비공학 논문집 Vol.32 No.8

Recently, the pandemic virus COVID-19 causing many infections and cases of infection by from being in the same space with an individual or individuals without direct contact has been alarmingly increasing. Referring to COVID-19’s virulent propagation mechanism, it may be inadequately safe to maintain a distance of 1 to 2 m from an infected person to prevent infection, and frequent, effective ventilation is necessary to remove more virus particles. In this paper, a cafe was selected as a typical multi-use store. TRNSYS18 was used to compare and analyze the heating and cooling load values with the different types of ventilation methods. The analyses were: ventilation not performed, forced ventilation performed at 1500 CMH continuously for 24 hours (simple forced ventilation), forced ventilation according to the concentration of CO2 (reasonable forced ventilation), ventilation using a crossflow plate, and rotary energy recovery ventilation. Compared to the reasonable forced ventilation, the plate and the rotary energy recovery ventilation showed reduction ratios of 6.3% and 20.9% respectively. The heating loads increased by 16.1 times for simple forced ventilation and 6.2 times for reasonable forced ventilation compared to when ventilation was not performed. Conversely, the plate and the rotary energy recovery ventilation showed an increase of approximately two times only. 본 연구에서는 다중이용업소를 대상으로 환기를 하지 않는 경우와 강제환기를 할 경우, 그리고 열회수형 환기장치를 사용하여 환기를 할 경우에 대해 냉․난방에너지 소비량을 산출하여 비교․분석하였다. 결과를 정리하면 다음과 같다. (1) 강제환기량이 증가함에 따라 환기를 하지 않는 경우에 비해 냉․난방부하 모두 증가하였다. 단순 강제 환기의 경우 냉방부하는 2.1배 증가하였으나 난방부하는 16.1배로 크게 증가하였다. 창호를 개방하건 환기팬을 가동하건 일단 금년 여름은 환기량을 확보하는 데 집중하고, 본격적인 난방철이 되기 전에 환기량 확보와 난방에너지 저감을 위해 열회수형 환기장치의 설치를 권고한다. (2) 하계 운전 시 환기를 하지 않는 경우에 비해 현열부하는 별로 달라지지 않는 반면에 잠열부하가 환기량에 따라 크게 증가한다. CO2 농도에 따라 합리적으로 환기량을 제어하는 강제환기에 비해 열회수형 환기장치를 사용하면 판형 6.3%, 회전형 20.9% 냉방부하가 감소한다. 다중이용업소에서 출입구를 개방한 상태에서 냉방하는 경우 에너지 낭비가 매우 크나, 건물 조건에 따라서는 1인당 30 CMH 이하의 환기량이 될 수도 있기 때문에 에너지 절약 및 안정적인 환기량 확보를 위해 열회수형 환기장치의 도입은 필수적이다. (3) 동계 운전 시 환기를 하면 현열부하와 잠열부하가 모두 증가하며, 특히 현열부하가 큰 영향을 받는다. 환기를 하지 않는 경우에 비해 단순 강제환기의 현열부하는 112.0 GJ로 약 15.3배, 합리적 강제환기시(44.3 GJ)에도 6.1배 증가한다. 판형과 회전형 열회수형 환기장치를 도입하면 현열부하는 각각 14.7 GJ, 14.0 GJ로 합리적 강제환기 대비 각각 66.8%, 68.4%의 감소율을 보인다. 환기하지 않는 경우와 비교해도 열회수형 환기장치를 도입하면 난방에너지는 2배 정도 증가하는데 그친다. 다중이용업소와 유사한 환경이 학교와 종교시설 등이다. 앞서 언급한 바와 같이 동절기에는 연속적으로 창문을 열고 난방을 하는 것이 현실적으로 어렵다. 이미 경험한 바와 같이 한두 시간 밀폐된 상태에서 냉난방하고 간헐적으로 창문을 열어 환기하는 것은 대단히 위험하며, 밀폐된 공간에서의 급격한 확산을 피하기 위해서는 연속적인 환기가 전제되어야 한다. 이를 위해 에너지 절약과 연속적이고 안정적인 환기량 확보를 위해 열회수형 환기장치의 도입이 법제화되어야 한다.

공동주택 환기 시스템에 대한 거주자의 사용 형태 및 인식 조사

손유라,양정훈 대한설비공학회 2023 설비공학 논문집 Vol.35 No.3

In this study, a survey was conducted to identify the type of use, perception, and satisfaction of the ventilation system used by residents of apartment houses. The ventilation system was considered to be a kitchen range hood, a bathroom exhaust fan, and a heat recovery ventilator. The correlation between ventilation performance and other factors was analyzed. Satisfaction with the ventilation performance of kitchen range hoods, bathroom exhaust fans, and heat recovery ventilators was found to be “normal” at 60.0%, 56.4%, and 48.5%, respectively. In addition, ‘discontent’ was 16.5%, 13.7%, and 7.4%, respectively. The installation of ventilation systems to improve indoor air quality in apartment houses is increasing. However, it is important to make residents aware of the role of the ventilation system in addition to installation and the exact method of use. The data obtained in this study can be used for the improvement of ventilation systems and the indoor air quality of apartment houses. 본 연구는 전국의 공동주택 거주자 589명을 대상으로 공동주택에 설치되어 있는 환기 시스템인 주방 레인지 후드, 욕실 배기팬, 열회수형 환기장치에 대한 사용 형태와 인식 및 만족도를 파악하기 위해 설문조사를 진행하였다. 설문조사를 통해 실제 사용자의 만족도와 상관관계가 있는 인자들을 분석하였다. 이는 추후 공동주택 실내공기질의 향상을 위한 환기 시스템 개선에 기초 자료로 활용하고자 수행하였다. 연구의 주요 결과는 다음과 같다. (1) 주방 레인지 후드와 욕실 배기팬 그리고 열회수형 환기장치의 환기 성능 만족도는 60.0%, 56.4%, 48.5%가 ‘보통’이라고 응답하였으며 가장 많은 비율을 차지하였다. 이는 환기 시스템이 세대 내에 설치되어 있고, 필요에 따라 사용은 하지만 환기 효과나 환기 성능 등에 대해 크게 인지하지 않고 있다고 해석할 수 있었다. (2) 반면, 주방 레인지 후드, 욕실 배기팬, 열회수형 환기장치의 불만족도(매우 불만족, 불만족)는 16.5%, 13.7%, 7.4%로 나타났다. 이는 실제 사용자들의 만족도를 높이고 사용량을 증가시켜 실내 공기질 향상에 기여할 수 있도록 현재 환기 시스템의 문제점을 파악하고 개선할 필요가 있다고 판단하였다. (3) 주방 후드의 환기 성능 만족도와 가장 상관관계가 높은 인자는 ‘주방 후드의 제어 패턴’으로 나타났다. 음식 조리로 인해 발생하는 냄새, 미세먼지 등 오염물질을 제거하고, 오염물질이 확산 또는 잔존하는 것을 방지하기 위해 74.5%가 음식 조리 시작과 동시에 주방 후드를 가동한다고 응답하였다. 또한, 53.1%가 음식 조리 완료 후에도 일정 시간 이상 주방 후드를 가동한다고 응답하였다. (4) 욕실 배기팬의 환기 성능 만족도와 가장 상관관계가 높은 인자는 ‘아파트 준공연도’로 최근에 준공된 아파트에 거주할수록 만족도가 높은 것으로 조사되었다. 또한, 욕실 배기팬의 환기 성능을 향상시키기 위해 77.6%가 욕실에 자연 환기를 시행한다고 응답하였으며, 이는 욕실 배기팬의 가동만으로 만족스러운 욕실 환기를 하지 못한다는 것으로 판단되었다. (5) 60.3%는 열회수형 환기장치가 ‘설치되어 있다’고 응답하였으며, 20.4%는 ‘모르겠다’라고 응답하였다. 또한 ‘설치되어 있다’고 답한 사람 중 64.5%만 열회수형 환기장치를 ‘사용한다’고 응답하였다. 열회수형 환기장치의 만족도는 ‘열회수형 환기장치의 중요도’가 높다고 응답한 조사 군에서 높게 나타났다. 위와 같이 설문조사를 통해 공동주택 거주자의 환기 시스템에 대한 사용 형태와 인식 및 만족도를 조사하였다. 환기 시스템의 환기 성능에 대해 불만족의 응답이 적지 않았으며, 사용자가 환기 시스템에 대한 인지를 하지 못하는 경향도 보였다. 공동주택 환기 횟수 만족을 위해 환기 시스템을 설치하는 것도 중요하지만, 실제 사용자를 위해 환기 시스템의 역할 및 사용 방법을 인지시켜 사용 빈도와 만족도를 향상시킬 수 있도록 노력해야 할 것이다. 또한, 환기 시스템의 노후화나 유지관리 미흡으로 인한 실내공기질 저하가 생기지 않도록 공동주택 거주자를 대상으로 교육이 필요하며, 추후 많은 연구를 통해 자동 제어와 같이 공동주택 거주자들의 편의성 및 실내 공기 환경 개선을 위한 환기 시스템의 기술적 고도화와 개발도 필요할 것으로 판단된다.

열회수형 환기장치 신뢰성 평가를 위한 시험법 검토에 관한 연구

정용대(Yongdae Jeong),신철웅(Cheolwoong Shin),박병용(Beungyong Park),조진균(Jinkyun Cho) 대한설비공학회 2019 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2019 No.-

최근, 열회수형 환기장치의 고효율에너지기자재 인증이 종료되고, 미세먼지와 같은 사회적인 이슈가 부각되면서 환기장치에 대한 주변의 인식이 크게 변화하고 있다. 이에 따라 에너지 효율 중심의 기존 환기시장에서 제품의 선택 기준이 다변화 됨에 따라 열회수형 환기장치 외에도, 바닥열, 하이브리드, 자연환기 등의 환기장치가 활성화되고 공기청정기 겸용의 환기장치가 개발되는 등 각 제품의 특징을 살린 제품이 시장에 출시되고 있다. 본 논문에서는 다양한 환기장치의 설치 조건을 고려한 성능평가의 신뢰성 확보를 목적으로 국가표준에 기반한 시험방법을 이용하여 시료의 설치위치 변화에 따른 성능을 측정하였다.

열회수형환기장치의 필터 압력손실 변화에 따른 에너지성능 분석

정용대(Yongdae Jeong),이상문(Sang-Moon, Lee),박병용(Beungyong Park) 대한설비공학회 2019 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2019 No.11

본 연구는 고효율의 필터를 부착한 열회수형 환기장치가 필터의 차압에 의해 발생하는 압력손실의 영향으로 풍량이 감소하고 성능이 저하되는 것을 정량적으로 검토하였다. 환기장치의 시험 분석에는 열회수형 환기장치의 KS 인증시험용 시험 장비를 사용하였으며 분석용 환기장치는 시중에 유동되고 있는 150㎥/h의 천장매립덕트형 환기장치를 대상으로 하였다. 환기장치의 성능시험 결과 필터의 장착 전 정격풍량, 유효환기량, 소비전력, 급배기 풍량 비 등 측정된 모든 항목이 KS에서 규정하고 있는 범위 이내 값을 만족하는 것으로 나타났지만, 환기장치에 필터 장착 후 급기측 풍량이 19% 감소하고 누설률 46% 증가하여 환기장치 성능에 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다.

열회수형 환기장치 적용 시 다중이용시설의 환기횟수에 따른 냉·난방부하와 감염률

장소미(Somi Jang),고유진(Yujin Ko),박보경(Bokyung Park),홍희기(Hiki Hong) 대한설비공학회 2021 설비공학 논문집 Vol.33 No.4

Recently, confirmed patients of COVID-19 continue to occur in multi-use facilities, and cases of aerosol infection increase in non-ventilated spaces. As ventilation rate increases, the virus infection rate decreases exponentially, but forced ventilation for reducing the infection rate leads to energy loss. In this paper, a cafe was selected the same as the previous paper. TRNSYS18 was used to calculate the heating and cooling loads according to ventilation rates and methods. Based on this, the correlation with the infection rate was analyzed. During heating operation, the heating loads increased as ventilation rate increased, and the heating sensible loads were particularly affected. Ventilating with 3 ACH, the heating loads increased by 14 times for forced ventilation, compared to non-ventilated. Applying ERV, the heating loads increased by 3.5 and 3.3 times for the plate and rotary respectively. The cooling latent loads increased significantly as ventilation rate increased, compared to non-ventilated during cooling operation. Ventilating with 3 ACH, the cooling loads increased by 2 times for forced ventilation, 1.6 and 1.2 times for the plate and rotary respectively. When infected and non-infected people stay in the same space for 5 hours without wearing a mask, it is possible to keep the infection rate below 2% with 3 ACH. As a way to prevent the spread of COVID-19, ventilation is very effective, and considering energy savings, ERV introduction is essential.

폐열회수형 환기장치의 휘발성유기화합물 배출 특성에 관한 연구

곽경민,배철호,김지용,주의성 한국청정기술학회 2007 청정기술 Vol.13 No.4

본 연구에서는 폐열회수형 환기장치(전열교환기)로부터의 휘발성 유기화합물이 측정되었다. KS 냉방 및 난방 표준조건하에서 휘발성유기화합물의 초기 배출특성을 연구하기 위하여 폐열회수 환기장치로부터 2종류의 열교환소자(L형과 M형)가 평가되었다. 휘발성 유기화합물은 다양한 풍량 변화와 운전시간 변화에 대하여 측정되었다. 본 연구의 분석방법 및 기기상의 한계로 인하여 농도가 비교적 큰 물질만을 살펴보니 폐열회수 환기장치에서는 acetic acid, 2-butanone (MEK), 2-(methylthio)ethylamine, toluene, styrene 및 x-acids (Ion 57) 등의 6종의 휘발성 유기화합물이 배출됨을 확인하였다. 배출된 휘발성 유기화합물의 농도는 운전조건에 대해서는 크게 영향을 받지 않았다. 높은 작동온도 때문에 휘발성 유기화합물의 농도는 난방조건보다는 냉방조건에서 더 크게 나타났다. VOCs from the heat recovery ventilation system (total heat exchanger) are measured in this study. Two different types of element (L and M type) from heat recovery ventilating system are tested to study the intial release characteristics of VOCs under KS cooling and heating standard conditions. VOCs are measured for the various flow rates and different operating times. Considering errors in the test method and the measuring instrument, the tested heat recovery ventilating systems was found to release 6 major VOCs, such as acetic acid, 2-butanone (MEK), 2-(methylthio)ethylamine, toluene, styrene, and x-acids (Ion 57). The concentrations of released VOCs are not quite much affected by operating conditions. The results show much larger VOCs concentrations in the cooling mode than in the heating mode, due to the high operating temperatures.

열회수형 환기장치의 운전조거에 따른 경제성 평가에 관한 연구

강태욱(Kang Tae-Wook),고재윤(Koh Jae-Yoon) 한국태양에너지학회 2006 한국태양에너지학회 논문집 Vol.26 No.1

Changes in building construction methods and repairing of older buildings have reduced infiltration rate. Synthetic materials, release airborne particles and uneven healthy odor are increased. For preventing pollutants introduce fresh outdoor air into the building, simply letting fresh outdoor air into building, however, is not a cost-effective way to ventilation. When additional ventilation is added to an existing HVAC system, the heating and cooling equipment, often cannot handle the increased load. A HRV provides a way to minimize in energy costs while introducing fresh air to a building. In this study, the economical research of HRV, made of three types of materials, are conducted. Heat recovering characteristics are studied at seasonal outdoor air conditions based on the outdoor air property condition at, Seoul in 2002. As a results, the average sensible effectiveness is 0.75 in the sensible heat exchanger and average total effectiveness is 0.65 in the total heat exchanger. The pay back period of the sensible heat exchangers are 3.2~3.5 year and it of total heat exchanger is 2.2 years.

열회수형환기장치의 성능 현황 및 평가방법에 관한 연구

박병용,조진균,오병철 대한설비공학회 2022 설비공학 논문집 Vol.34 No.3

연구에서는 HRV 제품의 고효율에너지기자재 인증 시의 풍량 별 성능분포(그룹 1, n=788)와 미세먼지 저감을 위한 공기필터 적용 후의 풍량 별 성능 분포(그룹 2, n=171)를 조사 분석하였다. 각 데이터의 신뢰성을 위하여 공인시험기관에서 시험 후 공개된 성능데이터만을 이용하였다. 주요 분석 내용을 정리하면 아래와 같다. (1)그룹 1의 HRV의 고효율에너지기자재 인증이 활성화된 2004년~2017년의 주요 제품군은 덕트형으로 공동주택 적용제품이다. 풍량 별 냉방 전열교환효율은 그룹 1은 평균 54.2%, 그룹 2는 평균 59.7%이며, 난방 전열교환효율은 그룹 1에서 평균 73.4%, 그룹 2에서 평균 74.3%로 유사 수준이다. 고효율에너지기자재 인증 시행 목적인 시장 보급 제품의 성능을 일정 수준 이상으로 유지하는 목적에는 부합하나, 기술개발을 통해 제품의 효율이 더욱 향상되지 못하고 유사수준으로 존재하고 있는 것으로 확인되었다. 그룹 2의 필터장착이 의무화된 시점의 제품으로 풍량 500 m3/h, 800 m3/h 제품의 바닥 상치형 제품의 판매량이 증가하였다. 본 제품은 학교 교실 또는 다중이용시설 적용을 위한 제품군으로 확인되며, 필터장착에 따라 풍량 별 소비전력은 약 6~13%까지 상승하였다. 에너지효율지표인 난방 시 유효전열교환효율은 1~5%로 소폭 향상되었으며, 냉방시 유효 전열교환효율은 1~14%로 향상되었다. (2)국내․외 표준화에 있어서는 KS B 6879 표준이 세계 최초로 필터 장착에 대한 누설율을 평가항목으로 마련하였다. 그러나 국외유사 표준에서 고려하고 있는 열교환 성능 부분의 계절별 변동효율 평가와 장치프레임의 누설률 평가 항목은 국내에서도 평가항목으로 채용하여 HRV의 모델의 다양화와 프레임 부분의 누설을 해결하여 장치 내외부의 공기혼합 방지, 결로 발생 문제를 해결 할 수 있을 것으로 기대한다. Heat recovery ventilators (HRV) are among the major technologies for energy saving and improved indoor air quality. This paper investigated the performance and evaluation standard of HRV. Public data were used for the HRV performance analysis of HRV. The performance distribution (n=788) according to the air volume of the certified HRV was investigated and analyzed In addition, the performance distribution (n=171) by air volume after applying an air filter to reduce fine dust was investigated. The average total heat exchange efficiency for cooling was 54.2% in group 1 and 59.7% in group 2. The average total heat exchange efficiency during heating was 73.4% in group 1 and 74.3% in group 2. It was confirmed that they existed at a similar level without significant change.

열회수형 환기장치의 미세먼지 집진효율 평가 및 개선방안

유정연(Jungyeon Yu),배상환(Sanghwan Bae) 한국생태환경건축학회 2024 한국생태환경건축학회 논문집 Vol.24 No.1

Purpose: In this study, the actual pollutions(fine dust) collection efficiency of ventilation systems applied to buildings was evaluated. The cause of internal leakage was identified using PIV, and through this, a direction for improving the performance of ventilation systems and an effective test method for removing pollutants were proposed. Method: A pollutant collection efficiency evaluation system composed of indoor and outdoor chambers of ventilation equipment was established, and performance evaluation was performed on two types of small ventilation equipment that are generally applied to daycare centers and apartment houses. The actual fine dust collection efficiency was evaluated for two types of ventilation systems equipped with HEPA air filters, which are generally applied to daycare centers and apartment houses. Result: As a result of the evaluation of the fine dust collection efficiency of the ventilation system, in the case of product A, which has a relatively large amount of leakage around the air filter inside the ventilation system, the fine dust collection efficiency for PM2.5 was 58 %, and it was evaluated that it largely fell short of the physical performance standard of the HEPA filter. On the other hand, in the case of product B, which improved the amount of leakage by improving the internal case details of the ventilation system, the fine dust collection efficiency for PM2.5 was 91%. It was confirmed that the fine dust collection efficiency of model B was significantly improved compared to model A.

단층 곡선유로 구조를 통한 폴리스틸렌 현열 열교환기의 현열 열교환 성능개선 연구

박병용(Beungyong Park),장승민(Seungmin Jang),전희준(Heejun Jeon),조진균(Jinkyun Cho) 한국태양에너지학회 2022 한국태양에너지학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.4